谷聞東,劉春娟,李邦,劉暢,周宇飛
外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱苗期葉片碳氮平衡和衰老特性的影響
谷聞東,劉春娟,李邦,劉暢,周宇飛
沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,沈陽(yáng) 110866
【】研究外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱葉片衰老的影響,探討低氮條件下高粱葉片碳氮平衡與衰老的關(guān)系,旨在挖掘高粱耐低氮脅迫的有效調(diào)控手段?!尽窟x用耐低氮高粱自交系398B和氮敏感自交系CS3541為試驗(yàn)材料,采用水培試驗(yàn),設(shè)置正常氮(5 mmol·L-1)和低氮(0.5 mmol·L-1)2個(gè)氮水平,并進(jìn)行50 mg·L-1外源色氨酸噴施處理,噴施10 d后測(cè)定葉片形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)、光合特性、葉綠素?zé)晒鈪?shù)、葉片碳氮代謝相關(guān)物質(zhì)含量和酶活性、C/N及衰老相關(guān)基因表達(dá)水平,并分析低氮脅迫下高粱幼苗葉片C/N與衰老相關(guān)基因的相關(guān)性?!尽浚?)與正常氮水平相比,低氮脅迫顯著降低了398B和CS3541的葉面積,而外源色氨酸處理使398B和CS3541的葉面積顯著增加了36.72%和52.06%;外源色氨酸顯著增加了低氮脅迫下398B和CS3541的葉干重和葉鮮重。(2)與正常氮水平相比,低氮脅迫下,398B花環(huán)結(jié)構(gòu)相對(duì)完整,而外源色氨酸處理使葉片細(xì)胞排列整齊,花環(huán)結(jié)構(gòu)清晰;外源色氨酸顯著增加了低氮脅迫下398B葉片葉綠素含量(36.85%),而未顯著提高CS3541葉片各色素含量。(3)低氮脅迫下,與未噴施色氨酸相比,外源色氨酸處理使葉片光系統(tǒng)II(PSII)表現(xiàn)出更高的最大光化學(xué)效率(v/m)和熱耗散(NPQ),增加了葉片光合速率,從而維持葉片更強(qiáng)的光合能力。(4)外源色氨酸提高了低氮脅迫下高粱葉片氮含量和碳氮代謝相關(guān)酶活性;降低了高粱葉片碳水平(可溶性糖、蔗糖、淀粉和總糖)和C/N,進(jìn)而保證低氮脅迫下植株的碳氮生理平衡。(5)外源色氨酸正調(diào)控低氮脅迫下衰老相關(guān)基因和的表達(dá),負(fù)調(diào)控、、和的表達(dá);另外,C/N與和表達(dá)量呈正相關(guān),與、、和表達(dá)量呈負(fù)相關(guān)?!尽康偷{迫下,外源色氨酸通過降低C/N和衰老基因的表達(dá)量,影響葉片形態(tài)和光合特性,同時(shí)通過調(diào)節(jié)葉片碳氮代謝,延緩了葉片衰老,增強(qiáng)高粱幼苗對(duì)低氮脅迫的耐性。因此,噴施外源色氨酸是緩解低氮脅迫的一種潛在策略。
高粱;衰老相關(guān)基因;C/N;光合特性;碳氮代謝
【研究意義】高粱(L.)常種植于邊際土地,容易受到土壤養(yǎng)分供應(yīng)不足的影響,氮素缺乏是影響高粱生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素,因此,闡明低氮脅迫對(duì)高粱造成的生理?yè)p傷,揭示增強(qiáng)其耐低氮脅迫能力的有效途徑,是促進(jìn)高粱生產(chǎn)健康發(fā)展的重要目標(biāo)?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】氮(N)是植物體內(nèi)的大量元素之一,對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和生理代謝具有重要作用[1]。低氮條件下,植物葉片形態(tài)、光合能力、碳水化合物代謝、蛋白質(zhì)合成與降解等生理過程都會(huì)受到不同程度的影響[2]。一方面,葉片中約70% N會(huì)被分配到葉綠體中,其中大部分用于光合作用,因此,低氮脅迫會(huì)直接抑制葉片的光合特性[3];另一方面,低氮誘導(dǎo)葉綠素降解的同時(shí),可以引起氮代謝受阻,蛋白質(zhì)合成能力下降,進(jìn)而影響植物的生命活動(dòng)[4]。