钙离子对盐胁迫小麦幼苗氮代谢的影响

为探讨增强小麦抗盐能力的调控途径,以普通小麦豫麦34为材料,研究了Ca2+对盐胁迫下小麦幼苗氮代谢及生长的影响.采用全营养液培养小麦幼苗至第一片叶完全展开,更换无钙营养液,并开始不同处理.处理分别为低盐胁迫(150 mmol · L-1 NaCl)、低盐胁迫+4 mmol · L-1 Ca2+、高盐胁迫(300 mmol · L-1 NaCl)、高盐胁迫+4mmol · L-1 Ca2+,以无NaCl胁迫的小麦为对照.5 d后取样,测定了氮同化酶活性、代谢物含量、积累量及幼苗生长状况.结果表明,Ca2+明显缓解了低盐胁迫对小麦幼苗的生长抑制,表现在鲜重、叶绿素及可溶性蛋白含量的增加,而对高盐胁迫下小麦幼苗的生长无明显改善效果;Ca2+改善了低盐胁迫下小麦幼苗的氮营养状况,表现在氮积累量的增加,这一效应主要是通过硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)以及异柠檬酸脱氢酶(NADP-ICDH)活性的增强而实现的.Ca2+未能改善高盐胁迫下小麦幼苗氮营养状况的主要限制因子在于NADP-ICDH活性未明显增加.     

CO2倍增对不同氮水平下小麦幼苗根系及叶片NR活性的影响

以小麦品种'小偃22'幼苗为材料,采用开顶式气室和水培实验研究了不同供氮水平(2.5、5.0、10.0和 15.0 mmol·L-1)下小麦幼苗植株生长量、根系形态、有机碳分泌速率和硝酸还原酶(NR)活性对大气CO2浓度升高的响应.结果显示,大气CO2浓度倍增均增加了小麦幼苗各生长阶段根冠生物量以及根系长度、面积、有机碳分泌速率和叶片NR活性.随供氮水平的提高,各生长阶段幼苗根冠生物量、根长和面积以及叶片NR活性呈上升趋势,而有机碳分泌速率呈下降趋势;根冠比变化不同阶段表现不一致,一叶一心期呈下降趋势,二叶一心期和三叶一心期分别以15.0和10.0 mmol·L-1氮水平较高.研究表明,大气CO2浓度升高可促进小麦幼苗根系生长和有机碳分泌速率,提高其氮素同化能力;增加介质供氮有利于高CO2浓度条件下小麦幼苗根冠生长和氮素同化,提高根冠比,减少根系有机碳过度分泌引起的碳损耗.     

不同甘氨酸浓度对无菌水培番茄幼苗生长和氮代谢的影响

植物不但能吸收矿质氮(NH+4-N、NO-3-N),而且也能直接吸收有机态氮,如氨基酸、小分子蛋白质等.为探讨有机态氮浓度对番茄幼苗生长和氮代谢的影响,无菌水培条件下采用2个番茄品种(申粉918、沪樱932)设置4种不同浓度(0、1.5、3.0、6 0mmol·L-1)的甘氨酸态氮(Gly-N),研究了番茄幼苗干物质重、吸氮量、氮代谢相关产物和氮代谢关键酶活性.结果表明,无菌水培条件下,随营养液中Gly浓度的增加,番茄植株干物质重、总氮量、地上部和根系游离氨基酸、可溶性蛋白、地上部可溶性糖含量增加.与无氮对照相比,各处理均显著降低了番茄地上部淀粉含量(P<0.05),而Gly浓度对根系淀粉含量无显著影响.随营养液中Gly浓度的增加,番茄地上部和根系的硝酸还原酶(NR)、谷氨酸脱氢酶(NADH-GDH)、丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)活性均提高.无氮对照的NR活性与1.5 mmol·L-1 Gly处理之间差异不显著,而与3.0 mmol·L-1和6.0 mmol·L-1 Gly两处理之间差异显著(P<0.05);1.5 mmol·L-1 Gly和3.0 mmol·L-1 Gly两个处理之间的地上部NADH-GDH、GPT和GOT活性差异不显著.Gly浓度与番茄植株干物质重、总氮量呈显著正相关(R2>0.905* *),这表明两个番茄品种均能直接吸收利用甘氨酸.沪樱932吸收Gly的能力显著大于申粉918(P<0.05).因此,Gly-N可以成为番茄生长的良好氮源,其生理效应受Gly浓度的影响;不同品种番茄对Gly的吸收利用能力不同.     

