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硝態(tài)氮對組培‘嘎拉3’葉綠素合成及相關(guān)基因表達的影響

2019-05-07 07:31文濱濱張新昊沈紅艷陳修德1高東升1朱翠英肖偉1
關(guān)鍵詞:硝態(tài)葉綠素淀粉

文濱濱,張新昊,沈紅艷,陳修德1,,高東升1,,朱翠英*,肖偉1,*

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硝態(tài)氮對組培‘嘎拉3’葉綠素合成及相關(guān)基因表達的影響

文濱濱2,張新昊2,沈紅艷2,陳修德1,2,高東升1,2,朱翠英2*,肖偉1,2*

1. 山東果蔬優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心, 山東 泰安 271018 2. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院, 山東 泰安 271018

為研究硝態(tài)氮在組培‘嘎拉3’葉綠素合成過程中的作用及其分子基礎(chǔ)。本試驗以0 mmol·L-1NO3-的MS培養(yǎng)基為對照組,探討硝態(tài)氮對組培‘嘎拉3’葉綠素和光合產(chǎn)物含量、葉片的解剖結(jié)構(gòu)以及葉綠素合成途徑關(guān)鍵基因、、、、相對表達量的影響。結(jié)果表明:對照組葉片在14 d時葉緣開始變黃,21 d時由葉緣到葉脈變黃,莖基部無愈傷組織形成。對照組葉綠素含量在14 d時無明顯變化,在21 d時下降幅度增大,相對于硝態(tài)氮處理,葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量分別下降36.67%、36.84%和26.53%。對照組葉片中可溶性糖含量在21 d后顯著降低且低于硝態(tài)氮處理,淀粉含量則在7 d后顯著增加,高于硝態(tài)氮處理。對照組葉片解剖結(jié)構(gòu)在14 d時,柵欄組織變寬與海綿組織界限不清晰,21 d后細胞變形。、和這三個基因的相對表達量在14 d達到峰值后降低且顯著低于硝態(tài)氮處理,在第7 d時達到峰值而則在第21 d達到峰值,這5個基因在缺硝態(tài)氮條件下表達趨勢相似,都是先升高后降低,表明他們在葉綠素合成途徑起作用。以上結(jié)果表明硝態(tài)氮通過影響葉片解剖結(jié)構(gòu)和葉綠素合成途徑關(guān)鍵酶基因的表達量來維持葉綠素含量和光合產(chǎn)物的相對穩(wěn)定。

硝態(tài)氮; 葉綠素; Gala3; 光合產(chǎn)物; 基因表達

葉綠素是植物進行光合作用的主要色素,是捕獲光能的主要成分。葉綠素在高等植物中主要包括葉綠素a (Chlorophyll a)和葉綠素b (Chlorophyll b)兩種色素。其合成過程共需要15步反應(yīng),15種酶和27個相關(guān)酶基因調(diào)控[1]。像–氨基酮戊酸(ALA)是葉綠素合成過程中的關(guān)鍵物質(zhì),HEMA編碼谷氨酰–tRNA還原酶(GluTR)的合成,而–氨基酮戊酸(ALA)合成需要谷氨酰–tRNA還原酶(GluTR)的催化[2,3],主要編碼尿卟啉原Ⅲ合成酶的合成,在羥甲基膽色素原(Hydroxymethylbilane)催化合成尿卟啉原Ⅲ (UrogenⅢ)過程中發(fā)揮重要作用[1]。是組成Mg螯合酶的一個D亞基單位,在原卟啉Ⅸ (protoⅨ)生成Mg–原卟啉Ⅸ (Mg–ProtoⅨ)的過程中起到催化作用[4],編碼Mg–原卟啉Ⅸ甲基轉(zhuǎn)移酶,定位于被膜和類囊體膜上,在Mg–原卟啉Ⅸ (Mg–ProtoⅨ)生成Mg–原卟啉Ⅸ甲酯(ProtoⅨ ME)過程中起到催化作用[5,6],這兩個基因在葉綠素a的合成過程中起到重要作用,直接影響葉綠素a的合成。編碼原葉綠素酸酯氧化還原酶的合成,催化原葉綠素酸酯還原為葉綠素酸酯,促進ALA的合成[7,8]。

