鉬在草莓中的吸收轉運及其對氮代謝調控機制的研究.pdf

1、鉬（molybdenum，Mo）是植物正常生長必不可少的微量元素之一，參與到植物的氮代謝過程中。缺鉬的條件下植物容易積累較多的硝態(tài)氮從而表現(xiàn)出較低的氮素利用率（nitrogen utilization efficiency，NUE）。提高氮素利用率可以減少化學肥料過多施用帶來的負面效應，但是關于鉬提高氮素利用率的機理尚不清楚。本研究分別在溫室無土栽培和組培條件下進行。以‘章姬’（Fragaria× ananassa Duch. cv.‘

2、Akihime’）草莓為試驗材料，在溫室無土栽培條件下噴施不同濃度的鉬酸鈉（sodium molybdate，Na2MoO4），試驗設置T1（葉面噴施清水）、T2（0.02％Na2MoO4）、T3（0.04%Na2MoO4）、T4（0.05%Na2MoO4）和T5（0.06%Na2MoO4）5個處理。研究了其對植株生物量、果實營養(yǎng)元素含量和果實品質（可溶性固形物（total soluble solids，TSS）、抗壞血酸（ascorb

3、ic acid，AsA）、可滴定酸（titratable acidity，TA）、芳香物質）、光合作用、鉬轉運蛋白基因MOT1表達量、植株體內Mo濃度、氮代謝關鍵酶活性（硝酸還原酶，nitrate reductase， NR；亞硝酸還原酶，NiR；谷氨酰胺合成酶，glutamine synthetase，GS；NADH-谷氨酸合酶，NADH-glutamate synthase，NADH-GOGAT）、氮代謝關鍵基因（NRT1.1，NR

4、T2.1， NIA，NiR，GS-1，NADH-GOGAT）表達量、15N吸收、分配及利用的影響。在組培條件下，MS固態(tài)培養(yǎng)基中加Na2MoO4或者鎢酸鈉（sodium tungstate，Na2WO4），設置CK（-Na2MoO4-Na2WO4）、Mo處理（+Na2MoO4）、W處理（+Na2WO4）、Mo+W處理（+Na2MoO4+Na2WO4）4個處理。研究其對植株表型、根系顯微結構及根系活力、葉片顯微結構與超顯微結構及葉綠素含量

5、、MOT1表達量、鉬輔因子合成通路關鍵基因（CNX2，CNX3，CNX5，CNX6，CNX7，CNX1）表達量、植株體內Mo濃度、氮代謝關鍵酶活性（NR，NiR，GS，NADH-GOGAT）以及15N利用的影響。主要結果如下：
　　1.適宜濃度的Mo供應能顯著提高幼苗的生物量。葉面噴施Mo肥對草莓果實的營養(yǎng)元素（N，Mo，F(xiàn)e和Cu）含量，TSS，TA和芳香物質含量有一定的提升作用。但是施Mo對果實中的Se和部分芳香物質沒有顯著影

6、響。0.04%Na2MoO4處理在所有處理中表現(xiàn)出最高的果實TSS，N和 Fe濃度。0.02%Na2MoO4處理的AsA含量顯著高于對照。利用頂空固相微萃取法和氣質聯(lián)用技術一共鑒別出97中芳香物質。0.04%Na2MoO4處理的6種特征酯類（丁酸甲酯，γ-癸內酯，丁酸乙酯，己酸甲酯，γ-十二內酯，己酸乙酯）含量最高。
　　2.草莓幼苗根部、莖部和葉片的Mo含量隨著施Mo量的增加而呈現(xiàn)上升的趨勢。0.04%Na2MoO4處理的根部的

7、MOT1的表達水平高于其它處理，當Na2MoO4的濃度從0.05%增加到0.06%時，根部的MOT1的mRNA水平呈現(xiàn)下降的趨勢，培養(yǎng)5天后，葉片的MOT1的表達水平隨著噴施Na2MoO4濃度的提高而提高；培養(yǎng)10天和15天后，當Na2MoO4的濃度從0.00%增加到0.04%時，葉片的MOT1的表達水平呈現(xiàn)升高的趨勢，而后隨著噴施Na2MoO4的提高而呈現(xiàn)下降的趨勢。施Mo影響幼苗根部Fe、Cu和Se濃度。0.04%Na2MoO4處理

8、的幼苗表現(xiàn)出最高的15N地上部/地下部比例和15N利用率。0.04%Na2MoO4處理的氮代謝關鍵酶活性較高，且硝態(tài)氮吸收基因（ NRT1.1和NRT2.1）以及硝態(tài)氮響應基因的表達水平上調。0.04%Na2MoO4處理的根部和葉片的NO3?-N濃度低于其它處理，葉片的NH4+-N的濃度較高，Gln/Glu的濃度也較高。而T5處理表現(xiàn)出相反的趨勢。因此，葉面噴施0.04%Na2MoO4通過調控氮代謝關鍵酶活性和NO3?吸收同化相關基因的

9、表達提高了根部NO3?向地上部的轉運，提高了氮素利用率。
　　3. MS固態(tài)培養(yǎng)基中正常加入Na2MoO4的草莓幼苗長勢較好，葉片為正常綠色，葉肉細胞顯微結構及超微結構完整，葉綠體較多，葉綠素含量較高。根系發(fā)育正常，根系活力較高，根尖細胞排列整齊緊密，中央髓部細胞體積較大，排列緊密。而缺Mo培養(yǎng)基上生長的幼苗葉片下表皮細胞排列不整齊，葉肉細胞超微結構異常，細胞器及內膜系統(tǒng)受損，葉綠素含量較低，葉片發(fā)黃。根系較長，但是長勢較弱，根尖

10、細胞微變形，細胞排列疏松，細胞間隙較大。只加Na2WO4和同時加入Na2MoO4和Na2WO4的培養(yǎng)基上的幼苗株型變小，長勢減弱，細胞器受損，膜結構不清晰，部分葉片表現(xiàn)為黃色，葉綠素含量降低，出現(xiàn)與氮素缺乏類似的癥狀。施入Na2MoO4可以顯著誘導草莓地上部和根部FaMOT1的表達，加入抑制劑Na2WO4的FaMOT1表達量則表現(xiàn)出相對下降，且施入Na2MoO4幼苗的Mo濃度顯著高于其它處理。培養(yǎng)基中加入Na2MoO4的組培苗的CNX2

11、和CNX3的表達量較高，培養(yǎng)基加入Na2MoO4的組培苗中CNX7和CNX1的表達量高于加入抑制劑的組培苗。加入抑制劑Na2WO4使得NR活性顯著降低，加入Na2MoO4組培苗的NR活性最高，其它氮代謝關鍵酶（NiR，GS和NADH-GOGAT）表現(xiàn)出類似的趨勢。培養(yǎng)基加入Na2MoO4的組培苗的NO3?-N濃度低于其它處理，NO2?-N和NH4+-N濃度顯著高于其它處理。同位素15N-Ca(NO3)2標記進一步表明培養(yǎng)基加入Na2Mo