外源Ca2+浸种对Cd2+胁迫下红三叶种子萌发和幼苗生长及其生化特性的影响

用不同浓度Ca2 溶液浸种处理红三叶种子后、用0.1 mmol·L-1Cd2 溶液培养,探讨外源Ca2 对Cd2 胁迫下红三叶种子萌发、幼苗生长及其保护酶活性和子叶叶绿素含量的影响.结果显示:(1)0.1 mmol·L-1Ca2 浸种处理能显著缓解Cd2 胁迫的影响,可使红三叶种子发芽势、发芽指数及活力指数显著升高,全苗长、胚根长和胚根/胚芽显著增加(分别增加21.38%、44.06%和38.63%),并显著提高叶绿素含量(14.59%);(2)0.11、.0 mmol·L-1Ca2 浸种预处理均能显著提高Cd2 胁迫下红三叶幼苗子叶SOD活性(43.17%、218.95%)和POD活性(34.00%、14.28%),并显著降低其CAT活性(17.43%、29.19%)和MDA含量(21.92%、24.51%).结果表明,0.1mmol·L-1外源Ca2 浸种处理能显著缓解Cd2 (0.1 mmol·L-1)胁迫对红三叶种子萌发及幼苗生长及其保护酶活性的抑制作用,可明显提高红三叶幼苗对Cd2 胁迫的抵抗能力,缓解效果最优.     

外源γ-氨基丁酸对Ca(NO3)2胁迫下甜瓜幼苗NO3--N同化的影响

以盐敏感型甜瓜品种‘一品天下208’为试材,用80 mmol·L^-1 Ca(NO₃)₂模拟设施土壤盐渍化,采用深液流水培,研究外源 γ-氨基丁酸(GABA)对Ca(NO₃)₂胁迫下甜瓜幼苗硝态氮(NO₃^--N)同化的影响.结果表明: Ca(NO₃)₂胁迫显著降低了甜瓜幼苗体内硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性,增强了谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性,导致铵态氮(NH₄⁺-N)和游离氨基酸含量增加,NO₃^--N和可溶性蛋白质含量下降,植株生长和光合作用受到严重抑制.Ca(NO₃)₂胁迫下,外源喷施GABA有效促进了甜瓜根系对NO₃^--N的吸收及其向地上部的转运,并通过增强NR、GS和GOGAT活性提高了甜瓜幼苗对NH₄⁺的同化力;通过抑制GDH脱氨作用减少了甜瓜幼苗体内NH₄⁺的释放量,从而缓解了盐诱导产生的NH₄⁺-N积累所造成的氨毒害作用;外源喷施GABA也能调节甜瓜组织中氨基酸代谢途径,促进蛋白质的合成.表明外源GABA能增强甜瓜幼苗对NO₃^--N的同化能力,调控氨基酸代谢,进而有效缓解Ca(NO₃)₂胁迫对甜瓜幼苗的盐伤害作用.     