氮是植物生長發(fā)育的必需元素之一,植物主要以硝態(tài)氮(NO3–)和氨態(tài)氮(NH4+)兩種形式吸收氮素,硝態(tài)氮是主要的氮素形態(tài),在葉片中通過硝酸還原酶和亞硝酸還原酶的還原作用還原成谷氨酰胺酸鹽和谷氨酸鹽被同化吸收[9]。葉綠素a和葉綠素b都是含氮化合物,缺氮時植株葉片薄而小,無法正常合成葉綠素、葉色缺綠而發(fā)黃,增施氮肥以后,植株葉色轉(zhuǎn)綠,生長量增加[10]。研究表明,在一定范圍內(nèi),葉片含氮量增加有利于葉綠素含量增加,合理施氮可以增加葉片葉綠素含量、提高葉片的有效光合面積從而提高葉片制造碳水化合物的能力[11-13]。Nii的研究表明,桃樹施氮肥以后葉片中葉綠素含量增加,葉片進行光合作用的能力增強,C的同化速率也隨施氮量的增加而增加[14,15]。

葉片氮素含量通過影響葉綠素的合成來影響植物的光合作用[16],前人研究報道通過增加氮素施用量增加葉綠素含量,從而提高植物的光合速率[17-19],但是氮素對葉綠素合成機理的研究報道較少。基于此,我們以通過控制MS培養(yǎng)基中硝態(tài)氮的含量使葉片黃化、植株生長緩慢這一現(xiàn)象,研究硝態(tài)氮對葉綠素合成及相關(guān)基因表達和碳水化合物含量的影響,為闡明氮在葉綠素合成過程中的內(nèi)在機理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗于2018年3月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院進行,所用培養(yǎng)基為MS培養(yǎng)基,實驗材料為繼代后1個月‘嘎拉3’(Malus x domestica ‘ Gala 3’)組培苗。

實驗共設(shè)2個處理: (1)正常MS培養(yǎng)基培養(yǎng), (2)用NH4Cl、KCl代替NH4NO3、KNO3的MS培養(yǎng)基培養(yǎng)。將生長一個月且長勢均勻一致的‘嘎拉3’組培苗繼代于兩種不同的培養(yǎng)基中,3次重復(fù),每瓶3株,隔一周取樣一次。

1.2 測定指標(biāo)與方法

1.2.1 葉綠素含量的測定葉綠素含量的測定采用趙世杰等的方法[20]。

1.2.2 光合產(chǎn)物的測定可溶性糖含量和淀粉含量的測定均采用蒽酮法[20]。

1.2.3 葉片顯微結(jié)構(gòu)的觀察石蠟切片的制作:取樣時將‘嘎拉3’組培苗葉片切成0.5 cm2左右的小塊,F(xiàn)AA固定液固定后用真空機抽真空,制作石蠟切片[21],番紅固綠染色。切至8 μm的厚度。在Leica光學(xué)顯微鏡下觀察葉片的顯微結(jié)構(gòu)并拍照。

1.2.4 葉綠素合成相關(guān)基因的表達分析分別取兩種培養(yǎng)基處理后0,7,14,21,28 d的組培‘嘎拉3’葉片,置于液氮中速凍后放–80 ℃冰箱備用??俁NA的提取用TIANGEN(天根)試劑盒,然后進行瓊脂糖凝膠電泳,證實RNA有18S和28S兩條明顯的完整條帶。以提取的RNA為模板,用反轉(zhuǎn)錄試劑盒PrimeScriptTMRT reagent Kit with gDNA Eraser (Perfect Real Time, TaKaRa)進行反轉(zhuǎn)錄獲得cDNA,采用SYBR?Premix ExTM(Tli RNaseH Plus)試劑盒(寶生物)進行熒光定量PCR反應(yīng)。引物設(shè)計在Phytozome 10.3中找到基因的序列,采用軟件DNAMAN設(shè)計熒光定量特異性引物(表1)。最終采用Comparative CT(2–ΔΔCt)法進行數(shù)據(jù)分析[22]。