Liu等[5]研究表明,耐低氮糜子自交系通過維持較高的葉片葉綠素含量、光合能力和氮代謝相關(guān)酶活性,減弱了光抑制的損傷,因而具有更強(qiáng)的耐低氮脅迫能力。同時(shí),氮素的缺乏也會(huì)引起植物葉片中糖分的積累,減少其轉(zhuǎn)化分解,致使可溶性糖和淀粉含量升高,加速了葉片的衰老[6]。葉片是植物進(jìn)行生命活動(dòng)的主要器官,其衰老受植株內(nèi)部因素(如發(fā)育階段)和外部環(huán)境(如脅迫)共同調(diào)控,典型癥狀為形態(tài)上的黃化與生理活性的下降[7]。碳氮代謝作為維持葉片生理活性的關(guān)鍵過程,兩者的生理平衡調(diào)控葉片衰老,而非碳或氮代謝單獨(dú)發(fā)揮決定作用[8-9]。曹蓓蓓等[10]研究表明,碳氮平衡參與了低氮誘導(dǎo)的小麥葉片衰老,低氮條件下葉片光合能力下降,碳氮同化能力明顯減弱。周琴等[11]指出,黑麥草葉片內(nèi)氮素的匱乏和轉(zhuǎn)移引起了葉綠素降解,導(dǎo)致碳同化能力降低,碳氮代謝平衡被打破,最終引起葉片衰老。擬南芥的全基因組表達(dá)分析也證實(shí)了碳氮信號(hào)在調(diào)控植物衰老中的重要性[12]。由此可知,維持碳氮平衡、延緩葉片衰老是植物適應(yīng)低氮環(huán)境的一種重要策略。色氨酸(Tryptophan,Trp)由莽草酸途徑的中間體分支酸經(jīng)過一系列酶催化而成。色氨酸(C11H12N2O2)含有13%—14%的N,可通過轉(zhuǎn)氨基作用、脫氨基作用及其他過程加以同化,被植物所吸收利用[13-14]。噴施外源色氨酸可使玉米和小麥氮吸收增加28%和31%[15-16],其代謝過程中N的釋放可能是作物對(duì)色氨酸產(chǎn)生積極反應(yīng)的關(guān)鍵原因。El-Awadi等[17]研究發(fā)現(xiàn),葉片噴施外源色氨酸降低了菜豆對(duì)氮肥的需求,對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育具有積極的作用。此外,色氨酸通過維持植株體內(nèi)離子與激素的平衡,增強(qiáng)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性,一定程度上提高了植株對(duì)非生物脅迫的耐受性[18]?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】近年來,隨著中國(guó)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的推進(jìn),高粱以其優(yōu)異的抗逆性和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)成為種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中重要的替代作物[19]。長(zhǎng)期以來,作物對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)及提高耐低氮能力的研究大多集中在水稻[20]、小麥[21]和玉米[22]等主要糧食作物上,有關(guān)低氮脅迫下高粱生理代謝適應(yīng)能力,以及外源色氨酸提高耐低氮生理響應(yīng)機(jī)制的研究卻鮮見報(bào)道?!緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以耐低氮和氮敏感高粱自交系為材料,探討外源色氨酸作用下高粱葉片形態(tài)-微觀結(jié)構(gòu)-光合特性-生理生化水平的變化規(guī)律,從碳氮平衡角度揭示外源色氨酸緩解低氮脅迫下高粱葉片衰老的生理機(jī)制,以期為中國(guó)高粱生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。