外源γ-氨基丁酸对Ca(NO3)2胁迫下甜瓜幼苗NO3——N同化的影响

以盐敏感型甜瓜品种‘一品天下208’为试材,用80 mmol·L^-1 Ca(NO₃)₂模拟设施土壤盐渍化,采用深液流水培,研究外源 γ-氨基丁酸(GABA)对Ca(NO₃)₂胁迫下甜瓜幼苗硝态氮(NO₃^--N)同化的影响.结果表明: Ca(NO₃)₂胁迫显著降低了甜瓜幼苗体内硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)活性,增强了谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性,导致铵态氮(NH₄⁺-N)和游离氨基酸含量增加,NO₃^--N和可溶性蛋白质含量下降,植株生长和光合作用受到严重抑制.Ca(NO₃)₂胁迫下,外源喷施GABA有效促进了甜瓜根系对NO₃^--N的吸收及其向地上部的转运,并通过增强NR、GS和GOGAT活性提高了甜瓜幼苗对NH₄⁺的同化力;通过抑制GDH脱氨作用减少了甜瓜幼苗体内NH₄⁺的释放量,从而缓解了盐诱导产生的NH₄⁺-N积累所造成的氨毒害作用;外源喷施GABA也能调节甜瓜组织中氨基酸代谢途径,促进蛋白质的合成.表明外源GABA能增强甜瓜幼苗对NO₃^--N的同化能力,调控氨基酸代谢,进而有效缓解Ca(NO₃)₂胁迫对甜瓜幼苗的盐伤害作用.     

低氧胁迫下钙对樱桃根系功能及氮代谢的影响

以樱桃组培苗‘吉塞拉5号’为试材,采用营养液水培控制溶氧浓度的方法,研究短期低氧胁迫下钙对其根系功能及氮代谢的影响.结果表明:与对照相比,低氧加钙处理的樱桃植株根系活力显著升高,根系呼吸速率抑制作用明显减轻,与氮代谢相关的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)及谷氨酸脱氢酶(NADH-GDH)活性也显著升高,从而为低氧逆境下樱桃根系的吸收作用提供足够的能量,保证了糖酵解和电子传递的顺利进行,缓解了樱桃的低氧伤害,且10 mmol·L-1 Ca2+处理的缓解效果优于5 mmol·L-1处理;低氧缺钙处理的樱桃植株根系活力显著下降,根系呼吸速率抑制作用明显加重,NR、GS及NADH-GDH活性显著降低;表明适当提高生长介质中的Ca2浓度可缓解低氧胁迫对樱桃根系的伤害.     

外源H2O2对水稻幼苗抗寒性的调节作用

在常温下用不同浓度的外源H2O2(0～20 mmol·L-1)预处理水稻幼苗,再进行12 h 6℃低温胁迫,根据幼苗相对含水量和质膜相对透性筛选最佳外源H2O2处理浓度,并分析最佳外源H2O2浓度下幼苗的渗透调节物质和活性氧相关指标的变化.结果表明:(1)0～8 mmol·L-1 H2O2预处理可以增加水稻幼苗的相对含水量,降低其质膜相对透性,并以4 mmol·L-1 H2O2的效果最佳.(2)低温胁迫后,与对照组相比,4 mmol·L-1外源H2O2预处理降低了水稻幼苗萎蔫程度,并使其总呼吸速率、交替途径容量都有增加,同时还抑制了丙二醛的含量,增加了可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸的含量.(3)外源H2O2预处理对水稻幼苗的内源H2O2含量以及O(-)/(·)2产生速率没有显著影响.研究发现,外源H2O2可以通过提高呼吸速率、降低脂质过氧化程度、增加碳氮代谢来有效增强水稻幼苗的抗寒性,它可能以一种独立于内源活性氧系统之外的方式发挥作用.     

不同形态氮素对专用型小麦花后氮代谢关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响

采用盆栽方法研究了氮素形态对不同专用型小麦开花后氮素同化关键酶活性及籽粒蛋白质含量的影响。结果表明:不同专用型小麦氮素同化关键酶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶对氮素形态的反应不同。强筋小麦豫麦34施用酰胺态氮对旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性、籽粒谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性具有明显的促进作用,最终籽粒蛋白质含量较高;中筋小麦豫麦4 9在施用铵态氮时,3种氮素同化关键酶活性均有较大增强,籽粒蛋白质含量最高;弱筋小麦豫麦5 0硝酸还原酶活性以铵态氮处理最高,而籽粒和旗叶谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性在酰胺态氮处理下明显增强,酰胺态氮对籽粒中蛋白质含量的增加具有明显的促进作用。相关性分析表明,籽粒蛋白质含量与旗叶GS活性和籽粒GOGAT活性呈显著或极显著正相关,与旗叶NR活性和GS活性、籽粒GOGAT活性相关性不显著     