表1 RT–PCR所用引物

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)差異性分析采用spss20.0,整理與統(tǒng)計使用Excel,作圖使用Graphpad Prism 6。

2 實驗結(jié)果

2.1 組培‘嘎拉3’外觀形態(tài)

使用canon eos 60d相機拍攝硝態(tài)氮處理和對照組的‘嘎拉3’組培苗(圖1)。結(jié)果表明,硝態(tài)氮處理7 d以后,與對照組相比整體生長勢無顯著差異,對照組部分老葉從葉緣開始出現(xiàn)黃化現(xiàn)象。硝態(tài)氮處理14 d后,培養(yǎng)基中的莖段發(fā)生顯著變化,基部愈傷組織形成明顯且開始膨大,對照組無愈傷組織形成,開始黃化,整體生長勢仍無顯著差異。21 d后,植株發(fā)生明顯的差異,硝態(tài)氮處理的植株,葉片呈正常綠色,基部愈傷組織已經(jīng)分化出可見的組培苗,對照組基部明顯黃化,無愈傷組織的形成,老葉開始出現(xiàn)明顯黃化,由葉緣向葉柄轉(zhuǎn)移。28 d后,硝態(tài)氮處理的植株基部愈傷分化形成的組培苗繼續(xù)生長,愈傷組織變大,對照組植株開始出現(xiàn)整株黃化的現(xiàn)象,由老葉向新葉開始變黃,基部無愈傷組織的形成。

備注:A-E分別表示硝態(tài)氮處理第0、7、14、21、28 d,F(xiàn)–I分別表示對照組組第7、14、21、28 d。

2.2 組培‘嘎拉3’中的葉綠素含量

葉綠素是植物進行光合作用的重要色素,其含量高低直接影響植株的光合作用。硝態(tài)氮處理組培‘嘎拉3’后,葉綠素含量變化的結(jié)果表明,葉綠素a含量呈先增加后穩(wěn)定的變化趨勢,7 d后葉綠素含量變化差異不顯著,葉綠素b含量變化不顯著(表1)。對照組葉綠素含量呈先增加后降低的變化趨勢,7 d后葉綠素含量增加至峰值后降低,21 d時下降幅度最大,較14 d葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素分別下降33.04%、30.77%和29.41%,與28 d差異不顯著,與硝態(tài)氮處理21 d相比,葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素分別下降36.67%、36.84%和26.53%,說明硝態(tài)氮是葉綠素合成的重要物質(zhì)。

表2 硝態(tài)氮對組培嘎拉3葉綠素含量的影響

備注:不同字母表示同一處理差異達5%顯著水平。Note: Different letters indicate a significant 5% difference in the same treatment.

2.3 組培‘嘎拉3’中的光合產(chǎn)物含量

光合產(chǎn)物含量是衡量植株光合作用強弱的重要指標(biāo)。由圖2(A,B)可知,硝態(tài)氮處理‘嘎拉3’以后,葉片中可溶性糖含量呈逐漸增加的變化趨勢,14 d以后葉片中的可溶性糖含量達到20.65 mg·g–1后趨于穩(wěn)定,并且與21 d、28 d差異不顯著。對照組葉片中可溶性糖含量呈先增加后降低的變化趨勢,14 d時出現(xiàn)峰值21.09 mg·g–1后降低。21 d后,硝態(tài)氮處理的組培‘嘎拉3’葉片可溶性糖含量顯著高于對照組,分別比對照組高26.04%和19.22%。硝態(tài)氮處理后,莖中可溶性糖含量呈先增加后降低的變化趨勢,21 d時,出現(xiàn)峰值12.19 mg·g–1,但是14、21、28 d變化差異不顯著。對照組組莖中可溶性糖含量呈先增加后降低的變化趨勢,7 d時達到最大值10.77 mg·g–1后降低,14、21、28 d變化差異不顯著。14 d后,硝態(tài)氮處理莖中可溶性糖含量明顯高于對照,分別比對照組高27.06%、20.68%和24.90%。

