水稻質子泵OsA1對促進碳氮利用的機制研究
發(fā)布時間:2021-11-15 21:14
水稻是世界上重要的糧食作物之一,因此提高水稻產量對于保證糧食安全具有重要的意義。碳和氮都是植物必需的營養(yǎng)元素,是構成植物有機體最多的兩種成分,碳主要通過葉片的氣孔吸收二氧化碳獲得,而氮主要通過根系吸收土壤中的礦質氮,由于水稻生活在淹水的土壤環(huán)境中,因此主要吸收銨態(tài)氮營養(yǎng)為主。如何進一步提高作物碳、氮養(yǎng)分的吸收效率,對于促進農業(yè)高產高效具有重要的實踐意義。細胞膜上的質子泵(Plasma Membrane H+ ATPase)是高等植物中的一種主宰酶(Master Enzyme),質子泵在水稻吸收碳、氮過程中具有重要的作用。植物葉片中細胞膜質子泵可以調控氣孔的開度,決定二氧化碳的吸收,同時在根系中細胞膜質子泵能夠建立膜電位,維持銨態(tài)氮吸收,同時能將銨在根細胞中同化產生的氫離子排出細胞,防止細胞質酸化,對保證銨態(tài)氮營養(yǎng)的吸收的關鍵因素。水稻中有十個質子泵基因,由于其同源性很高,因此本試驗以OsA1為研究對象,利用35S啟動子構建OsA1超表達水稻,并篩選Tos-17插入的osa1突變體,獲得了相應的純合體株系各三株。在此基袖上,測定了各個株系的光合速率和氮素吸收,并通過田間試驗測定了水稻的產...
【文章來源】:南京農業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】:150 頁
【學位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1-1光合作用的限制因素(Guo?etal.,2006)??Fig.?1?-1?Limitation?to?photosynthesis?(Guo?et?al.,2006)??
,這種作用即被抑制??(Yanetal.,1992)。景天科植物可將大量的H+以有機酸的形式儲存在液泡中。液泡膜??上的質子泵可以將H+主動泵入液泡屮儲存,但是由于液泡的容量是有限的,在一定程??度上決定了其能力的有限性(Raven?and?Smith,?1976)。??細胞膜上的質子泵作用是將H+排出細胞,在調節(jié)細胞質pH的過程中起著決定性??的作用(Felle,1988;?Serrano,?1990;?Yan?et?al.,?1992)。在理論上可以無限地將H+排到根??際中去(圖1-2)。但是當根際pH很低時,或是在緩沖性很差的酸性土壤中,大多數??植物根系細胞膜質子泵的活性會受到限制(Schubert,?1990;?Yanetal.,1992;?Schubert?et??al.,?1995)。其原因在于根系細胞膜上的質子泵在這種情況下需要克服細胞膜內外巨大??的H+濃度梯度所形成的電化學勢差才能將H+栗出細胞,這對于大多數植物而言,顯??然不具備這種能力(Yanetal,?1992)。由于細胞膜質子栗活性受到抑制會導致細胞膜??完全去極化,因此會影響根系細胞對其他養(yǎng)分離子的吸收,造成植物生長受阻(Yanet??al.,1992;?1998)。這可能就是造成銨中毒的一個重要原因。??Plasma?I?Membrane??Rhizosphere?I?Cytoplasm?TCACycle??H.?H+?|,ATP?I?丨??H*??lr???r—H*+Malate—.PEP??|^ADP?+?Pi??NFV?——I???NH4*??…Jll??3NH,一??3R?NH2?+?4H?——??H+?]??I?
