科研产出
花生高亲和硝酸盐转运蛋白基因AhNRT2.7a响应低氮胁迫的功能研究
《中国农业科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]氮素在作物生产中对生物量和产量起关键作用.高亲和硝酸盐转运蛋白基因NRT2在植物响应低氮胁迫时被激活并具有维持氮吸收和转运的作用.通过筛选花生低氮耐受相关的NRT2基因并解析其生物学功能,为培育高氮素利用率的花生新品种提供理论参考,最终有助于实现节氮、高效的绿色生产目标.[方法]检测正常氮浓度及1/20正常氮浓度(15 mmol·L-1)条件下5个具有典型跨膜结构的花生NRT2基因(AhNRT2.4、AhNRT2.5b、AhNRT2.5c、AhNRT2.7a和AhNRT2.7b)的时空表达情况.以花育6309的cDNA为模板,对AhNRT2.7a进行克隆和生物信息学分析,并通过亚细胞定位确定AhNRT2.7a的表达部位.进一步构建异源过表达AhNRT2.7a的拟南芥株系,分别在正常以及低氮胁迫条件下测定其叶绿素含量、氮积累量以及谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)、硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酸脱氢酶(GDH)5个氮代谢关键酶的活性.[结果]5个NRT2基因中有4个NRT2基因在花生响应低氮胁迫条件下大量表达.其中,AhNRT2.7a能够响应低氮胁迫,并在花生茎和叶中高表达.获得AhNRT2.7a的cDNA序列,全长为1380 bp,编码459个氨基酸.蛋白结构分析显示其为具有12个典型跨膜结构域的膜蛋白.该氨基酸序列与栽培种花生(Arachis hypogaea L.)相似性高达99.56%,其次是野生亲本AA和BB基因组花生.亚细胞定位显示其主要定位于细胞质膜上.构建异源过表达AhNRT2.7a的转基因拟南芥植株,在不同供氮条件下,成熟叶和幼叶叶片的叶绿素相对含量均显著高于野生型拟南芥.同时,对上述5个氮代谢相关酶活性以及氮、磷、钾积累量测定显示,转基因植株中2个氮代谢相关酶(GS和NR)的酶活性以及氮积累量均比野生型拟南芥有显著升高.[结论]花生中4个NRT2基因响应低氮胁迫,其中AhNRT2.7a能够提高植物氮代谢过程的氮素利用率.AhNRT2.7a的表达在促进氮代谢过程的同时,促使碳代谢作用的进一步加强.因此,AhNRT2.7a适合作为花生氮素高效利用为目的的候选基因.
关键词： 花生 NRT2 AhNRT2.7a 氮素效率 氮代谢相关酶
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有机-无机肥协同调控小麦-玉米两熟作物产量及土壤培肥效应
《中国农业科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：[目的]在小麦-玉米两季秸秆全还田条件下,探索不同有机-无机运筹模式对作物产量、氮效率和土壤养分的影响,为小麦-玉米一年两季种植合理利用有机养分资源和科学培肥地力提供理论支撑.[方法]通过设计化肥与不同用量有机肥配合并结合施用秸秆腐熟剂措施,研究不同有机无机运筹模式对产量构成、氮养分吸收、土壤有机质及团聚体等特征的影响.试验共设6个处理,分别为F处理(单施化肥),FA处理(化肥配秸秆腐熟剂),FM1处理(化肥配1 500 kg·hm-2有机肥),FM2处理(化肥配3 000 kg·hm-2有机肥),FM3处理(化肥配4 500 kg·hm-2有机肥),FAM2处理(化肥配3 000 kg·hm-2有机肥和秸秆腐熟剂). [结果](1)与单施化肥相比,施用不同用量有机肥和秸秆腐熟剂均可显著增加小麦-玉米籽粒产量,其中FM3处理产量最高,小麦增产20.6%,玉米增产10.6%,FAM2处理小麦增产19.5%,玉米增产8.2%.产量增加源于产量各构成要素的协同提高,小麦以公顷穗数和穗粒数增加较为显著,玉米以行粒数增加最为显著.(2)增施有机肥和秸秆腐熟剂可以促进氮素向籽粒运移,提高氮素收获指数,随有机肥用量增加,小麦和玉米氮素积累量均增加,其中FM3处理和FAM2处理籽粒氮素累积量和收获指数均较高,与F处理达显著差异.配合施用秸秆腐熟剂的FA和FAM2处理较不施菌剂处理周年氮肥偏生产力提高了1.3-1.6 kg·kg-1.(3)增施有机肥和施用秸秆腐熟剂显著增加土壤全氮、碱解氮和有机质含量,其中FM3处理土壤全氮和有机质含量最高,施用2年后相比F处理全氮增加0.17 g·kg-1,有机质增加1.97g·kg-1.各有机无机配施模式显著降低土壤容重、提高孔隙度和水稳性团聚体比例.[结论]连续2年试验表明,增施有机肥、配施秸秆腐熟剂可以增加小麦-玉米产量,促进籽粒氮素吸收和转运,改善土壤结构和培肥地力,推荐FAM2处理作为本地区小麦-玉米轮作模式下有效的增产及土壤培肥技术模式.
关键词： 有机无机协同 秸秆腐熟剂 产量 氮素效率 土壤肥力
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