本文選題：油菜　切入點(diǎn)：氮效率(NUE)　出處：《湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：油菜是我國重要的油料作物,其生長對氮肥的需求較大,施肥量一般在200kg/hm2以上,但其氮效率(NUE)卻較低,氮肥利用率不超過40%。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上,氮肥的過量施用,不僅造成資源的浪費(fèi),而且對環(huán)境帶來不利影響。因此,提高作物的氮效率對我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文通過對兩個不同氮效率油菜品種(氮高效品種H和氮低效品種L)的轉(zhuǎn)錄組研究、探究不同氮效率油菜NO3-長距離運(yùn)輸和短途分配的差異及其對氮效率的影響機(jī)理,進(jìn)一步揭示了油菜NUE基因型差異的本質(zhì)原因,為提高作物N03-的利用能力和氮素利用效率提供科學(xué)理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：1、通過對兩個不同氮效率油菜品種的轉(zhuǎn)錄組研究,共發(fā)現(xiàn)1444個差異表達(dá)基因,這些差異表達(dá)基因顯著富集在GO數(shù)據(jù)庫的酶活性調(diào)節(jié)、授粉、外部刺激反應(yīng)、逆境反應(yīng)等節(jié)點(diǎn)上。對差異基因的KEGG代謝通路分析表明,兩個樣本在氨基酸代謝(丙氨酸、谷氨酸等)、其他氨基酸代謝(D-谷氨酰胺、谷胱甘肽等)、次級代謝物的生物合成的代謝通路上,其差異均達(dá)到了顯著水平。這為我們尋找不同氮效率油菜基因型差異的本質(zhì)原因提供了重要線索。2、正常供氮水平下,H的NRT1.5的相對表達(dá)量顯著高于L,NRT1.8的相對表達(dá)量顯著低于L。且H的蒸騰速率在苗期和盛花期均顯著高于L,這導(dǎo)致H有更多NO3-被分配在植物的地上部分。H地下部分的NR、GS活性顯著低于L,但地上部分的NR、GS活性顯著高于L,且H的葉綠素含量、光合速率均顯著高于L。這表明H地下部分的氮同化能力弱于L,但地上部分的氮同化能力強(qiáng)于L。與L相比,H有更多的N03-被運(yùn)輸?shù)街参锏牡厣喜糠謪⑴c同化,這是H的氮效率較高的一個重要原因。但在低氮環(huán)境中,H與L的N03長距離運(yùn)輸差異不顯著,其氮效率差異也不顯著。3、油菜植株的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率會隨著外界環(huán)境中(營養(yǎng)液中)氮水平的降低而增加,一方面可以增強(qiáng)植物對N03-的吸收,提高其氮素吸收效率,另一方面,促使N03-向地上部分的運(yùn)輸分配,且并不會顯著降低NR、GS的活性。因此,在低氮環(huán)境中,植株通過增加蒸騰速率,促進(jìn)N03運(yùn)輸?shù)饺~中參與同化,這是油菜植株在低氮環(huán)境中氮效率升高的重要原因。但在低氮環(huán)境中增加的蒸騰速率導(dǎo)致了其水分利用效率的降低。4、由于H的V-ATPase (vha-a2)、V-PPase (avpl)基因的相對表達(dá)量均顯著低于L,導(dǎo)致H的V-ATPase和V-PPase的活性均顯著低于L。這是H液泡的N03-內(nèi)流速度顯著低于L、H+外流速度顯著高于L的原因。H有更多的NO3-被分配在細(xì)胞質(zhì)中被還原,這是H的氮效率更高的原因之一。相關(guān)性分析表明,N03-含量與V-ATPase活性、V-PPase活性之間均呈顯著正相關(guān),且N03-含量與V-ATPase活性之間的相關(guān)系數(shù)小于N03-含量與V-PPase活性之間的相關(guān)系數(shù),這表明V-PPase對N03-從細(xì)胞質(zhì)向液泡內(nèi)運(yùn)輸?shù)哪芰控暙I(xiàn)大于V-ATPase。
[Abstract]:Rapeseed is an important oil crop in China. The growth of rapeseed has a great demand for nitrogen fertilizer. The amount of fertilizer applied is generally above 200kg/hm2, but its nitrogen efficiency is low, and the nitrogen fertilizer utilization ratio is not more than 400.In agricultural production, the excessive application of nitrogen fertilizer is not more than 40%. Not only the waste of resources, but also the adverse impact on the environment. It is important to improve the nitrogen efficiency of crops for the sustainable development of agriculture in China. In this paper, the transcriptome of two varieties of rapeseed with different nitrogen efficiency (nitrogen efficient variety H and low nitrogen efficiency variety L) was studied. The difference of no _ 3- long distance transportation and short distance distribution and its influence mechanism on nitrogen efficiency in rapeseed with different nitrogen efficiency were explored, and the essential reasons of the difference of NUE genotypes in rape were revealed. In order to improve the utilization ability and nitrogen use efficiency of crop N03-, the main results are as follows: 1: 1, 1444 differentially expressed genes were found by transcriptome study of two varieties of rape with different nitrogen efficiency. These differentially expressed genes were significantly enriched in the nodes of go database such as enzyme activity regulation, pollination, external stimulation response, stress response and so