圖 2 硝態(tài)氮對組培‘嘎拉3’葉片和莖光合產(chǎn)物含量的影響

注:不同字母表示同一處理差異達5%顯著水平。

Note: Different letters indicate a significant 5% difference in the same treatment.

淀粉主要在葉綠體內(nèi)形成,是光合產(chǎn)物的主要貯存物質(zhì)。由圖2(C,D)可知,硝態(tài)氮處理組培‘嘎拉3’后葉片中淀粉含量呈先增加后降低然后趨于穩(wěn)定的的變化趨勢,葉片淀粉含量在7 d出現(xiàn)峰值0.24%以后,降低到處理之前的含量,并且在14、21、28 d時含量變化差異不顯著。對照組葉片中淀粉含量呈逐漸增加的變化趨勢,14 d后,對照組葉片中淀粉含量顯著高于硝態(tài)氮處理。硝態(tài)氮處理以后,莖中淀粉含量呈逐漸增加的變化趨勢,7 d達到0.37%后趨于穩(wěn)定,并且7、14、21、28 d差異不顯著。對照組莖中淀粉含量呈先增加后降低的變化趨勢,在14 d時達到最大值0.28%,21 d時下降至處理之前的水平,28 d時相比于0 d下降幅度為62.12%。以上結(jié)果表明硝態(tài)氮是組培‘嘎拉3’進行光合作用制造光合產(chǎn)物的重要物質(zhì)。

2.4 組培‘嘎拉3’葉片解剖結(jié)構(gòu)

如圖3所示,硝態(tài)氮處理以后,組培‘嘎拉3’葉肉結(jié)構(gòu)完整,柵欄組織結(jié)構(gòu)排列密集,呈柱形,由2~3層細胞組成,上下表皮平滑而完整,細胞主要分布在兩側(cè),大小相似無變形,海綿組織松散均勻分布在下表皮(ACDE)。圖3B柵欄組織排列空隙增大,海綿組織排列無序,但是細胞結(jié)構(gòu)完整。對照組主葉脈分離的葉片橫切解剖結(jié)構(gòu)海綿組織細胞在第7 d時明顯變大,細胞結(jié)構(gòu)組織紊亂,葉肉細胞不規(guī)則;14 d時,細胞與細胞之間的距離變大,柵欄組織明顯變寬呈長圓形,第三層?xùn)艡诮M織與海綿組織界限不清晰,排列不規(guī)則,柵欄組織和海綿組織之間的差異變小,21 d后細胞變形,柵欄組織和海綿組織混亂排布,細胞變大;28 d后,葉肉細胞完全變形、萎縮。以上結(jié)果表明硝態(tài)氮是維持細胞結(jié)構(gòu)、保證植株正常生命活動的重要物質(zhì)。

備注:A–E分別表示硝態(tài)氮處理第0、7、14、21、28 d,F(xiàn)–I分別表示對照組組第7、14、21、28 d。

2.5 硝態(tài)氮對葉綠素合成途徑關(guān)鍵酶基因相對表達量的影響

圖4 硝態(tài)氮對葉綠素合成途徑關(guān)鍵酶基因MdHEMA、MdHEMD、MdCHLD、MdCHLM和MdPORA相對表達量的影響

注:不同字母表示同一處理差異達5%顯著水平。Note: Different letters indicate a significant 5% difference in the same treatment.

