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不同氮效率水稻品种衰老的生理和基因表达差异

作　者: 王碧茜
导　师: 沈其荣
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物营养学
关键词: 水稻氮效率叶片衰老通气组织
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

我国农业已进入一个作物生产、农产品品质和环境保护并重的多目标时期。氮素是农业生产中投入最多的养分元素,氮对水稻生产的影响仅次于水,但却构成水稻生产成本投入的主要部分。中国水稻种植面积占世界水稻种植面积的20%,然而中国水稻氮肥用量占全球水稻氮肥总用量的37%。氮肥施用量居高不下市导致我国氮肥利用效率低下的主要原因,并对环境造成极大危害。筛选不同氮效率品种,挖掘生物学潜力是有效提高氮肥利用效率的途径之一。氮高效品种优势之一即开花后期能够维持较高氮吸收利用效率。因此延迟水稻功能叶的衰老,对于其提高氮效率,增加产量有重要意义。因此,本文在土培条件下,选用了氮高效水稻品种扬稻6号和氮低效水稻品种农垦57和日本晴,比较它们的旗叶在开花期,灌浆期和成熟期的叶绿素含量、净光合速率(Pn)、可溶性蛋白含量、过氧化氢(CAT)、过氧化物酶(POD)活性,和MDA含量变化,以及氮积累量,产量与氮效率的差异；并研究了衰老相关基因和氮素代谢相关基因在这3个品种旗叶中的表达差异。主要研究结果为：1、氮高效品种扬稻6号在生育后期旗叶叶绿素含量和Pn较高,灌浆期氮积累量比日本晴和农垦57高16%和25%,氮转移率比较恒定,CAT和POD活性维持较高,MDA含量较低,衰老较慢；相比较,氮低效品种日本晴和农垦57的旗叶氮转移率下降较快,灌浆期各为34%和35%,灌浆期则下降到16%和19%。光合速率和抗氧化酶活性下降较快,趋于早衰。2、用RT-PCR方法研究日本晴、农垦57和扬稻6号旗叶衰老相关和氮代谢相关基因的表达模式。结果表明：在3个品种的旗叶中,在开花期,See2在扬稻6号中都不表达,在其余各品种中都有表达,且无明显差异。在开花期和灌浆期,日本晴中See1的表达量均高于另两个品种。0s157在扬稻6中的表达低于另两个品种。在与氮代谢有关的基因中,OsGS1.1和OsGS1.2在3个品种各生育期的表达模式一致,值得注意的是,在衰老后期这两个基因的(开花期至灌浆期)的表达都上调,且OsGS1.1,OsGS1.2在扬稻6号中的表达量都较高。OsGS2的表达模式却与GS1有所不同,其表达量在3个品种的生育后期无显著差异,除了日本晴在灌浆期,扬稻6号在开花期的表达较弱。3、对日本晴、农垦57和扬稻6号幼苗生长了5d和21d的根部进行石蜡切片,观察其通气组织发育情况。结果表明：发芽5d时,在距根尖1cm处,扬稻6号出现了较明显的通气组织；发芽21d,距跟尖1.5cm处扬稻6号根部通气组织的进一步分化发育比另两个品种都明显。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
缩略词表  10-11
第一章文献综述  11-22
  1 我国水稻生产中氮肥使用现状  11
  2 解决我国水稻生产中氮肥过量使用问题出路  11-12
  3 水稻氮效率的基因型差异  12-15
    3.1 氮效率定义  12
    3.2 不同氮效率基因型水稻划分  12-13
    3.3 水稻品种氮效率差异的机制  13-15
  4 衰老对水稻的影响  15-18
    4.1 植物叶片衰老的生理生化变化  16-18
  5 衰老相关基因表达  18-21
    5.1 植物衰老基因的表达调控  18-20
    5.2 蛋白质降解相关基因  20
    5.3 氮代谢相关基因  20-21
  6 研究水稻衰老的问题展望  21-22
第二章不同水稻品种幼苗期根部通气组织发育情况  22-28
  1 材料与方法  22-24
    1.1 试验材料  22
    1.2 试验设计  22-23
    1.3 主要试剂  23
    1.4 测定方法  23-24
  2 结果与分析  24-26
  3 讨论  26-28
第三章不同氮效率基因型水稻品种在生育后期的旗叶衰老差异  28-38
  1 材料与方法  28-31
    1.1 试验材料  28-29
    1.2 试验设计  29
    1.3 测定方法  29-31
  2 结果与分析  31-36
    2.1 不同水稻品种在盆栽条件下的产量,产量构成性状和NUE  31-32
    2.2 各水稻品种不同生育期旗叶的氮含量和氮转移率变化  32
    2.3 各水稻品种不同生育期旗叶的叶绿素含量和可溶性蛋白含量变化  32-33
    2.4 各水稻品种不同生育期旗叶的净光合速率Pn  33-34
    2.5 各水稻品种不同生育期旗叶的过氧化氢酶(CAT)活性,过氧化物酶(POD)活性,超氧化物歧化酶(SOD)活性及丙二醛(TBARS)含量变化  34-36
  3 讨论  36-38
第四章不同水稻品种生育后期不同时期的衰老基因的表达模式  38-45
  1 材料与方法  38-40
    1.1 试验材料  38-39
    1.2 试验设计  39
    1.3 主要试剂  39
    1.4 测定方法  39-40
  2 结果与分析  40-42
    2.1 衰老相关基因在不同水稻品种旗叶于不同生育期的表达模式  40-41
    2.2 氮代谢相关基因在不同水稻品种旗叶于不同生育期的表达模式  41-42
  3 讨论  42-45
全文结论  45-47
创新点  47-49
参考文献  49-59
攻读学位期间发表和完成的论文目录  59-61
致谢  61

不同氮效率水稻品种衰老的生理和基因表达差异

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