摘要
我国黄瓜(CucumissativusL.)产量位居世界第一，种植面积占全球的81.2％。黄瓜对氮肥的需求量大，为了追求产量生产上常过度施氮。然而，氮肥的过量施用会导致土壤酸化，且氮肥淋溶进入水体，造成水体富营养化等严重环境污染问题。选育耐低氮黄瓜品种,提高黄瓜低氮耐受性是实现黄瓜绿色生产的有效途径。本研究以此为切入点，通过对不同黄瓜种质苗期低氮耐受性指标鉴定，筛选出部分低氮耐受性强的黄瓜种质;通过对低氮耐受性强和低氮敏感种质进行转录组分析，挖掘差异表达通路，进一步发现挖掘能提高黄瓜耐低氮性的内源物质，一方面可以为黄瓜耐低氮育种提供参考，另一方面可以促进外源物质在改善低氮下黄瓜的生长发育中的应用。研究结果如下: 1、以32份黄瓜测序种质为试材，设置正常氮(10mM)和低氮(0.1mM)两个氮水平，在人工气候室控制光温等的环境下，进行苗期水培。分析了处理10d后黄瓜的株高、根系干重、地上部干重、根冠比、净光合速率、蒸腾速率、地上部氮素含量和地上部氮素积累量等19个指标的变化情况。并采用主成分分析法、隶属函数法、聚类分析法对黄瓜耐低氮性进行综合评价，在32份种质中筛选出了低氮敏感种质9930、低氮耐受型种质23和47。 2、对低氮处理2d和8d时种质9930、23和47的叶片和根系进行转录组分析，发现相对于低氮敏感种质9930,低氮耐受型种质23和47的差异表达基因共同富集在Antioxidantactivity、Oxidoreductaseactivity等分子功能和Nitrogenmetabolism、Alanine,aspartateandglutamatemetabolism等代谢通路上，进一步分析发现富集到Alanine,aspartateandglutamatemetabolism通路的基因主要与GABA合成相关，同时对低氮胁迫2d时种质9930、23和47根系里特有的上调差异基因进行KEGG分析发现，种质23根系里响应生长素的基因上调。上述结果说明种质23和47都可以通过调节抗氧化、氮代谢和GABA相关代谢抵抗低氮胁迫，且种质23还可以通过调节根系IAA代谢相关基因来抵抗低氮胁迫。 3、对低氮敏感种质9930外源喷施不同浓度的GABA及其抑制剂3-MP和IAA及其抑制剂yucasin,发现与对照(清水)相比，200μM3-MP和100μMyucasin对低氮胁迫下种质9930的抑制程度最高，50mMGABA和50μMIAA提高种质9930耐低氮性的效果最好。低氮下，外源喷施200μM3-MP和100μMyucasin明显抑制了低氮胁迫下种质9930的生长，降低了种质9930的光合能力、抗氧化能力和氮代谢酶活性，50mMGABA和50μMIAA都可以通过提高抗氧化酶活性和氮代谢相关酶活性来提高黄瓜耐低氮性，其中50mMGABA可以减轻低氮胁迫对黄瓜光合能力的抑制，而50μMIAA可以通过促进茎和根的伸长来缓解低氮胁迫。
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