圖4結(jié)果表明,在硝態(tài)氮處理以后,7 d時表達量降低,14 d后表達量變化不顯著與處理之前無顯著差異。對照組的下調(diào)表達,14 d時表達量達到最大值,與處理前無顯著差異(圖4A)。在硝態(tài)氮處理以后,表達量呈先增加后降低的變化趨勢,14 d時達到最大值,隨后降低。對照組的也呈先增加后降低的變化趨勢,但是表達量低于硝態(tài)氮處理,21 d時達到最大值與硝態(tài)氮處理無顯著差異,28 d時表達量顯著降低(圖4B)。硝態(tài)氮處理的表達量呈逐漸增加的變化趨勢,21 d時表達量達到最大值與28 d差異不顯著。對照組的呈先增加后降低的變化趨勢,7 d時表達量高于硝態(tài)氮處理,14 d時,表達量達最大值,隨后顯著降低(圖4C)。在硝態(tài)氮處理以后,呈上調(diào)表達趨勢,28 d時表達量達到峰值,對照組的表達量呈先增加后降低的變化趨勢,在7 d時達到峰值,7、14、21 d時變化不顯著,28 d時表達量顯著降低(圖4D)。在硝態(tài)氮處理以后表達量呈逐漸增加的變化趨勢,14 d后一致處于平穩(wěn)狀態(tài),變化無顯著差異。對照組的相對表達量呈先增加后降低的變化,14 d表達量達到峰值與7 d無顯著差異,21 d時表達量下降與28 d無顯著差異。整體而言,葉綠素合成途徑基因的表達量與葉綠素含量的變化相對應(yīng),其中和在硝態(tài)氮處理后期表達量處于平穩(wěn)的表達狀態(tài),硝態(tài)氮處理后呈逐漸增加的變化趨勢,在28 d時達到峰值,在硝態(tài)氮處理以后呈先增加后降低的變化趨勢,在14 d時,表達量達到峰值。

3 討論

氮作為葉綠素合成過程中的重要組分,其供應(yīng)情況直接影響葉綠素的含量,從而影響光合產(chǎn)物的合成[23]。本研究中,在持續(xù)供氮的條件下葉綠素含量呈先增加然后保持穩(wěn)定的狀態(tài),而對照組中葉綠素含量呈先降低后保持穩(wěn)定的變化狀態(tài),但是在7 d時,對照組葉綠素含量高于硝態(tài)氮處理,其含量變化與圖1對應(yīng)。由此推測硝態(tài)氮對葉綠素合成的影響是一個相對平衡的狀態(tài),在外界缺少氮素的條件下,植物會利用體內(nèi)老葉和莖段中貯存的氮素來滿足新葉正常合成葉綠素的需要。所以在一段時間內(nèi),葉綠素含量不會降低,相反會因為缺少氮素的條件使植物合成更多的葉綠素,這與李彩和李林峰的研究結(jié)果一致[17,24]。缺氮能夠顯著降低植株葉綠素的含量,而葉綠素含量的高低直接影響光合產(chǎn)物的含量[25]。本試驗結(jié)果表明,硝態(tài)氮處理以后,葉片和莖中可溶性糖含量呈先增加后穩(wěn)定的變化趨勢,而對照組則呈先增加后降低保持穩(wěn)定;葉片中淀粉含量的變化與可溶性糖含量變化呈相反的變化趨勢,莖中淀粉含量在硝態(tài)氮處理后增加,7 d以后差異不顯著,但是對照組卻呈先增加后降低的變化趨勢,由此可以說明培養(yǎng)基中缺少硝態(tài)氮以后,植株利用體內(nèi)的貯藏氮素正常合成葉綠素,制造光合產(chǎn)物,以淀粉的形式貯藏在葉片中,而莖中淀粉含量降低可能由于葉和莖的源庫關(guān)系發(fā)生改變,葉片不能正常光合作用制造光合營養(yǎng),莖中的淀粉在淀粉濃度梯度和膨壓差的動力下轉(zhuǎn)移到葉片[26,27]。