on. The KEGG metabolic pathway analysis of the differentially expressed genes showed that the two samples were metabolized in amino acids (alanine, alanine, alanine). Glutamic acid et al., other amino acid metabolites D- glutamine, glutathione, etc., secondary metabolites in the biosynthesis pathway, The differences reached significant level, which provided us with an important clue to find out the essential reasons of genotypic differences in rape with different nitrogen efficiency. The relative expression of NRT1.5 in H was significantly higher than that in LNRT1.8 at normal nitrogen supply level. The transpiration rate of H was significantly higher than that of Lat seedling and flowering stage, which led to the higher activity of NRGs in H than that of Lin in the aboveground part of the plant and the underground part of H, but the activity of NRN GS in the aboveground part of the plant was significantly higher than that in the subsurface part of the plant. And the chlorophyll content of H, The photosynthetic rate was significantly higher than that of L. this indicated that the nitrogen assimilation capacity of the subsurface part of H was weaker than that of L, but the nitrogen assimilation ability of the aboveground part was stronger than that of L.Compared with that of L, more N03- was transported to the aboveground part of the plant to participate in assimilation. This is an important reason for the high nitrogen efficiency of H, but there is no significant difference in long distance transport between H and L in low nitrogen environment, and there is no significant difference in nitrogen efficiency. 3, stomatal conductance of rapeseed plants. The rate of transpiration increases with the decrease of nitrogen level in the outside environment (nutrient solution). On the one hand, it can enhance the absorption of N03- by plants and improve its efficiency of nitrogen absorption, on the other hand, it can promote the transport and distribution of N03- to the aboveground part. Therefore, in low nitrogen environment, plants promoted the transport of N03 to the leaves to participate in assimilation by increasing transpiration rate. This is an important reason for the increase of nitrogen efficiency in rape plants in low nitrogen environment, but the increase of transpiration rate in low nitrogen environment leads to the decrease of water use efficiency. The activities of both V-ATPase and V-PPase of H were significantly lower than those of L, which was the reason that the velocity of N03- inward flow of H vacuole was significantly lower than that of L0. H was significantly higher than that of L. H had more NO3- to be reduced in cytoplasm. This is one of the reasons for the higher nitrogen efficiency of H. Correlation analysis showed that there was a significant positive correlation between N03- content and V-ATPase activity, and the correlation coefficient between N03- content and V-ATPase activity was lower than that between N03- content and V-PPase activity. This indicated that the energy contribution of V-PPase to the transport of N03- from cytoplasm to vacuole was greater than that of V-AT Pase.
【學(xué)位授予單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S565.4

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本文編號：1666653