生菜硝酸还原酶基因的克隆及高氮水平下外源γ-氨基丁酸对其表达和叶片硝酸盐含量的影响

硝酸还原酶(NR)是硝酸盐代谢的关键酶。该研究在成功克隆生菜NR基因的同时,进行了高氮水平下外源γ-氨基丁酸(GABA)对生菜叶片NR基因表达和NO3--N含量的研究。结果表明:(1)生菜NR基因(GenBank登录号为KP122207)序列长1 791bp,编码585个氨基酸残基,蛋白保守结构域含钼辅蛋白超家族、细胞色素b5超家族和FNR超家族;生菜NR基因与菊苣NR基因亲缘关系最近,序列一致性为93%,与烟草、甜菜、黄瓜、大豆等NR序列的一致性均在80%以上。(2)高氮水平下外源2.5mmol/L GABA处理生菜可诱导NR基因上调表达,并显著提高了生菜叶片NR、亚硝酸还原酶(NiR)、谷氨酸脱羧酶(GAD)活性和NH4+-N含量,降低了NO3--N、NO2--N含量;虽然NO3--N含量与NR、GAD、NiR活性、NO2--N、NH4+-N含量均呈显著相关关系,但与NR活性的相关系数最高且达极显著水平。研究认为,高氮水平下外源GABA可通过诱导NR基因上调表达、增强相关酶活性来影响无机氮代谢,从而降低了生菜叶片硝酸盐含量,其中NR在该过程中发挥着至关重要的作用,为生产中GABA的施用及降低叶菜类蔬菜硝酸盐含量提供了理论依据。     

植物中硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的作用

植物通过硝酸盐同化途径以硝酸盐和氨的形式吸收氮元素。硝酸盐的同化是一个受到严格控制的过程,其中两个先后参加反应的酶——硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)对初级氮的同化起主要调控。在高等植物中,NR和NiR基因的转录及转录后加工受到各种内在和外在因素的影响,翻译后调控是消除亚硝酸盐积累的重要机制。随着分子生物学技术的发展,可以更容易地通过突变体和转基因方式来研究NR和NiR基因的调控。     

不同覆盖材料对夏秋苹果根区土壤硝酸盐代谢的影响

以3年生新红星苹果树为试验材料,在春季将稻草苫、农用地毯、透明塑料膜和园艺地布覆盖地表,于夏秋季调查根区土壤硝化-反硝化作用、硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)活性以及铵态氮、硝态氮、亚硝态氮含量和植株生长的变化.结果表明: 4种覆盖处理均降低了夏季土壤硝化强度和夏秋之交的土壤NiR活性,提高了秋季土壤铵态氮含量以及夏秋之交的土壤反硝化强度、NR活性和铵态氮含量,降低了夏秋季土壤硝化强度、反硝化强度和NR活性的变异系数;稻草苫提高了夏季和秋季土壤反硝化强度与硝态氮含量,降低了夏季土壤NR和NiR活性;在4种处理中,稻草苫覆盖的土壤硝化与反硝化强度及NR活性在整个夏秋季的变异系数最低;农用地毯降低了夏季土壤反硝化强度,提高了夏季土壤NR和NiR活性、夏秋之交土壤硝态氮含量和秋季土壤反硝化强度;透明塑料膜降低了夏季土壤硝态氮含量,提高了夏季土壤亚硝态氮含量、夏秋之交土壤硝态氮含量以及秋季土壤硝化强度和NiR活性;园艺地布提高了夏季土壤反硝化强度、夏秋之交和秋季土壤的硝化强度以及秋季土壤硝态氮含量.4种覆盖处理均促进了植株生长,其中稻草苫和园艺地布促进新梢和干径增粗的效果更显著;4种覆盖处理对夏秋季土壤硝酸盐代谢的影响不同,但对土壤硝酸盐代谢与转化都具有稳定作用,其中稻草苫的稳定效果最好.     