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【參考文獻】:
期刊論文
[1]植物銨態(tài)氮同化及其調控機制的研究進展[J]. 徐曉鵬,傅向東,廖紅. 植物學報. 2016(02)
[2]水稻根系細胞膜質子泵在氮磷鉀養(yǎng)分吸收中的作用[J]. 許飛云,張茂星,曾后清,朱毅勇. 中國水稻科學. 2016(01)
[3]中國氮肥發(fā)展、貢獻和挑戰(zhàn)[J]. 張衛(wèi)峰,馬林,黃高強,武良,陳新平,張福鎖. 中國農業(yè)科學. 2013(15)
[4]細胞膜質子泵基因超表達促進水稻種子萌發(fā)[J]. 劉贛,張明超,曾后清,朱毅勇,孫淑斌,徐國華. 中國水稻科學. 2012(06)
[5]Involvement of Plasma Membrane H+-ATPase in Adaption of Rice to Ammonium Nutrient[J]. ZHU Yi-yong,LIAN Juan,ZENG Hou-qing,LIU GAN,DI Ting-jun,SHEN Qi-rong,XU Guo-hua(Department of Plant Nutrition,College of Resources and Environmental Sciences,Nanjing 210095,China). Rice Science. 2011(04)
[6]銨態(tài)氮營養(yǎng)下水稻根系分泌氫離子與細胞膜電位及質子泵的關系[J]. 繆其松,曾后清,朱毅勇,范曉榮,徐國華,沈其榮. 植物營養(yǎng)與肥料學報. 2011(05)
[7]細胞膜質子泵在水稻耐銨機制中的作用機理探討[J]. 朱毅勇,曾后清,狄廷均,徐國華,沈其榮. 中國水稻科學. 2011(01)
[8]關于非政府間國際氣候變化專門委員會(NIPCC)報告[J]. 王紹武,羅勇,趙宗慈. 氣候變化研究進展. 2010(02)
[9]起身肥對水稻分蘗和氮素吸收利用的影響[J]. 鄭永美,丁艷鋒,王強盛,李剛華,王惠芝,王紹華. 作物學報. 2008(03)
[10]植物吸收轉運無機氮的生理及分子機制[J]. 李新鵬,童依平. 植物學通報. 2007(06)
博士論文
[1]水稻高親和硝酸鹽轉運蛋白基因OsNRT2.3a/b生物學功能分析[D]. 唐仲.南京農業(yè)大學 2012
[2]氮素營養(yǎng)對水稻光合作用與光合氮素利用率的影響機制研究[D]. 李勇.南京農業(yè)大學 2011
碩士論文
[1]水稻根系細胞膜質子泵在氮磷營養(yǎng)吸收中的作用機制[D]. 劉贛.南京農業(yè)大學 2013
[2]細胞膜H+-ATPase對水稻吸收銨態(tài)氮和小白菜積累硝態(tài)氮的適應[D]. 狄廷均.南京農業(yè)大學 2008
本文編號:3497503
【文章來源】:南京農業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】:150 頁
【學位級別】:博士
【部分圖文】:
圖1-1光合作用的限制因素(Guo?etal.,2006)??Fig.?1?-1?Limitation?to?photosynthesis?(Guo?et?al.,2006)??
,這種作用即被抑制??(Yanetal.,1992)。景天科植物可將大量的H+以有機酸的形式儲存在液泡中。液泡膜??上的質子泵可以將H+主動泵入液泡屮儲存,但是由于液泡的容量是有限的,在一定程??度上決定了其能力的有限性(Raven?and?Smith,?1976)。??細胞膜上的質子泵作用是將H+排出細胞,在調節(jié)細胞質pH的過程中起著決定性??的作用(Felle,1988;?Serrano,?1990;?Yan?et?al.,?1992)。在理論上可以無限地將H+排到根??際中去(圖1-2)。但是當根際pH很低時,或是在緩沖性很差的酸性土壤中,大多數??植物根系細胞膜質子泵的活性會受到限制(Schubert,?1990;?Yanetal.,1992;?Schubert?et??al.,?1995)。其原因在于根系細胞膜上的質子泵在這種情況下需要克服細胞膜內外巨大??的H+濃度梯度所形成的電化學勢差才能將H+栗出細胞,這對于大多數植物而言,顯??然不具備這種能力(Yanetal,?1992)。由于細胞膜質子栗活性受到抑制會導致細胞膜??完全去極化,因此會影響根系細胞對其他養(yǎng)分離子的吸收,造成植物生長受阻(Yanet??al.,1992;?1998)。這可能就是造成銨中毒的一個重要原因。??Plasma?I?Membrane??Rhizosphere?I?Cytoplasm?TCACycle??H.?H+?|,ATP?I?丨??H*??lr???r—H*+Malate—.PEP??|^ADP?+?Pi??NFV?——I???NH4*??…Jll??3NH,一??3R?NH2?+?4H?——??H+?]??I?