選用耐低氮自交系(398B)與氮敏感自交系(CS3541)為試驗(yàn)材料,在人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行水培培養(yǎng)。挑選大小一致,籽粒飽滿的高粱種子,用10% NaClO溶液消毒5—10 min,蒸餾水洗凈后擺放于鋪有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中,置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng),培養(yǎng)箱條件設(shè)置為:晝夜溫度為28℃/25℃,光照與黑暗時(shí)間均為12 h。3 d后挑選長(zhǎng)勢(shì)良好的幼苗移入減去底部的PCR板中,每板20株,置于水培盆中。待幼苗三葉期后分別進(jìn)行正常氮(5 mmol·L-1,NN)和低氮(0.5 mmol·L-1,LN)處理,同時(shí)葉面噴施50 mg·L-1色氨酸(Trp),以噴施清水為對(duì)照(NTrp),并加入0.1%吐溫(Tween)作為黏合劑,連續(xù)噴施3 d,每天上午9:00進(jìn)行葉面噴施,噴施狀態(tài)均以葉片表面形成水滴而不掉落為準(zhǔn)。每個(gè)處理設(shè)置4個(gè)生物學(xué)重復(fù),噴施外源色氨酸后10 d,選取長(zhǎng)勢(shì)一致的高粱幼苗,取上數(shù)第1片完全展開葉進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。
1.2.1 葉面積 每個(gè)重復(fù)中隨機(jī)選取3株幼苗葉片,重復(fù)4次,每個(gè)處理共12株高粱幼苗葉片用于測(cè)量葉面積,采用長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)定葉面積。
1.2.2 葉片顯微結(jié)構(gòu) 每個(gè)處理選取4株高粱幼苗葉片,采用石蠟切片的方法對(duì)葉片顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。切取高粱幼苗葉片15—20 mm,用固定液固定。將固定好的葉片脫水、透明、包埋、切片、番紅染色2 h,用不同梯度酒精脫色、固綠染色、二甲苯透明及中性樹膠封片。使用掃描儀(Pannoramic DESK,P-MIDI,P250匈牙利)和掃描軟件(Pannoramic Scanner)分別對(duì)切片進(jìn)行掃描和處理。
1.2.3 葉片色素含量 每個(gè)重復(fù)中隨機(jī)選取4株幼苗葉片,重復(fù)4次,每個(gè)處理共16株高粱幼苗葉片用于測(cè)量葉片色素含量,使用打孔器(直徑1.2 mm)對(duì)高粱幼苗葉片進(jìn)行取樣,取樣后將葉片放入裝有10 ml 80%丙酮溶液的不透光試劑瓶?jī)?nèi),黑暗保存24 h提取總?cè)~綠素。采用分光光度計(jì)(UV-2550,島津,日本)法分別測(cè)定葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素及類胡蘿卜素含量(mg·L-1)。
2.3.3 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱苗期葉片總氮含量的影響 如圖7所示,噴施外源色氨酸與未噴施色氨酸時(shí),與正常氮條件下相比,低氮脅迫顯著降低了葉片總氮含量;未噴施色氨酸時(shí)398B和CS3541葉片總氮含量分別下降67.09%和74.77%;低氮脅迫下,與未噴施色氨酸相比,噴施外源色氨酸398B和CS3541葉片總氮含量顯著提高了24.81%和41.04%,不同自交系間、低氮處理和外源色氨酸三者交互作用顯著,但兩兩之間不顯著。
1.2.5 熒光參數(shù) 選取高粱幼苗上數(shù)第1片完全展開葉,每個(gè)處理4次重復(fù)。蒸餾水洗凈后用濾紙吸干表面水分,于室溫暗處理30 min后,采用FlourCam FC 800-O/2020葉綠素?zé)晒鈨x(Brno, Czech Republic)對(duì)葉片進(jìn)行拍照。測(cè)定的參數(shù)設(shè)置為:用小于0.1 μmol·m-2·s-1的測(cè)量光照射葉片,測(cè)得初始熒光(0),隨后施加飽和脈沖光(10 000 μmol·m-2·s-1,0.7 s),測(cè)得最大熒光(m),光適應(yīng)15 min(800 μmol·m-2·s-1)后獲得最大熒光m′。獲取的主要參數(shù)有:0(初始熒光)、m(最大熒光),v=m–0(可變熒光),v/m(PSⅡ最大光化學(xué)效率或原始光能轉(zhuǎn)換效率),(m–m′)/m′(NPQ熱耗散)。
軟件工程專業(yè)是目前很多高校開設(shè)的計(jì)算機(jī)類專業(yè),其主要以培養(yǎng)軟件人才為目標(biāo),隨著社會(huì)的發(fā)展,高素質(zhì)軟件人才的需求越來越大,而我國(guó)軟件人才的培養(yǎng),尤其是高校高素質(zhì)軟件人才的培養(yǎng)和社會(huì)需求有較大的差距,從而造成了高素質(zhì)軟件人才的匱乏。由此可見,建設(shè)好高校的軟件工程專業(yè)是培養(yǎng)社會(huì)需要的高素質(zhì)軟件人才的重要保障。