风胁迫对三种叶菜的机械损伤及预测模型

为了研究风害对不同叶菜的影响,本研究通过模拟风洞试验,以上海青,四季小白菜,玻璃生菜3种叶菜为试验材料,分别在5,15,25 m/s风速条件下设置5,10,15 min的风胁迫处理,采用电导率法、伤口染色目测法、伤口色泽L值测定法研究风胁迫对不同种类叶菜造成的机械损伤,并对以上3种测定方法进行了综合评价,进而建立相应的数学模型。结果表明:风速和风胁迫时间两因子均对3种叶菜的相对电导率、目测等级、L值有显著性影响;两者的交互作用对上海青和四季小白菜的相对电导率有显著性影响,但对玻璃生菜的相对电导率无显著影响;另外,两者的交互作用对3种叶菜的目测等级均影响显著,但对3种叶菜的L值影响均不显著。25 m/s和15 m/s风对3种叶菜都可引起显著机械损伤,其中,在25 m/s持续15 min风处理下机械损伤最为严重,在此处理组合下,上海青、四季小白菜和玻璃生菜的相对电导率分别高于对照214.70%,228.96%,266.92%;目测等级分别高于对照2.3,2.4和3.6级;L值分别低于对照21.17%,38.91%,42.73%。显然,与上海青和四季小白菜相比,玻璃生菜更容易受到风害影响。Gauss2D拟合模型中,3种叶菜机械损伤拟合模型的决定系数R2均超过0.95,证明该拟合模型能较好地预测不同叶菜遭受风害后的机械损伤程度,可以为风害机械损伤预测提供理论基础。     

硝酸盐对硝酸还原酶活性的诱导及硝酸还原酶基因的克隆

硝酸盐在植物体内的积累过多已成为影响蔬菜品质并影响人类健康的重要因素。硝酸还原酶（NR）是硝酸盐代谢中的关键酶,提高其活性有利于硝酸盐的降解。为了解植物不同组织中NR的活性,用活体测定法检测了经50mmol/L的KNO₃诱导不同时间后的油菜、豌豆和番茄幼苗根茎叶中NR活性,同时为了明确外源诱导剂浓度与植物体内NR活性的关系,检测了经不同浓度KNO₃诱导2h后的矮脚黄、抗热605、小白菜和番茄叶片中的NRA。结果表明,不同植物组织NR活性有很大差异,叶中NR活性较高,根其次,茎最低;不同植物的NR活性随诱导时间呈不同的变化趋势,相同植物不同组织的NR活性变化趋势相似;不同植物叶片NRA为最高时KNO₃浓度不同。用30mmol/L的KNO3诱导番茄苗2h后,从番茄根和叶中提取总RNA,用RT-PCR方法获得NR cDNA,全长2736bp,编码911个氨基酸。为进一步利用该基因提高植物对硝酸盐的降解能力打下基础。     

木本植物阳生和阴生叶片叶绿体O2和NO2-光还原作用

在有PCR和PCO环活性抑制剂甘油醛和光合磷酸化解偶联剂NH4Cl存在下,比较了生长于3种光环境的乔木黧蒴和灌木九节幼苗阳生和阴生叶片叶绿体的O2和NO2－光还原速率,全自动光下两种植物阳生叶片的叶绿体O2的光还原速率最高,占总光合电子传递活性的66％－68％,NO2－光还原速率也有类似趋势,占总电子传递的11％－15％左右。36％和16％自然光下阴生叶片O2和NO2－光还原速率及O2光还原电子传递的比较显著降低,但NO2－光还原电子传递的比例不受影响,与NO2－光还原相关的叶片NiR和NR活性及NiR/NR活性比也因叶片接受光强度大小而异,随光强减弱,黧蒴的NiR活性降低,九节的NR活性增高,但黧蒴的NR活性和九节的NiR活性变化未达差异显著性。     