?第一章文獻綜述???Developing??seeds??———?4-?4?J?Guard?Cells??嚴—el??tgote/embryo?^?Hi〇?channel??Seet?coat?_?_??一?Pt?芯―??■?Ikx??unloading?、、\?Phloem?loading??into?storage?sink?!?,?X.?companion??,|?^?1?\?H*-ATPase?i?cell?Leaf??"]■*?:?.Paren-?|?/?ce,1??M%?V?/tT?-_j?S.ve-^-.T^#??5連??:?‘?1?^p+r^M#ch.oro-??乂?i爹??Companion?H*-ATPase?^?/??ce]l?Jfk?r\^?Nutrient?transporter??:==;!?[?、?—??—Anoolastip^??pathway??圖1-3細胞膜H+-ATPase在植物生理過程中的作用(Arango?et?al.,2003)??Fig?1-3?The?roles?of?PM?H+-ATPase?in?various?of?plant?physiological?activities?(Arango?et?al.,?2003?)??9??
【參考文獻】:
期刊論文
[1]植物銨態(tài)氮同化及其調控機制的研究進展[J]. 徐曉鵬,傅向東,廖紅. 植物學報. 2016(02)
[2]水稻根系細胞膜質子泵在氮磷鉀養(yǎng)分吸收中的作用[J]. 許飛云,張茂星,曾后清,朱毅勇. 中國水稻科學. 2016(01)
[3]中國氮肥發(fā)展、貢獻和挑戰(zhàn)[J]. 張衛(wèi)峰,馬林,黃高強,武良,陳新平,張福鎖. 中國農業(yè)科學. 2013(15)
[4]細胞膜質子泵基因超表達促進水稻種子萌發(fā)[J]. 劉贛,張明超,曾后清,朱毅勇,孫淑斌,徐國華. 中國水稻科學. 2012(06)
[5]Involvement of Plasma Membrane H+-ATPase in Adaption of Rice to Ammonium Nutrient[J]. ZHU Yi-yong,LIAN Juan,ZENG Hou-qing,LIU GAN,DI Ting-jun,SHEN Qi-rong,XU Guo-hua(Department of Plant Nutrition,College of Resources and Environmental Sciences,Nanjing 210095,China). Rice Science. 2011(04)
[6]銨態(tài)氮營養(yǎng)下水稻根系分泌氫離子與細胞膜電位及質子泵的關系[J]. 繆其松,曾后清,朱毅勇,范曉榮,徐國華,沈其榮. 植物營養(yǎng)與肥料學報. 2011(05)
[7]細胞膜質子泵在水稻耐銨機制中的作用機理探討[J]. 朱毅勇,曾后清,狄廷均,徐國華,沈其榮. 中國水稻科學. 2011(01)
[8]關于非政府間國際氣候變化專門委員會(NIPCC)報告[J]. 王紹武,羅勇,趙宗慈. 氣候變化研究進展. 2010(02)
[9]起身肥對水稻分蘗和氮素吸收利用的影響[J]. 鄭永美,丁艷鋒,王強盛,李剛華,王惠芝,王紹華. 作物學報. 2008(03)
[10]植物吸收轉運無機氮的生理及分子機制[J]. 李新鵬,童依平. 植物學通報. 2007(06)
博士論文
[1]水稻高親和硝酸鹽轉運蛋白基因OsNRT2.3a/b生物學功能分析[D]. 唐仲.南京農業(yè)大學 2012
[2]氮素營養(yǎng)對水稻光合作用與光合氮素利用率的影響機制研究[D]. 李勇.南京農業(yè)大學 2011
碩士論文
[1]水稻根系細胞膜質子泵在氮磷營養(yǎng)吸收中的作用機制[D]. 劉贛.南京農業(yè)大學 2013
[2]細胞膜H+-ATPase對水稻吸收銨態(tài)氮和小白菜積累硝態(tài)氮的適應[D]. 狄廷均.南京農業(yè)大學 2008
本文編號:3497503
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