植物細胞形態(tài)和生理功能密切相關(guān),正常的細胞形態(tài)和器官構(gòu)造是植物進行正常生命活動的基礎(chǔ)[28]。王亞菲認(rèn)為植物受到缺氮脅迫以后,葉片代謝異常,細胞以及亞細胞形態(tài)發(fā)生改變,供氮正常后細胞形態(tài)穩(wěn)定,葉片厚度增加[29]。本實驗結(jié)果表明,硝態(tài)氮處理和對照組葉片厚度無顯著差異,并且角質(zhì)層較薄,這與前人的研究結(jié)果不一致[30],可能是因為本研究實驗材料在組培瓶內(nèi),濕度大、養(yǎng)分足、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定,葉片的顯微結(jié)構(gòu)和水生植物相似。對照組組葉片柵欄組織和海綿組織的厚度比發(fā)生顯著的改變,后期細胞形態(tài)明顯變形,葉綠素含量以及光合產(chǎn)物含量減少,而硝態(tài)氮處理后的葉片形態(tài)無明顯變化,柵欄組織發(fā)達,葉肉細胞間隙較小,葉綠素和光合產(chǎn)物含量穩(wěn)定后無顯著變化。對照組葉片結(jié)構(gòu)的這些變化影響了氣孔的正常開閉和細胞的正常生命功能進而影響植物葉綠素的合成以及光合產(chǎn)物的運輸。

葉綠素在光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的過程中發(fā)揮重要作用,其含量的高低直接影響植物的光合作用[31]。在擬南芥中鑒定到葉綠素合成的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基因過表達或者沉默都能影響植物葉綠素的含量從而影響植物的光合作用。本研究結(jié)果表明,硝態(tài)氮處理以后,葉綠素合成途徑的5個關(guān)鍵基因、、和相比于對照組組均呈上調(diào)的表達模式,與葉綠素含量結(jié)果相對應(yīng),表明這5個基因調(diào)控葉綠素的合成,不同的是硝態(tài)氮處理以后,和這三個基因表達量達到高峰以后,持續(xù)穩(wěn)定表達無顯著差異,對照組中和這三個基因表達量均在14 d時達到峰值隨后降低。在硝態(tài)氮處理以后呈逐漸上調(diào)的表達模式,與前期表達量呈顯著差異,而對照組中相對表達量在28 d后顯著降低。在硝態(tài)氮處理以后呈先增加后降低的變化趨勢,說明ALA可能主要是在谷氨酰–tRNA還原酶的催化作用下合成,而原葉綠素酸酯氧化還原酶的催化作用不顯著。以上結(jié)果可以推測對照組在缺硝態(tài)氮的條件下,依然可以利用自身儲存的氮素合成葉綠素,從圖1可以看出,老葉先變黃,并且由葉緣轉(zhuǎn)移到葉脈,說明硝態(tài)氮的運輸是從老葉轉(zhuǎn)移到新葉,當(dāng)老葉中硝態(tài)氮耗盡以后,不能正常合成葉綠素從而導(dǎo)致葉綠素含量的降低和葉綠素合成相關(guān)基因的下調(diào)表達。

4 結(jié)論

因此,硝態(tài)氮在葉綠素合成途徑中發(fā)揮重要作用,并且通過影響葉片的解剖結(jié)構(gòu)和葉綠素合成途徑關(guān)鍵酶基因的變化來影響葉綠素的合成及光合產(chǎn)物含量的變化。

[1] 王平榮,張帆濤,高家旭,等.高等植物葉綠素生物合成的研究進展[J].西北植物學(xué)報,2009,29(3):629-636

[2] Kumar AM, Caankovszki G, Soll D. A second and differentially expressed glutamyl –t RNA reductase gene from Arabidopsis thaliana[J]. Plant Mol Biol, 1996,30(3):419-426

