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《南京农业大学》 2005年
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水稻硝态氮跨膜运输的生理与分子机理

范晓荣  
【摘要】:许多的研究结果表明水稻具有一定的泌氧能力,水稻根际中存在着一定的硝态氮,并且水稻硝态氮营养非常重要。但是,水稻为什么会存在对硝态氮营养的基因型差异,水稻如何吸收和再利用硝态氮的机理还不是很清楚。本博士论文采用水培条件分别研究了水稻细胞硝酸盐活度;硝态氮对不同水稻品种生长和氮代谢的影响;不同水稻品种吸收硝态氮生理与分子生理学差异;水稻硝酸盐高亲和运输系统基因的结构与功能;硝态氮的再利用以及外界硝态氮对细胞硝酸盐调节作用。试图通过以上的内容揭示水稻跨膜运输硝态氮的生理与分子机理。 本论文首先介绍了选择性微电极实时测定水稻根系和叶片活体细胞膜电位与硝酸盐活度的方法原理及注意事项。双阻离子选择性微电极测定是一种利用化学选择,将化学信号转换成电信号来专一测定某一离子的方法。测定溶液中的硝态氮利用与感应膜上的硝酸根离子置换反应来引起感应膜上的电荷变化,通过Nernst方程就可以利用电荷的变化量得到离子活度。一般微电极与溶液中硝酸盐的浓度呈对数曲线的关系,斜率为48~58mV,具有硝酸盐浓度有较低的检出限(0.0001M左右),因此该方法是一种选择性高、灵敏、经济的测定植物活体细胞中离子活度的方法。水稻生长至3到4叶期时,根系和叶片硝酸盐的活度范围测定结果表明,细胞质硝酸盐活度为2到5mM,低氮时液泡硝酸盐为15到20mM,高氮时为35到65mM。植物所吸收的硝态氮都集中在液泡中,所以提高植物液泡硝态氮的再利用效率对于提高氮素利用率非常重要。 水稻对硝态氮的利用主要取决于硝态氮的吸收效率和利用效率。本论文通过比较4个品种(籼优63,扬稻6号,农垦57和泗优917)研究不同水稻品种对硝态氮的利用差异。1mM硝态氮氮素营养条件下,扬稻的生物量最大,农垦的最小。扬稻总氮含量远高于农垦,说明扬稻对硝态氮的吸收效率高于农垦。扬稻与农垦硝酸还原酶酶活存在显著差异,但是谷氨酰胺合成酶活差异不大,说明导致扬稻与农垦硝态氮营养的差异主要来自硝态氮的吸收效率,而利用效率的差异主要是发生在同化的前期。所以主要研究了水稻对硝态氮的吸收过程。 利用单电极测定了根系表皮细胞受硝态氮刺激而发生的膜电位的变化量(ΔE_m),即硝态氮跨膜内向运输。发现四个品种在低浓度(<1mM)硝态氮处理条件下存在显
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:S511

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