外源蔗糖和Ca2+对荞麦幼苗耐盐性的影响

以盐敏感荞麦品种‘TQ-0808’为实验材料,在100mmol·L-1NaCl胁迫下研究添加不同浓度蔗糖和Ca2+处理对荞麦幼苗耐盐性的影响。不同浓度的外源蔗糖和Ca2+处理均能明显降低盐胁迫下荞麦叶片的质膜透性和丙二醛(MDA)含量,明显增加荞麦叶片的超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及净光合速率,且外源Ca2+处理的增加效果明显好于外源蔗糖处理。说明外源蔗糖和Ca2+处理能明显改善盐胁迫下荞麦幼苗的耐盐性,对盐胁迫具有较好的缓解作用,外源蔗糖和Ca2+处理的最适浓度分别为6mmol·L-1和20mmol·L-1。     

NaHSO3对盐胁迫下小麦幼苗氮同化酶及脯氨酸含量的影响

以普通小麦(Triticum aestivumL.)为材料,研究了NaHSO3对不同盐度胁迫下小麦幼苗氮素同化酶和脯氨酸含量的调节。结果表明,盐胁迫降低了叶片中硝酸还原酸(NR)的活性,加入NaHSO3之后,NR活性表现出进一步的降低。谷氨酰胺合成酶(GS)在低浓度盐胁迫下活性增加,在高浓度盐胁迫下活性降低;NaHSO3加入时,即便在低盐浓度下GS活性也降低。依赖于NADH的谷氨酸脱氢酶(NADH-GDH)和依赖于NADP的异柠檬酸脱氢酶(NADP-ICDH)的变化趋势一致,在盐胁迫下它们的活性都明显增加;NaHSO3加入促进了它们活性的进一步增加,尤其对NADH-GDH活性的促进更为明显。游离脯氨酸在高浓度盐胁迫下大量积累,在低浓度盐胁迫下含量增加不明显;NaHSO3促进了盐胁迫下脯氨酸的积累,提示了NaHSO3促进了盐胁迫下小麦幼苗碳氮营养元素的贮存。     

不同氮源对小麦幼苗谷氨酰胺合成酶的影响

利用ＤＥＡＥ－纤维素柱层析、酶活性测定、Ｎｏｒｔｈｅｒｎ 分子杂交等技术,研究了小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ Ｌ．）幼苗的根、叶和离体叶在不同氮源培养条件下谷氨酰胺合成酶（ＧＳ）活性和同工酶变化, 以及不同氮源对ＧＳ基因转录－ＧＳ－ｍ ＲＮＡ 的影响． 同时与硝酸还原酶（ＮＲ）活性进行比较, 结果表明∶当以ＮＨ＋４ 作唯一氮源时,小麦幼苗根谷氨酰胺合成酶（ＧＳｒ）和叶细胞质谷氨酰胺合成酶（ＧＳ１）活性要比以ＮＯ－３ 作唯一氮源的高．当以ＮＯ－３ 为唯一氮源时, ＮＯ－３ 则促进完整叶片和离体叶片叶绿体谷氨酰胺合成酶（ＧＳ２）活性． 从转录水平上看,ＮＨ＋４ 促进根ＧＳ－ｍ ＲＮＡ 的合成,而ＮＯ－３ 促进叶ＧＳ－ｍ ＲＮＡ 的合成     