采用Excel 2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,使用Graph Pad Prism 8作圖,用SPSS21.0對(duì)各性狀進(jìn)行方差分析,以Duncan法檢驗(yàn)處理間差異顯著性。不同小寫字母表示不同處理間在<0.05水平下差異顯著。
1.2.7 氮代謝相關(guān)指標(biāo) 將葉片烘干粉碎后,采用濃硫酸消煮,凱氏定氮法測(cè)定全氮(N)含量。碳氮比(C/N)=全碳含量/全氮含量。硝酸還原酶活性(nitrate reductase,NR)和亞硝酸還原酶(nitrite reductase,NiR)活性參照李合生[23]的方法進(jìn)行測(cè)定。谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)和谷氨酸合成酶活性(glutamate synthase,GOGAT)分別參照Gong等[27]和Liu等[5]的方法進(jìn)行測(cè)定。
1.2.8 定量PCR檢測(cè)衰老相關(guān)基因表達(dá)量 稱取葉片鮮樣25—100 mg,選用多糖多酚植物總RNA提取試劑盒(TSP412)提取葉片總RNA。使用逆轉(zhuǎn)錄試劑盒Goldenstar RT6 cDNA Synthesis Mix進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄擴(kuò)增,反轉(zhuǎn)錄得到的cDNA產(chǎn)物3倍稀釋后作為qPCR模板,qPCR在杭州博日FQD-96A儀器中進(jìn)行,反應(yīng)體系(20 μL)為:cDNA 1 μL、SYBR Green 10 μL、Primer F 1 μL、Primer R 1 μL和ddH2O 7 μL。qPCR反應(yīng)條件為:95℃ 2 min;95℃ 15 s,60℃ 15 s,72℃ 20 s,40個(gè)循環(huán)。根據(jù)擴(kuò)增的循環(huán)數(shù)(CT值),采用2-ΔΔct方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相對(duì)定量分析。用于qPCR的基因ID和引物信息如表1所示。
表1 衰老相關(guān)基因引物序列
1.2.6 碳代謝相關(guān)指標(biāo) 采用硫酸蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖、蔗糖和淀粉含量[23]。稱取葉片鮮樣0.1 g,放入80%乙醇溶液中進(jìn)行提取,收集上清液,用80%乙醇定容到20 mL,分別用于測(cè)定可溶性糖和蔗糖含量,沉淀用于淀粉含量的測(cè)定。全碳(C)含量=可溶性糖含量+淀粉含量。采用北京索萊寶科技有限公司的測(cè)試盒測(cè)定蔗糖合酶(sucrose synthase,SS)、蔗糖磷酸合酶(sucrose phosphate synthase,SPS)和轉(zhuǎn)化酶(invertase,INV)活性[24-26]。
“你好,我能幫你點(diǎn)兒什么?”女孩抬起頭,滿臉的雪,看不清鼻子眼睛,很滑稽。最后只哆嗦著說出兩個(gè)字:“好冷?!?/p>
2.1.1 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱苗期葉片形態(tài)特征的影響 由葉片表型可以看出(圖1),低氮脅迫使CS3541第1片葉表現(xiàn)出早衰癥狀,該癥狀始于葉尖及中上部葉邊緣,起初表現(xiàn)為黃褐色,而后葉片出現(xiàn)皺縮逐漸枯萎。與正常氮相比,低氮脅迫顯著降低了398B和CS3541的葉面積,分別減少了30.74%和36.01%;同時(shí),低氮脅迫下398B葉面積顯著大于CS3541(36.30%)。與未噴施外源色氨酸相比,正常氮和低氮條件下外源色氨酸處理使398B和CS3541的葉面積顯著增加了17.26%、33.29%和36.72%、52.06%。同時(shí),低氮脅迫下外源色氨酸顯著增加了398B和CS3541葉干重和葉鮮重,色氨酸與氮素互作對(duì)葉片干重和鮮重的影響均達(dá)顯著水平。
