【摘要】：氮是作物需求量最大的營(yíng)養(yǎng)元素之一,不但影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育,而且還與作物的抗病蟲害能力密切相關(guān)。在所有肥料中,氮肥占主導(dǎo)地位,因?yàn)榈窍拗浦参锷L(zhǎng)和影響作物產(chǎn)量的首要因素。目前我國稻田的氮肥施用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均水平。氮肥的過量使用減弱了水稻的抗病蟲害能力,客觀上增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的農(nóng)藥用量,給糧食的安全帶來了很大的隱患。本文采用水稻品種日本晴(Oryza sativa L.cv.Nipponbare)為植物材料,以二化螟為害蟲,在水培條件下,通過短期低氮以及中長(zhǎng)期低氮處理,再進(jìn)行二化螟蟲害處理,研究氮營(yíng)養(yǎng)與茉莉酸以及乙烯信號(hào)途徑在水稻抗蟲中的關(guān)聯(lián);并從分子與細(xì)胞水平,初步揭示低氮增強(qiáng)水稻抗二化螟的機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:1.低氮處理水稻1,3,5天后接蟲7天,與對(duì)照組相比,低氮降低了水稻的枯心率,并且使二化螟的體重增長(zhǎng)減緩,這說明短期低氮處理能夠增強(qiáng)水稻對(duì)二化螟的抗性。通過生化分析發(fā)現(xiàn),短期低氮處理誘導(dǎo)了接蟲條件下水稻莖中過氧化氫(H_2O_2)以及一氧化氮(NO)的生成,基因表達(dá)的分析顯示低氮還促進(jìn)了接蟲條件下茉莉酸(JA)、乙烯(ET)信號(hào)途徑相關(guān)基因的表達(dá),以及植物防御相關(guān)酶如多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)等的活化,參與抗蟲應(yīng)答。2.低氮處理野生型水稻2周,然后接蟲二化螟,二化螟體重的增長(zhǎng)率以及水稻的枯心率分析都說明中長(zhǎng)期低氮處理能夠增強(qiáng)水稻對(duì)二化螟的抗性。通過生理生化分析發(fā)現(xiàn),低氮增強(qiáng)水稻莖中可溶性蛋白的含量,但是對(duì)總糖含量的影響較小。同時(shí)低氮降低水稻葉片葉綠素的含量以及光合能力。然而和短期氮處理相比,中長(zhǎng)期低氮處理對(duì)于植株體內(nèi)硝酸還原酶(NR)活性的影響不明顯,說明中長(zhǎng)期低氮誘導(dǎo)的水稻抗蟲應(yīng)答中,NR介導(dǎo)的信號(hào)通路不是主要途徑�；虮磉_(dá)的分析顯示低氮誘導(dǎo)了接蟲條件下JA途徑相關(guān)基因表達(dá)上升,表明中長(zhǎng)期低氮處理可能通過JA途徑調(diào)控水稻的抗二化螟能力。最后通過對(duì)植物防御酶多酚氧化酶(PPO)的活性分析,進(jìn)一步說明中長(zhǎng)期低氮處理增強(qiáng)水稻對(duì)二化螟的抗性。根據(jù)以上結(jié)果可以得出,不管是短期低氮處理與還是低氮處理2周,低氮都是增強(qiáng)了水稻對(duì)二化螟的抗性。本研究將對(duì)揭示低氮提高水稻抗蟲性的機(jī)理有重要意義,也為農(nóng)業(yè)上合理施用氮肥控制害蟲提供指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S435.112.1
【圖文】：