外源CaCl2对NaCl胁迫下酸枣幼苗氮代谢的影响

为了研究CaCl₂对NaCl胁迫下酸枣幼苗根、茎、叶的氮代谢影响,探索钙缓解幼苗NaCl胁迫的作用途径。该研究以酸枣幼苗为试验材料,检测不同浓度CaCl₂(0、5、10、20 mmol/L)对NaCl(150 mmol/L)胁迫下幼苗叶片H₂O₂、O^-·₂含量,根、茎、叶中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)活性及游离氨基酸、可溶性蛋白、硝态氮含量的影响,并采用主成分分析法筛选出评价CaCl₂缓解NaCl胁迫效应的生理指标。结果表明：与NaCl胁迫相比,盐胁迫幼苗叶片的H2O₂、O^-·₂积累量在5、10 mmol/L CaCl₂处理下显著减少;GOGAT活性在5、10 mmol/L CaCl₂处理下的植株根和茎内以及各浓度 CaCl₂处理的叶内均显著升高, GS、NR活性在10、20 mmol/L CaCl₂处理的根内和10 mmol/L CaCl₂处理的茎内以及5、10、20 mmol/L CaCl₂处理的叶内均显著升高;可溶性蛋白含量在5、10、20 mmol/L CaCl₂处理的根、茎、叶内均显著升高,游离氨基酸含量在10、20 mmol/L CaCl₂处理的根和茎内以及10 mmol/L CaCl₂处理的叶内均显著升高,硝态氮含量在10 mmol/L CaCl₂处理的根和茎内以及5、10、20 mmol/L CaCl₂处理的叶内均显著升高。研究发现,150 mmol/L NaCl胁迫对酸枣幼苗造成明显过氧化伤害,抑制了体内氮代谢;外源CaCl₂可通过促进幼苗根和茎内GS/GOGAT循环对NH₄⁺的同化作用,提高叶片NR活性,加快硝态氮的转化速率,从而增强幼苗对NaCl胁迫的适应性,并以10 mmol/L CaCl₂处理缓解效果最佳;游离氨基酸、GOGAT、NR可以作为CaCl₂缓解幼苗NaCl胁迫伤害的评价指标。     

不同氮浓度和形态比例对水曲柳幼苗叶绿素合成、光合作用以及生物量分配的影响 (英文)

 水曲柳（Fraxinus mandshurica）是我国东北林区重要的工业用材树种,在东北林区广泛种植,因而其培育近来日益得到高度重视。在水曲柳的种植区域内,尽管林地内凋落物丰富,但该地区气温低,冬季长,氮素矿化速度低,氮素供给显得不足。本研究采用沙培的方式,在为幼苗提供完     

Influence of Different Concentrations of NO-3 and NH+4 on the Activity of Glutamine Synthetase and Other Relevant Enzymes of Nitrogen Metabolism in Wheat Roots

Influence of different concentrations of NO3 and NH+ on the activity of glutamine synthetase (GS), asparagine synthetase (AS), glutamate dehydrogenase (GDH), nitrate reductase (NR) and the changes of GS-mRNA in wheat roots have been studied with enzymes activity assay and Northern blot. The results showed that the higher GS activity was found in roots of wheat when NH+4-N was the sole nitrogen source than when NO3-N was the sole nitrogen source. GS-mRNA of Northern blot was simillar to GS activity. 3 mmol/L NO3- promoted the activity of AS. The change of AS was independent of the change of GS. GDH activity was not been detected, and change in regulation of NR activity was not found.     

A study of the role of glutamate dehydrogenase in the nitrogen metabolism of Arabidopsis thaliana

