氮素和獨角金內(nèi)酯對水稻分蘗芽生長發(fā)育的調控.pdf

1、水稻是世界上最主要的糧食作物之一，水稻的產(chǎn)量高低直接決定著糧食安全。氮素營養(yǎng)一直是糧食生產(chǎn)過程中最主要的限制因素之一，影響著水稻生長發(fā)育的諸多方面。此外，水稻分蘗也是決定水稻產(chǎn)量高低的重要因素。水稻分蘗的多少受到多種因素的影響，其中氮素為最主要的因素之一。明確氮素和水稻分蘗之間的相互作用關系，對塑造完美株型、提高氮素利用效率以及提高水稻產(chǎn)量都具有重要的指導和現(xiàn)實意義。本論文以野生型水稻日本晴(NIP)和對分蘗伸長有著顯著抑制效果的新型植

2、物激素獨角金內(nèi)酯突變體dwarf3（d3）、dwarf10（d10）為實驗對象，采用水培的方法研究了在不同氮素濃度(0、0.2、2.5、5mM)和氮素形態(tài)(NH4NO3、(NH4)2SO4、Ca(NO3)2)處理條件下，NIP分蘗數(shù)量的變化、分蘗芽伸長與形成的變化、休眠芽與活躍芽基因的表達變化以及氮素缺乏引起的休眠芽與活躍芽之間轉錄組變化;氮素處理NIP、d3和d10分蘗數(shù)等生理表現(xiàn)型的影響，獨角金內(nèi)酯類似物rac-GR24處理NIP、

3、d3和d10對氮素分配的影響以及15N標記比較NIP、d3和d10對氮素分配的差異。主要結果如下:
　　1.在不同氮素濃度、氮素形態(tài)和處理時間下進行水培實驗，發(fā)現(xiàn)與氮素供應不足相比，在氮素供應充足的情況下，NIP分蘗數(shù)顯著增加;在不同氮素形態(tài)處理時，與NO3-相比，NH4+離子存在的條件下， NIP分蘗生長更旺盛;不同處理時間下，氮素供應時間較短NIP分蘗的伸長受抑制，而分蘗的形成不受氮素供應影響。
　　2.在不同氮素濃度處

4、理下發(fā)現(xiàn)與氮素供應不足相比，NIP在氮素供應充足生長至5L期(5L)時，第二片葉子(2nd)基部的分蘗芽和第四片葉子(4th)基部的分蘗芽沒有明顯的變化，都沒有伸長，而第三片葉子(3rd)的分蘗芽顯著伸長。這說明培養(yǎng)到5L期時，3rd分蘗芽在供氮相對不足的情況下伸長停止。對加氮和不加氮的3rd分蘗芽進行分析發(fā)現(xiàn)，只有加氮的分蘗芽有細胞分裂S期marker基因Histone H4探針的雜交信號，并且信號強烈。同時，定量PCR結果發(fā)現(xiàn)細胞分

5、裂相關基因cdc2、cyclinD、cyclinB、PCNA、rPL34、rPL27和Histone H2A表達相較不加氮表達量提高。此外，還發(fā)現(xiàn)分蘗芽中獨角金內(nèi)酯相關基因D3、D10、D14、D17、D27和D53加氮情況幾乎都比不加氮表達低。這說明，氮素控制分蘗的伸長可能通過調節(jié)細胞分裂途徑以及獨角金內(nèi)酯途徑。
　　3.培養(yǎng)至5L期，水稻3rd分蘗芽分別處于活躍狀態(tài)和休眠狀態(tài)。對這一時期進行轉錄組分析發(fā)現(xiàn)，與3L期相比，分蘗芽

6、穩(wěn)定生長的5L期水稻根莖結合處，在加氮情況下有1881個基因表達量發(fā)生上調，2573個基因表達量發(fā)生下調，在不加氮情況下2087個基因表達量發(fā)生上調，2410個基因表達量發(fā)生下調，說明氮素對水稻生長發(fā)育影響巨大。
　　4.通過研究不同氮素條件下NIP、d3和d10的表型發(fā)現(xiàn)，分蘗數(shù)等生理表現(xiàn)都呈現(xiàn)出一致的變化，都隨氮素濃度的變化而減少或增加，但是NIP分蘗數(shù)變化比例更大。這說明，氮素參與獨角金內(nèi)酯對水稻分蘗調控，但是不是簡單的上下