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桃水通道蛋白编码基因PpTIP4.1超表达与不同形态氮素配合使用对尿素吸收的影响

杨乐  
【摘要】:化肥在农业生产中占有重要地位,发展中国家粮食的增产中,来自化肥的作用约占55%,尿素因其含氮量高(N46%)而作为氮肥的主要形式广泛应用。尿素存在并产生于植物的内、外环境中,对植物吸收外部氮源供其生长发育以及维持植物体内的氮代谢平衡和再利用等具有重要的生理意义。现有的资料表明,多数果树对尿素肥料的当季吸收利用率仅有15-30%,为了给提高果树对尿素的吸收利用率,减少氮肥污染提供理论与技术支撑,本试验研究了桃水通道蛋白编码基因PpTIP4.1超表达与不同形态氮素配合使用对尿素吸收的影响。主要结果如下: 1.根据已发布的桃基因组序列,找出其中与编码拟南芥尿素转运蛋白基因AtTIP4.1同源的ppa010453m序列,设计特异引物利用PCR技术获得ppa010453m的全长编码区,命名为PpTIP4.1。序列分析表明,PpTIP4.1基因编码区750bp,共编码249个氨基酸,预测分子量为26.2kDa。同时PpTIP4.1的氨基酸序列分析显示该基因与拟南芥AtTIP4.1和烟草NtTIPa的同源性分别为78.09%和74.00%。 2.半定量RT-PCR分析PpTIP4.1基因在不同组织中的表达发现,PpTIP4.1只在桃的根和花中表达,在茎和叶中不表达,且在根中表达量比在花中大。 3.为进一步研究桃PpTIP4.1的生理生化功能,克隆了ppa010453m的编码基因,并构建了pBI121-PpTIP4.1正义表达载体,并对拟南芥进行农杆菌侵染的遗传转化,成功获得转基因拟南芥。对转基因拟南芥进行尿素吸收动力学测定,结果表明:低浓度尿素处理下,12h前转基因与野生型拟南芥吸收尿素的量无明显区别,转基因拟南芥从第24h开始吸收速率明显减慢,趋于稳定,从第36h开始,转基因植株吸收尿素的量显著低于野生型拟南芥。而高浓度尿素处理下,转基因拟南芥对于尿素的吸收量高于野生型拟南芥,且28h后差异显著。 4.对转基因拟南芥表观生长指标显示:在生长条件完全一致的情况下,转基因拟南芥在种植后不到40天即开始开花,而野生型拟南芥要在种植50天以后才开始开花。转基因与野生型拟南芥相比,开花期提前约10天,初步表明PpTIP4.1可能与开花有一定的关系,在某种程度上促进了拟南芥提早开花。 5.采用15N示踪技术,在袋控缓释条件下,研究不同形态氮素对当年生毛桃尿素态氮吸收分配的影响。结果表明:单独尿素处理、尿素与硝态氮混施、尿素与铵态氮混施,尿素与硝态氮铵态氮1:1:1混施4个处理15N利用率分别为13.81%、10.92%、15.53%和15.78%,尿素与铵态氮混施、尿素与硝态氮铵态氮1:1:1混施显著高于其它各处理,均能提高植株对尿素态氮的吸收利用;而尿素与硝态氮混施,15N利用率显著低于其它处理,降低了植株对尿素态氮的吸收利用。从15N在植株不同器官的分配来看,各处理植株叶片的15N分配率最高,均占植株总吸收量的60%以上,其它依次为根主干枝梢。植株总吸氮量以尿素与铵态氮混施处理最高,但该处理表观生长量低于尿素与硝态氮混施处理。


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