Glutamate-dehydrogenase (GDH, EC 1.4.1.2) activity and isoenzyme patterns were investigated in Arabidopsis thaliana plantlets, and parallel studies were carried out on glutamine synthetase (GS, EC 6.3.1.2). Both NADH-GDH and NAD-GDH activities increased during plant development whereas GS activity declined. Leaves deprived of light showed a considerable enhancement of NADH-GDH activity. In roots, both GDH activities were induced by ammonia whereas in leaves nitrogen assimilation was less important. It was demonstrated that the increase in GDH activity was the result of de-novo protein synthesis. High nitrogen levels were first assimilated by NADH-GDH, while GS was actively involved in nitrogen metabolism only when the enzyme was stimulated by a supply of energy, generated by NAD-GDH or by feeding sucrose. When methionine sulfoximine, an inhibitor of GS, was added to the feeding solution, NADH-GDH activity remained unaffected in leaves whereas NAD-GDH was induced. In roots, however, there was a marked activation of GDH and no inactivation of GS. It was concluded that NADH-GDH was involved in the detoxification of high nitrogen levels while NAD-GDH was mainly responsible for the supply of energy to the cell during active assimilation. Glutamine synthetase, on the other hand was involved in the assimilation of physiological amounts of nitrogen. A study of the isoenzyme pattern of GDH indicated that a good correlation existed between the relative activity of the isoenzymes and the ratio of aminating to deaminating enzyme activities. The NADH-GDH activity corresponded to the more anodal isoenzymes while the NAD-GDH activity corresponded to the cathodal ones. The results indicate that the two genes involved in the formation of GDH control the expression of enzymes with different metabolic functions.Abbreviations GDH glutamate dehydrogenase - GS glutamine synthetase - MSO methionine sulfoximine     

光照强度和氮水平对白三叶幼苗生长与光合生理特性的影响

采用植物生长箱溶液培养方式,对白三叶幼苗进行了不同光强(2个水平)和氮浓度(5个水平)处理,探讨其生长、生物量和光合生理特征对生境变化的响应.结果表明:两种光强下白三叶幼苗茎和叶生物量随氮素浓度呈先升高后降低,而根系生物量和根冠比则随氮素浓度增高而降低.光照强度降低使白三叶幼苗根、茎、叶和整株生物量分别降低67.8%、29.9%、42.5%和45.2%;低光处理使幼苗的根冠比显著下降,而比叶面积(SLA)明显提高.幼苗根系体积随氮素浓度增高而降低,高生长光强根系体积显著高于低生长光强下的白三叶.幼苗根系表面积、根系长度和根系直径随氮素浓度增加呈先增加后降低趋势,两种不同生长光强下幼苗根系长度和根系直径差异显著,而根系表面积差异不明显.白三叶叶片光合速率(Pn)随氮素浓度增加呈先增加后降低趋势,高生长光强白三叶Pn显著高于低生长光强下的白三叶.两种生长光强间叶片气孔导度(Gs),胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)无显著差异,但氮素浓度对叶片Gs、Ci和Tr均有显著影响.光、氮及其交互作用对白三叶幼苗生长发育产生了显著影响,光照不足和氮缺乏都将导致白三叶幼苗生长减弱,但幼苗对这些不利环境具有较强的调节和适应能力.     

大麦氮敏感基因型苗期对氮饥饿的生理响应

以大田试验获得的大麦氮敏感基因型BI-45为材料,利用溶液培养方法,测定了苗期株高、根长、叶绿素含量、含氮量、谷氨酰胺合成酶和硝酸还原酶活性,以及与氮代谢相关的基因（GSI-GSl-2、GSI-3、GS2、Narl、NRT2．J、NRT2-2、NRT2-3和NRT2-4）的表达。结果表明：相对于正常供氮,氮饥饿胁迫下,BI-45根和叶中的氮素利用率提高,含氮量降低,叶绿素含量减少,根冠比增加;叶片中的谷氨酰胺合成酶活性和硝酸还原酶的活性高于根,但是,与叶中的相比,根中的谷氨酰胺合成酶活性升高及硝酸还原酶活性降低的差异性更显著;与正常供氮相比,氮饥饿处理下,根中基因傩家族,基Narl和硝酸盐转运蛋白基因NRT2家族的相对表达量皆达到显著性差异,其中GSl-I、GSl-2和NRT2-2在苗期大麦氮饥饿处理下表现尤为突出,并且在6h都有上调表达。