[3] Adhikari ND, Froehlich JE, Strand DD,. GUN4–porphyrin complexes bind the CNH/GUN5 subunit of Mg –chelatase and promote chlorophyll biosynthesis in[J]. Plant Cell, 2011,23(4):1449-1467

[4] 李清.大豆葉片黃化基因的克隆與功能分析[D].北京:中國科學(xué)院大學(xué),2016:20-24

[5] 張修德.蘋果葉綠素合成酶關(guān)鍵基因MdHEMA1基因克隆和功能驗證[D].北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院.2016:19-21

[6] 張寶懿,劉詩詩,崔繼哲.鎂原卟啉Ⅸ甲基轉(zhuǎn)移酶研究進展[J].核農(nóng)學(xué)報,2017,31(6):1086-1091

[7] Meskauskiene R, Nater M, Goslings D,. FLU: A negative regulator of chlorophyll biosynthesis in Arabidopsis thalian A[J]. Proc Natl Acad Sci, 2001,98(22):826-831

[8] Goslings D, Meskauskiene R, Kim C,. Concurrent interactions of heme and FLU with Glu tRNA reductase (HEMA1), the target of metabolic feedback inhibition of tetrapyrrole biosynthesis, in dark–and lightgrownplants[J]. Plant J, 2010,40(6):957-967

[9] Xu GH, Fan XR, Miller AJ. Plant nitrogen assimilation and use efficiency[J]. Annu Rev Plant Biol, 2012,63(1):153-182

[10] 李文慶,張民,束懷瑞.氮素在果樹上的生理作用[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2002,33(1):96-100

[11] 曲文章,蔡伯巖,蕩妙真,等.氮素水平對甜菜主要營養(yǎng)的影響[J].中國甜菜糖業(yè),1999(2):1-6

[12] Dejong TM, Day KR, Johnson RS. Partitioning of leaf nitrogen with respect to within canopy light exposure and nitrogen availability in peach[J]. Trees, 1989(3):89-95

[13] Stassen PJC, Terblanche JH, Strydom DK. The effect of time and rate of nitrogen application on development and composition of peach trees[J]. Agroplantae,1981(13):55-61

[14] Nii N, Kato M. Starch accumulation and photosynthesis on leaves of young peach trees grown under different levels of nitrogen application[J]. J Jpn Soc Hortic Sci, 1993,62(3):547-554

[15] Fallahi E, Possingham JV. Productivity, postharvest physiology and soil nitrate movement as influenced by nitrogen application to ‘Delicious’ apple[J]. Acta Hortic, 2000,512:149-157

[16] Makino A, Shimada T, Takumi S,. Does decrease in Ribulose–1,5–bisphosphate carboxylase by antisense rbcs lead to a higher N–use efficiency of photosynthesis under conditions of saturating CO2and light in rice plant ?[J]. Plant physiol, 1997,114(2):483-491

[17] 李彩,彭良志,黨江波,等.不同施氮水平紐荷爾臍橙葉綠素含量的季節(jié)變化[J].中國南方果樹,2012,41(2):14-18

[18] 田娟,張崇玉,熊永琴,等.輸液肥對柑橘葉片葉綠素變化的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(4):143-145

[19] 周學(xué)伍,黃輝北,黃永.柑橘葉片葉綠素含量的年周期變化及與N含量的關(guān)系[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1985(4):34-37

[20] 趙世杰,史國安,董新純.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2002:55-57,83-88

[21] 曾小魯.實用生物學(xué)制片技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,1987:177-178

[22] Livak KJ, Schmittgen TD. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative pcr and the 2-??ct method[J]. Methods, 2001,25(4):402-408

[23] 胡美君,郭延平,沈允鋼,等.柑橘屬光合作用的環(huán)境調(diào)節(jié)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2006,17(3):537-540

[24] 李林鋒.氮磷鉀配方施肥對鴉膽子幼苗光合特性的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2010,32(6):1136-1141

