氮素营养调控水稻化感抑草作用的分子生态学研究生态学专业论文.docxVIP

福建农林大学博士学位论文发生了变化，3个蛋白质点表达丰度下降的趋势。它们分别是ATP合成相关的蛋白质、与信号转导 福建农林大学博士学位论文 发生了变化，3个蛋白质点表达丰度下降的趋势。它们分别是ATP合成相关的蛋白质、与信号转导 相关的蛋白质以及与核酸合成相关的蛋白质，9个蛋白质表达丰度随氮浓度的降低而呈现上升趋势， 它们包括与化感物质合成相关的蛋白质、植物抗毒素相关的蛋白质、酚类合成相关的蛋白质以及与信 号转导和基因表达调控等相关的一些蛋白质。Lemont总共有9个蛋白质表达丰度发生变化，其中5 个蛋白质点表达丰度随着氮浓度的降低而呈现下降的趋势，它们包括了与化感物质合成相关、细胞分 裂相关、生长调节相关、脂肪酸合成相关及光密度等相关、多胺合成相关的蛋白质。4个蛋白质的表 达丰度随氮浓度的下降而呈现上升趋势，它们包括ATP合成相关、酚类合成相关、萜类降解相关的 蛋白质。这表明低氮胁迫下化感水稻表现为营养代谢的整体下调和抗性蛋白的大量增加，其中包括酚 酸合成相关的蛋白质表现上调，非化感水稻表现为抗性相关蛋白下调，而营养代谢相关蛋白大量上调。 酚酸作为植物的逆境防御物质已被众多实验证明，本研究也表明低氮胁迫下化感水稻与非化感水稻体 内酚酸合成相关蛋白均上调，但数量不同，化感水稻中检测到4个，非化感水稻中检测到2个，这一方 面体现了其作为环境应力的功能，但另一方面化感水稻上调的酚酸更多，暗示着酚酸可能与化感作 用特性相关。 大量研究表明酚酸是化感物质，差异蛋白质组学研究结果显示：低氮能诱导化感水稻与非化感水 稻体内酚酸合成相关的蛋白质本文差异蛋白质组学分析也表明低氮胁迫下酚酸合成相关酶表达增强， 但分子生物学技术都存在一定的假阳性，差异蛋白质组学也不例外，它可能由于某些蛋白质的浓度过 低或者匹配率不高而忽略某些差异蛋白质点，因而为进一步证实低氮胁迫下水稻酚酸代谢的变化，本 文运用FQ．PCR分析了酚类代谢主要途径一苯丙烷代谢途径所涉及的9个相关酶基因的表达差异，从 RNA水平上研究化感水稻和非化感水稻在低氮胁迫下酚酸类代谢关键酶的表达差异。结果表明化感 水稻和非化感水稻根部酚酸类物质相关的9个酶对低氮胁迫的响应存在差异，化感水稻根部在低氮下 其表达全部上调，而非化感水稻只有PAL和肉桂酰CoA基因表达轻微上调，两个水稻品种其叶部酚 酸类代谢相关酶基因也呈现相同的趋势，这暗示在低氮胁迫下化感水稻酚酸类代谢相关基因表达增 强，水稻根、叶及根系分泌物中酚酸的HPLC检测结果也表明，低氮下化感水稻根、叶和根系分泌物 中都含有较多的酚酸，同比非化感水稻没有明显变化，无论正常氮还是低氮水平下化感水稻都较非化 感水稻分泌更多的酚酸，低氮下的差异尤其明显，其中水杨酸(SA)是所检测的lO种酚酸中含量差 异最大。这表明低氮胁迫下酚酸类物质是主要的化感物质之一． 也有学者认酚酸在土壤中易被微生物代谢，浓度难以达到毒理水平，不可能是主要的化感物质， 从而提出了萜类的作用浓度极低，是主要化感物质的观点，本文也运用FQ-PCR技术分析了萜类代谢 相关的酶基因，以揭示低氮胁迫下化感水稻和非化感水稻体内萜类代谢相关的酶基因表达方式的差 2 福建农林大学博士学位论文异，探明低氮条件下萜类是否为主要的化感物质。研究表明：供氮条件从高向低改变，化感与非化感 福建农林大学博士学位论文 异，探明低氮条件下萜类是否为主要的化感物质。研究表明：供氮条件从高向低改变，化感与非化感 水稻的12个与萜类代谢关键酶基因有11个基因的表达行为(上调或下调)相同，只有异戊烯转移酶 基因(prenyltransfcrase)表达方式相反，表明低氮下胁迫下化感水稻和非化感水稻萜类合成相关酶基 因的响应机制相同，萜类不是低氮条件下化感水稻产生的主要化感物质。 众所周知，植物根系分泌物数量和种类的差异会引起根圈土壤微生态环境和微生物功能群的差 异。可见，低氮胁迫下化感水稻酚酸类代谢增强，酚酸类物质分泌增多，进一步地，在土壤微生物的 趋化作用下，其必将导致微生物功能群结构的差异。由此本章拟研究不同氮肥供应下水稻根圈土壤微 生物群落结构差异，旨在揭示酚酸类化感物质对土壤微生物的趋化作用。根系微生物的T-RFLP研究 表明：在所检测到的175个T-RFs中，属于品种差异的只有16个，由氮素和品种引起微生物的垂直 分布的差异和微生物峰度的差异是主要的。总体而言，低氮条件下水稻的根圈微生物较正常氮水平下 车富，相同氮条件下，化感水稻较非化感水稻丰富。化感水稻根际微生物群落组成呈现较大的多样性， 与正常氮水平下化感水稻以及非化感水稻的根际微生物相反，低氮条件下化感水稻的根系微生物多于 0-Scm层的微生物，同时其0-Scrn和5-20cra层的微生物也较其它样品丰富。氮素引起的化感水稻根 圈土壤微生物差异