2.1.2 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱苗期葉片顯微結(jié)構(gòu)的影響 如圖2所示,在正常氮條件下,398B和CS3541細(xì)胞排列整齊,花環(huán)結(jié)構(gòu)清晰,細(xì)胞染色較深,尤其398B表現(xiàn)更好。低氮脅迫下,398B花環(huán)結(jié)構(gòu)完整,維管束鞘結(jié)構(gòu)清晰可見,葉肉及泡狀細(xì)胞數(shù)量較多;CS3541細(xì)胞部分解體,花環(huán)結(jié)構(gòu)模糊,維管束縮小,染色較淡。外源色氨酸處理后,2個(gè)自交系葉片結(jié)構(gòu)均得到恢復(fù),398B泡狀細(xì)胞數(shù)量增多,利于控制葉片的失水。
在不同濃度標(biāo)氣的情況下,標(biāo)準(zhǔn)CO2氣體濃度與六次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的電壓比值fi(i為實(shí)驗(yàn)次數(shù))測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。
2.3.5 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱苗期葉片碳氮比值的影響 正常氮條件下,高粱幼苗葉片碳氮比(C/N)維持在0.35—0.50;低氮脅迫使葉片總糖含量增多,而總氮含量減少,從而使葉片C/N顯著提高(圖9)。同時(shí),未噴施色氨酸時(shí)398B和CS3541葉片C/N分別增加了147.42%和188.40%,但噴施外源色氨酸后,398B和CS3541葉片C/N分別降低了35.50%和44.56%。其中,各處理及各處理互作對(duì)葉片C/N的影響均達(dá)顯著水平。
不同小寫字母代表不同處理下在5%水平上差異顯著性。C:自交系;T:色氨酸;N:氮。*、**和***分別在0.05、0.01和0.001概率水平上差異顯著。ns:沒有顯著差異。NN:正常氮處理;LN:低氮處理;NNT:正常氮外源色氨酸處理;LNT:低氮外源色氨酸處理。下同
表2 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱幼苗葉片色素含量的影響
NTrp:噴施清水;Trp:噴施50 mg·L-1色氨酸。NN:正常氮處理;LN:低氮處理;NNT:正常氮外源色氨酸處理;LNT:低氮外源色氨酸處理。表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤;同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間在<0.05水平差異顯著水平
NTrp: spraying with water; Trp: spraying with 50 mg·L-1tryptophan. NN: Normal nitrogen; LN: Low nitrogen: NNT: Normal nitrogen+ tryptophan; LNT: Low nitrogen+tryptophan. The data in the table is the mean of 3 replicates, values followed by different lowercase letters are significantly different at<0.05
20倍放大,比例尺為50 μm。B:葉泡細(xì)胞,V:維管束鞘;M:葉肉組織
那么教師“支架”能起到哪些作用?什么樣的教師“支架”才更有效?影響教師“支架”起作用的因素有哪些?本文試圖從社會(huì)文化理論視角并基于先前實(shí)證研究結(jié)果對(duì)這些問題進(jìn)行探討。
圖3 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱幼苗葉片光合參數(shù)的影響
2.2.3 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱苗期葉片熒光參數(shù)的影響 由圖4可知,與正常氮相比,低氮脅迫顯著降低高粱幼苗葉片v/m和NPQ,且降幅表現(xiàn)為398B<CS3541;未噴施色氨酸時(shí),398B和CS3541葉片v/m和NPQ分別降低了18.04%、24.59%和9.94%、36.05%;噴施外源色氨酸后,398B和CS3541葉片v/m和NPQ分別提高了13.21%、26.24%和38.95%、63.09%,色氨酸降低了低氮脅迫誘導(dǎo)的高粱葉片的光氧化損傷,從而減緩了葉片衰老。