[25] Boussadia O, Steppe K, Zgallai H,. Effects of nitrogen defficiency on leaf photosynthesis, carbohydrate status and biomass production and biomass production in two olive cultivars ‘Meski’ and ‘Koroneiki’[J]. Sci Horti, 2010,123(3):336-342

[26] Slewinski TL, Braun DM. Current perspectives on the regulation of whole–plant carbohydrate partitioning[J]. Plant Sci, 2010,178(4):341-349

[27] Knoblauch M, Peters WS. Münch, morphology, microfluidics–our structural problem with the phloem[J]. Plant Cell and Environ, 2010,33(9):1439-1452

[28] 張桂茹,杜維廣,滿為群,等.不同光合特性大豆葉的比較解剖研究[J].植物學(xué)通報,2002,19(2):208-214

[29] 王亞菲.施氮量對棉花生長發(fā)育和葉片微觀結(jié)構(gòu)的影響[D].保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2015:25-30

[30] Morales F, Grasa R, Abadía A,. Iron chlorosis paradox in fruit trees[J]. J Plant Nutr, 1998,21(4):815-825

[31] Armbruster U, Pesaresi P, Pribil M,. Update on chloroplast research: new tools, new topics, and new trends[J]. Mol Plant, 2011,4(1):1-16

Effects of Nitrate Nitrogen on Chlorophyll Synthesis and Related Genes Expression of ‘Gala 3’ in Tissue Culture

WEN Bin-bin2, ZHANG Xin-hao2, CHEN Hong-yan2, CHEN Xiu-de1,2, GAO Dong-sheng1,2, ZHU Cui-ying2*, XIAO Wei1,2*

1.271018,2.271018,

The effects of nitrate nitrogen on chlorophyll synthesis and its molecular basis of ‘Gala 3’ in tissue culture were studied. In this study, MS medium of 0 mmol·L-1NO3- as the control group, the effect of nitrate nitrogen on chlorophyll and photosynthetic content, leaf anatomical structure and relative expression levels of key genes,,,andin the chlorophyll synthesis pathway of ‘Gala 3’ in vitro plantlets were studied. The results showed the leaves of the control group began to turn yellow at the leaf edge at 14 d, from leaf edge to vein at 21 d, and without callus formation at the stem base. The chlorophyll content in the control group did not change significantly at 14 d, but decreased significantly at day 21, the content of chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoid decreased by 36.67%, 36.84% and 26.53%, respectively, compared with nitrate nitrogen treatment. The content of soluble sugar decreased significantly in leaves after 21 d and was lower than that of nitrate treatment, the content of starch increased significantly after 7 d, and was higher than that of nitrate nitrogen treatment. In the control group, when the anatomical structure of the leaves was 14 d, the palisade tissue widen and the boundary between palisade tissue and sponge tissue was not clear, the cells were deformed after 21 d. The relative expression levels of the three genes,andwere decreased significantly after the peak at 14 d and were significantly lower than those of nitrate nitrogen treatment.reached the peak on the 7th day and thewas at 21st day. These 5 genes expressed similar tendency under the condition of no nitrogen–deficient, all of them increased first and then decreased, indicating they play the role in chlorophyll synthesis pathway. The above results indicate that nitrate nitrogen can maintains the relative stability of chlorophyll content and photosynthetic products by affecting the anatomical structure of leaves and the expression of key enzyme genes in the chlorophyll synthesis pathway.

Nitrate nitrogen; chlorophyll; Gala3; photosynthetic product; gene expression

TQ611.5

A

1000-2324(2019)02-0179-07

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.02.001

2018-06-28

2018-09-13

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系果品創(chuàng)新團隊項目(SDAIT-06-01)

文濱濱(1993-),男,碩士,研究方向:果樹生理與分子. E-mail:wbbsdau@163.com

Author for correspondence. E-mail:chunying196217@163.com; gulight986918@163.com

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