硝酸还原酶抑制剂钨酸钠对油菜硝态氮积累的影响

采用溶液培养方法,选取硝酸盐积累差异明显的两个油菜品种（低硝态氮积累品种‘红油3号’和高硝态氮积累品种‘中双6号’,研究苗期根系硝酸还原酶（NR）活性被抑制以后两个油菜品种叶片、叶柄和根系中NR活性和硝态氮含量的变化。结果表明：1.0mmol.L-1的NR活性抑制剂Na2WO4对两个油菜品种的根系NR活性抑制效果最佳;根系NR活性被抑制以后,两个油菜品种的根系NR活性、硝态氮吸收速率均显著下降,而硝态氮含量却显著上升;且Na2WO4对‘中双6号’硝态氮吸收的抑制程度强于其对‘红油3号’的抑制。叶片和叶柄的NR活性变化不显著,但叶柄硝态氮含量显著下降,叶片硝态氮含量稳定,且这一趋势在低积累品种‘红油3号’中表现得更为明显。     

小白菜光合性能与硝酸还原酶活性关系的研究

对营养液培养条件下的6个不同基因型小白菜幼苗在不同光照度和硝酸还原酶抑制剂Na_2WO_4处理下的光合参数、硝酸盐含量和硝酸还原酶活性(NRA)进行分析,以明确小白菜光合性能与NRA的关系.结果发现:随着光照强度的增强,小白菜NRA极显著增强,其硝酸盐含量则显著降低,并且基因型间有显著差异;Na_2WO_4处理能使小白菜的NRA和净光合速率显著降低,而对其叶绿素含量、气孔导度、胞间CO_2浓度和蒸腾速率无显著影响.研究表明,光照度是制约小白菜幼苗硝酸还原酶活性和硝酸盐含量的重要因素之一,小白菜幼苗的硝酸还原酶活性与其净光合速率有密切关系,但对其他光合参数无直接影响.     

西安市蔬菜中重金属污染分析评价

采用原子吸收光谱法和原子荧光光度法,测定了西安市郊区10种蔬菜40个样品中汞、砷、铅、铬和镉的含量;并以国家标准(GB18406.1-2001)为依据.对蔬菜重金属污染状况进行分析评价,以明确西安市蔬菜中重金属污染状况.结果表明,西安市10种蔬菜总体合格率为83%,铅是蔬菜中的主要污染元素,在测定的10种蔬菜中普遍存在,总体超标率为77.5%;汞和铬只在芹菜和茼蒿上出现污染,总体超标率分别为10%和2.5%;叶菜类蔬菜铅污染>茄果类蔬菜;砷和镉含量均末超过国家标准规定,合格率为100%.铅的污染程度按蔬菜种类依次为:生菜>茼蒿>韭菜>茄子>芹菜>豇豆>青椒>油麦菜>西红柿>黄瓜,按不同生产区域依次为:西郊>北郊>东郊>南郊.     

红蓝光质对芹菜碳氮代谢及其关键酶活性的影响

为了探明红蓝光对芹菜生长的调控机理,以‘津南实芹1号’为试材,白光(W)处理为对照(CK),研究红蓝LED光质对芹菜碳氮代谢及其相关酶活性的影响。结果表明：白+红(WR)和白+红+蓝(WRB)处理芹菜的光合速率(Pn)及RuBP羧化酶(RuBPCase)活性显著高于CK,白+蓝(WB)处理的Pn低于CK,但RuBPCase活性高于CK。各处理相比,碳代谢产物多以WR处理的最高, WRB处理的其次, WB处理的最低。WR处理的蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性显著高于CK,蔗糖合成酶(SS)活性明显低于CK;WB处理的SS活性较高。WR处理的总氮含量及谷氨酰胺酶(GS)活性显著高于CK,而蛋白质和氨基酸含量明显低于CK; WB处理的蛋白质含量较高,氨基酸含量较低,硝酸还原酶(NR)、GS和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性明显高于CK;WRB处理的总氮和蛋白质含量及NR和GS活性均高于CK。可见,增加红光比例可促进芹菜碳的同化、转化及氮的吸收,加速物质积累,但对蛋白质的合成有一定的抑制作用;增加蓝光比例可使芹菜氮代谢增强,但碳的积累代谢下降,因此叶柄伸长受抑,单株产量降低。     