總之,神經(jīng)肌電生物反饋在急性期重癥腦梗死患者防止其骨骼肌萎縮是一個(gè)有效和可行應(yīng)對(duì)策略,但是否會(huì)轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期好處,如提高生存率、減少住院治療滯留時(shí)間、改善康復(fù)結(jié)果還需進(jìn)一步研究。
Fv/Fm:PSⅡ最大光化學(xué)效率,NPQ:熱耗散
2.3.1 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱苗期葉片糖含量的影響 低氮脅迫顯著提高了高粱幼苗葉片總糖、可溶性糖、蔗糖和淀粉含量,增幅表現(xiàn)為398B<CS3541(圖5)。未噴施外源色氨酸時(shí),低氮脅迫使398B和CS3541葉片總糖、可溶性糖、蔗糖、淀粉含量分別提高了47.93%、14.33%、23.34%、83.65%和51.67%、63.97%、76.89%、66.32%;而外源色氨酸處理顯著降低了低氮脅迫下398B和CS3541葉片總糖、可溶性糖、蔗糖、淀粉含量,分別降低24.13%、11.42%、18.76%、34.27%和27.87%、21.92%、47.79%、36.03%。各處理及各處理互作對(duì)葉片總糖和蔗糖含量的影響均達(dá)顯著水平,葉片糖的積累是衡量葉片衰老的另一項(xiàng)重要指標(biāo),外源色氨酸降低了糖積累量,從而緩解了低氮脅迫對(duì)高粱葉片衰老的影響。
2.2.2 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱苗期葉片光合參數(shù)的影響 低氮脅迫后,398B與CS3541葉片n、s、r和i均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),下降幅度有所不同(圖3)。與正常氮相比,398B葉片n、s、i和r分別顯著降低了43.34%、43.64%、28.34%和43.54%,而CS3541各光合參數(shù)分別顯著下降了57.12%、67.22%、28.85%和64.77%。無論正常氮與低氮脅迫下,噴施外源色氨酸較未噴施色氨酸均顯著提高了各光合參數(shù)。其中,低氮脅迫下,噴施外源色氨酸較未噴施,398B與CS3541葉片n、s、i和r分別顯著增加1—2倍。因此,外源色氨酸提高了低氮脅迫下高粱幼苗葉片的光合能力。自交系與色氨酸互作,色氨酸與氮素互作,三者之間互作對(duì)葉片n的影響均達(dá)顯著水平;除三者互作,各處理及各處理互作對(duì)葉片i的影響均達(dá)顯著水平;而各處理及處理互作對(duì)葉片r的影響均達(dá)顯著水平。
2.3.2 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱苗期葉片碳代謝關(guān)鍵酶活性的影響 低氮脅迫顯著提高了高粱幼苗葉片蔗糖合酶(SS)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性,但顯著降低了葉片蔗糖轉(zhuǎn)化酶(INV)活性(圖 6)。無論正常氮還是低氮處理,外源色氨酸均顯著增加了葉片SS、SPS和INV活性。低氮脅迫下,外源色氨酸處理分別顯著增加了398B和CS3541葉片SS(6.87%和6.56%)、SPS(6.87%和6.56%)及INV(8.33%和7.14%)活性。各處理及各處理互作對(duì)葉片INV活性的影響均達(dá)顯著水平。由此推測(cè),低氮脅迫下外源色氨酸促進(jìn)了葉片蔗糖的分解,降低了糖的合成。
圖5 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱幼苗葉片糖含量的影響
圖6 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱幼苗葉片碳代謝酶活性的影響
1.2.4 光合相關(guān)指標(biāo) 利用Li-6400光合儀(美國(guó),LI-COR公司)測(cè)定高粱上數(shù)第1片完全展開葉n(凈光合速率)、s(氣孔導(dǎo)度)、r(蒸騰速率)和i(胞間CO2濃度),每個(gè)處理4次重復(fù)。設(shè)定的測(cè)定參數(shù)為光照強(qiáng)度1000 μmol·m-2·s-1,CO2濃度為(385±5)μmol·mol-1,葉面積為2 cm2,溫度為28℃。
