[00146038]一氧化氮参与铵硝营养调控弱光下小型大白菜的抗氧化过程

1.立项背景 小型大白菜,又名娃娃菜,是甘肃省高原夏菜产区的主要栽培种类之一。叶菜类蔬菜喜硝态氮,但是单一硝态氮会使蔬菜产品器官中积累过多的硝酸盐,降低蔬菜产品的品质,研究表明铵态氮和硝态氮按照一定比例配施可以提高蔬菜产量,改善产品品质。冬春季节设施栽培以及立体化栽培条件下植物经常遭遇弱光逆境,前人研究表明外源喷施一定浓度的钙,5-氨基乙酰丙酸以及抗坏血酸可以有效改善弱光下植株的生长,申请者前期研究结果,认为适宜铵硝配比可以缓解娃娃菜幼苗的弱光胁迫,且能显著提高娃娃菜体内一氧化氮的含量,一氧化氮在植株体内的产生途径有三条,其中一条是硝酸盐在硝酸还原酶/亚硝酸盐还原酶的作用下生成一氧化氮,基于此,提出一氧化氮参与铵硝营养调控弱光下娃娃菜生长的假设,旨在拓展对氮素营养代谢途径的认识,以期为氮素营养在农业生产实践中的应用提供新的研究方向和思路。 2.研究目的与意义 作物吸收和利用的两种主要无机态氮是铵态氮和硝态氮,研究二者的代谢途径对于提高作物氮素利用率具有重要的理论价值和指导意义。作为重要的信号分子和胁迫响应因子,一氧化氮在植物中的代谢途径仍需建立新的研究体系进行深入探索研究。项目申请人在前期研究和前人文献基础上,提出一氧化氮参与铵硝营养调节弱光下小型大白菜生长代谢的机理假设,将营养物质（铵态氮和硝态氮）和信号分子（一氧化氮）相结合,旨在拓展对氮素营养代谢途径的认识,以期为氮素营养在农业生产实践中的应用提供新的研究方向和思路。鉴于此,本项目拟采用药理学、生理学和分子生物学等技术手段,研究铵硝营养和一氧化氮对弱光下小型大白菜生长代谢的影响,从抗氧化系统的角度揭示一氧化氮参与铵硝营养缓解小型大白菜弱光胁迫的机理。 3.主要论点与论据 本研究以高原夏菜娃娃菜为试材,采用药理学的方法,添加外源一氧化氮（SNP）、一氧化氮清除剂（Hb）和合成抑制剂（NaN3,L-NAME）证明了适宜铵硝配比通过诱导合成NO参与调节AsA-GSH循环,进而缓解小型大白菜幼苗弱光胁迫。结果表明：①适当的NH4+:NO3-（10:90）诱导的内源性NO通过上调关键基因（GR,MDHAR1,APXT,DHAR2和AAO）的相对表达水平,然后提高相关酶（GR,MDHAR,APX,DHAR,AAO）活性,清除H2O2和O2-减少ROS的积累,进而参与调控弱光下小型大白菜幼苗的ASA-GSH循环。②外源NO在该过程中具有与适宜铵硝配比相似的作用。③弱光下,适宜的铵硝配比（10:90）相比全硝处理显著提高植株叶片中NO的含量。综上述结果可知,适当的NH4+:NO3-（10:90）通过诱导产生NO的合成,参与调节弱光条件下小型大白菜幼苗AsA-GSH循环,改善其在弱光条件下的生长状况。从生理生化以及分子水平系统揭示了一氧化氮信号参与铵硝营养调节小型大白菜抗氧化系统的机理。该研究结果拓展了对氮素营养代谢途径的认识,为氮素营养在农业生产实践中的应用提供了新的研究方向和思路。 4.创见与创新 首次将植物营养物质与信号分子相结合进行研究,采用药理学方法揭示铵硝营养通过一氧化氮信号途径调节弱光下小型大白菜生长代谢过程,为铵态氮和硝态氮调节植物生长与抗逆研究提供了新视角和研究思路。 5.社会经济效益与存在问题 目前该成果尚未实现转化。该成果具备较好的推广应用前景。随着城镇化进程的不断加快,家庭阳台蔬菜种植模式逐步发展起来,叶菜类蔬菜是阳台蔬菜种植的首选种类,而阳台蔬菜种植普遍存在光照强度弱、光照时间短等光照环境问题,本研究结果表明适宜铵硝配比和外源的一氧化氮均可以不同程度地缓解小型大白菜的弱光胁迫,因此,在阳台种植或者立体化种植等弱光条件下,可以通过调整铵态氮和硝态氮的比例或者直接外源喷施一定浓度的硝普钠以改善娃娃菜的生长发育。或者可以开发出相应的专用营养液产品供应市场,能获得一定的直接经济效益。专用营养液产品的研发、改进以及推广和应用将会为社会提供工作岗位。同时,本研究结果的应用可以改善弱光环境下娃娃菜的育苗问题,减少弱光环境下人工补光带来的能源消耗,具有一定的环境效益。 本研究从药理学的角度证明了一氧化氮信号分子参与铵硝营养对弱光下小型大白菜幼苗生长发育的调控过程,后期在大白菜遗传转化体系建立成熟的基础上,可以从遗传学的角度进一步验证这个过程,将为小型大白菜的抗逆育种提供理论基础。 6.历年获奖情况 无。 7.成果简介向社会公开 可以公开。