几种蔬菜对外源碘的吸收与积累特性

在盆栽条件下研究了小白菜、芹菜、辣椒和萝卜4种蔬菜对2种外源碘(海藻固体碘肥和KI)的吸收与积累特性.结果表明:蔬菜体内的碘含量均随外源碘浓度的提高而逐渐增加;不同蔬菜种类对碘的吸收与积累能力存在较大差异,叶菜类的小白菜对碘的积累能力最强,其次为茎菜类的芹菜,而根菜类的萝卜和果菜类的辣椒吸收与积累碘的能力较弱;碘在蔬菜体内的分布一般为根>叶>茎>果实,但萝卜地下块根的碘含量低于地上部分.低浓度碘处理(0～25mg.kg-1)对蔬菜生长没有明显的影响,但高浓度的外源碘(≥50mg.kg-1)对蔬菜生长有抑制作用,导致蔬菜生物量减少.不同蔬菜对碘的敏感反应表现为辣椒>小白菜>芹菜>萝卜.与海藻固体碘肥相比,KI处理的第1茬蔬菜生物量下降明显(P<0.05),而2种外源碘对第2茬蔬菜的生长均无显著影响.蔬菜对2种外源碘的吸收和积累效果同样存在很大差异(P<0.05),第1茬蔬菜对KI的吸收能力强于海藻碘肥(P<0.05),第2茬蔬菜对KI的吸收量迅速下降,而对海藻固体碘肥的吸收下降不明显,说明海藻固体碘肥比KI具有更长的持效性.     

内外生理条件对小麦黄化幼苗叶片亚硝酸还原酶活力的影响

小麦黄化幼苗叶片的亚硝酸还原酶(NiR)是诱导酶,其活力受光照,诱导物浓度、pH、苗龄、激素等内、外因素的影响。6-BA明显促进NiR活力,钨酸钠和硝酸还原酶(NR)钝化蛋白不抑制NiR活力,表明在体内亚硝酸还原酶活力的变化是由环境因素调节的。     

钙对黄瓜子叶愈伤组织中硝酸还原酶(NR)活性的影响

本文采用黄瓜子叶愈伤组织,研究了不同钙培养下,对愈伤组织生长、硝酸盐吸收,NR活性以及组织中钙、镁含量的影响。结果表明,缺钙后,愈伤组织生长、硝酸盐吸收、NR活性等都比正常钙培养下的愈伤组织降低。这与用整株植物所得结果基本一致,对此结果进行了讨论。     

不同品种菠菜叶肉及叶柄中硝态氮累积与硝酸还原酶活性的关系

盆栽试验条件下,菠菜体内的硝态氮含量及硝酸还原酶（NR）活性因品种和部位而异。硝态氮含量以短缩茎中最高,叶和叶柄中次之,根中最低,且根,冠比越大的品种,其整体植株中的硝态氮含量越低;根尤其是侧根NR活性较高;叶肉和叶柄中硝态氮含量均与根中以内、外源硝酸盐为底物的NR活性呈一定的负相关。     

钙对黄瓜子叶愈伤组织中硝酸还原酶（NR）活性的影响

本文采用黄瓜叶愈伤组织,研究了不同钙培养下,对愈伤组织生长、硝酸盐吸收,NR活性以及组织中钙、镁含量的影响。结果表明,缺钙后,愈伤组织生长、硝酸盐吸收、NR活性等都比正常钙培养下的愈伤组织降低。这与用整株植物所得结果基本一致,对此结果进行了讨论。     

土壤中反硝化酶活性变化与N2O排放的关系

研究施肥条件下,土壤反硝化酶活性硝酸还原酶(NR)活性、亚硝酸还原酶(NiR)活性及羟胺还原酶(HyR)活性在玉米生长季节中的变化及其与土壤含水量、硝态氮含量、N₂O排放之间的关系。结果表明,3种还原酶都有明显的季节变化规律并受土壤水分含量及施肥的影响。通过研究3种反硝化酶活性与土壤含水量及N₂O排放量之间的关系后指出,反硝化酶活性变化可作为一个区分旱田N₂O产生途径的指标.     