5圖 1.1 茉莉酸生物合成途徑[76]Fig.1.1 Biosynthesis of jasmonic acid[76]轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑licylic acid, SA)是一種簡(jiǎn)單的酚類化合物，植物體內(nèi)楊酸有著一定的聯(lián)系，例如種子萌發(fā)、細(xì)胞生長(zhǎng)、調(diào)控，還參與固氮作用以及儲(chǔ)藏保鮮，果實(shí)成熟等明SA參與植物誘導(dǎo)防御，它能夠幫助植物抵抗病蟲迫，是植物抗病抗蟲反應(yīng)的內(nèi)源信號(hào)分子[78]。途徑的發(fā)現(xiàn)是一個(gè)曲折的過程，其合成途徑起始于化形成SA[79]。當(dāng)植物受到蟲害損傷后，植物體內(nèi)現(xiàn)起始信號(hào)傳遞，但是在信號(hào)傳遞的過程中，大量的苷酶催化水楊酸2-O-β-葡糖稈（SAG）轉(zhuǎn)化而來。水

2.3 結(jié)果與分析2.3.1 短期低氮處理對(duì)水稻抗性的影響對(duì)水稻進(jìn)行 1/8 N低氮處理 1 d、3 d 和 5 d后，再進(jìn)行二化螟取食，取食時(shí)間為 1 周，觀察二化螟身體大小及蟲害取食以后的植株群體與單株生長(zhǎng)狀態(tài)，并統(tǒng)計(jì)二化螟的體重增長(zhǎng)變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，短期低氮處理后二化螟的體重變化具有顯著性差異（圖 2.1）。從生測(cè)后二化螟本身的大小來看，隨著低氮處理時(shí)間的增加，其自身的生長(zhǎng)狀況與 CK 相比明顯的變小。從單株生長(zhǎng)及群體生長(zhǎng)狀態(tài)來看，CK 組枯萎狀態(tài)較嚴(yán)重，低氮處理 3 d時(shí)的枯萎狀態(tài)較 CK與 1 d和 5 d 相比漸弱；同時(shí)從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析比較可以明顯地觀察到，隨著低氮處理時(shí)間的增加，二化螟體重增長(zhǎng)具有明顯的降低趨勢(shì)，其體重增長(zhǎng)率分別為70.20%，44.68%和 57.45%，結(jié)果表明短期低氮增強(qiáng)了水稻對(duì)二化螟的抗性。從分析得知低氮處理 3 d 時(shí)的變化更為明顯，所以后期低氮處理時(shí)間選擇 3 d，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，從多個(gè)角度去揭示低氮增強(qiáng)水稻對(duì)二化螟的抗性。

第二章 短期低氮處理對(duì)水稻抗蟲性的影響合成途徑相關(guān)基因表達(dá)量（圖 2.3，A-C），結(jié)果顯示在二化螟取食 0 h 時(shí)，低氮處理組 NO 合成途徑相關(guān)基因 OsNiR1、OsNiR2 和 OsNR1 的表達(dá)量明顯的高于CK 處理組；隨后在二化螟取食 0.5 h 時(shí)，低氮處理組的基因表達(dá)量出現(xiàn)降低趨勢(shì)，尤其是 OsNiR2 和 OsNR1 。但是在二化螟取食 1 h時(shí)，1/8 N低氮處理組基因表達(dá)量又出現(xiàn)上升趨勢(shì)，并且具有顯著性差異。硝酸還原酶（NR）是植物氮素同化的限速酶，能夠催化植物體內(nèi)的硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，進(jìn)而催化亞硝酸鹽還原為 NO，所以同時(shí)檢測(cè)不同時(shí)間點(diǎn)的 NR 活性（圖 2.3，D）。結(jié)果表明在二化螟取食 0 h 時(shí)，低氮處理組的硝酸還原酶（NR）活性明顯高于 CK 組，并且在 0.5 h 出現(xiàn)下降而后又上升的趨勢(shì)，這一結(jié)果與 NO 合成途徑相關(guān)基因的表達(dá)量相符。由此，我們可以得出：低氮促進(jìn)水稻抗蟲過程中 NO 合成途徑基因的表達(dá)以及硝酸還原酶（NR）的活性。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2761951