土壤中反硝化酶活性变化与N2O排放的关系

研究施肥条件下,土壤反硝化酶活性硝酸还原酶(NR)活性、亚硝酸还原酶(NiR)活性及羟胺还原酶(HyR)活性在玉米生长季节中的变化及其与土壤含水量、硝态氮含量、N₂O排放之间的关系。结果表明,3种还原酶都有明显的季节变化规律并受土壤水分含量及施肥的影响。通过研究3种反硝化酶活性与土壤含水量及N₂O排放量之间的关系后指出,反硝化酶活性变化可作为一个区分旱田N₂O产生途径的指标.     

施锌对石灰性褐土上小白菜光合作用及保护酶活性的影响

通过田间试验的方法,采用30(低锌)、75(中锌)和120kg/hm2ZnSO4(高锌)3个施锌水平,研究施锌对山西省石灰性褐土上小白菜叶片叶绿素含量、净光合速率、硝酸还原酶(NR)活性、抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明:随着施锌量的提高,小白菜叶片各叶绿素组分含量、总叶绿素含量、净光合速率和NR活性均呈先升后降的变化趋势,并均以中锌处理最大,且中、高锌处理显著高于对照(不施锌);小白菜叶片过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性也呈先升后降的趋势,而超氧化物歧化酶(SOD)活性持续增加,CAT、POD和SOD活性分别在低锌、中锌和高锌处理时达到最大值,所有施锌处理的3种保护酶活性均显著高于缺锌对照;各处理小白菜叶片MDA含量随着施锌量增大而逐渐降低,且所有施锌处理均显著低于缺锌对照.研究发现,施锌能有效增强石灰性褐土上小白菜叶片光合能力和氮同化能力,显著提高其抗氧化酶系活性,并以75kg/hm2ZnSO4效果最佳.     

纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗生长和氮代谢的影响

为研究纯化腐植酸(PHA)在不同水平氮胁迫下对黄瓜植株生长和氮代谢的影响,探明PHA对逆境胁迫的缓解作用机制,采用水培方式,选用新泰密刺为供试品种,以正常氮水平(11 mmol·L^-1 NO₃^-)为对照,进行低氮(1.0 mmol·L^-1 NO₃^-)和高氮(101 mmol·L^-1 NO₃^-)胁迫处理,研究纯化腐植酸对氮胁迫下黄瓜幼苗生长和氮代谢的影响.结果表明: 低氮和高氮胁迫均抑制了黄瓜幼苗生长,株高、茎粗、叶面积、干物质积累量均低于正常氮水平处理.施用纯化腐植酸促进了正常氮水平及低氮胁迫下黄瓜干物质积累,在高氮胁迫下差异不显著.PHA影响了黄瓜幼苗NO₃^-的吸收,呈低氮下促进、高氮下抑制吸收的趋势;PHA显著降低了低氮、高氮胁迫下根系和叶片中的铵态氮含量;与正常氮水平相比,低氮、高氮胁迫下根系和叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性及根系中亚硝酸还原酶(NiR)活性均显著降低,PHA不同程度地提高了NR、NiR、GS、GOGAT、GDH活性,还提高了根系和叶片中游离氨基酸、可溶性蛋白的含量.综上,添加PHA缓解了氮胁迫对黄瓜幼苗生长的抑制作用.     

乙酸钠诱导雨生红球藻合成虾青素的机理

添加乙酸钠时,雨生红球藻细胞内硝酸还原酶(NR)的活性提高了1.6倍,培养液中硝酸盐浓度的迅速下降。另一方面,乙酸钠的存在和氮缺乏,又抑制了叶绿素的合成和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)的活性。在虾青素开始合成的第4d,硝酸盐的浓度,叶绿素含量和Rubisco活性分别下降了96.7%,71.9%和80%。相比之下,在未添加乙酸钠的对照培养液中,实验结束时硝酸盐的浓度,叶绿素含量和Rubisco活性仅下降了47.2%,27.3%和4.4%,培养过程中没有虾青素积累。