本文的被解釋變量是企業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率。參考以往涉及勞動(dòng)生產(chǎn)率的研究文獻(xiàn),特別是實(shí)證文獻(xiàn),以人均產(chǎn)出來定義企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率,采用人均工業(yè)增加值來度量。
2.3.4 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱苗期葉片氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響 正常氮和低氮條件下,外源色氨酸處理顯著提高了硝酸還原酶(NR)、(谷氨酰胺合成酶)GS和谷氨酸合成酶(GOGAT)的活性,而顯著降低了亞硝酸還原酶(NiR)活性(圖8)。在低氮脅迫下,外源色氨酸分別顯著增加398B和CS3541葉片的NR(7.39%和11.16%)、GS(16.01%和20.50%)及GOGAT(17.04%和23.22%)活性;低氮脅迫下外源色氨酸處理使398B和CS3541葉片NiR活力分別降低了83.60%和87.23%。自交系、色氨酸、氮素對(duì)葉片氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響均達(dá)顯著水平;除葉片GS活性外,三者互作對(duì)葉片NR、NiR和GOGAT活性的影響均達(dá)顯著水平。
為適應(yīng)未來城市化加速發(fā)展、工業(yè)化深化發(fā)展、土地、耕地和水等資源日益短缺、國(guó)內(nèi)人口流動(dòng)規(guī)模不斷加大、國(guó)際游客不斷增多等的態(tài)勢(shì),新世紀(jì)我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)將朝著優(yōu)質(zhì)、高效、安全的目標(biāo)發(fā)展,養(yǎng)豬生產(chǎn)將以適度規(guī)?;?、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式為主體,多項(xiàng)技術(shù)的綜合配套利用是提高養(yǎng)豬業(yè)整體生產(chǎn)水平和效益的關(guān)鍵。下面將從育種、營(yíng)養(yǎng)、豬肉安全生產(chǎn)等方面探討我國(guó)新世紀(jì)養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展。
圖7 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱幼苗葉片氮含量的影響
2.2.1 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱苗期葉片色素含量的影響 由表2可以看出,未噴施外源色氨酸時(shí),低氮脅迫分別使398B和CS3541葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量和葉綠素含量顯著降低了48.93%、53.41%、58.02%、49.70%和66.10%、133.46%、51.15%、75.34%,且降幅表現(xiàn)為398B<CS3541。低氮脅迫下,外源色氨酸顯著提高了398B葉片葉綠素a(36.92%)、葉綠素b(36.50%)、類胡蘿卜素含量(53.15%)和葉綠素含量(36.85%),而未顯著提高CS3541葉片各色素含量。
圖8 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱幼苗葉片氮代謝關(guān)鍵酶活性的影響
由衰老相關(guān)基因表達(dá)情況可知(圖10),與正常氮條件下398B葉片和表達(dá)量相比(均以正常氮條件下398B為對(duì)照,作為起點(diǎn) 1,其他同),低氮脅迫使398B葉片兩者基因表達(dá)量分別下降了36.18%和18.02%,而、、和分別增加了109.53%、13.75%、289.76%和102.32%;相同情況下,低氮脅迫使CS3541葉片和表達(dá)量分別下降了54.58%和29.97%,但、、和分別增加了247.84%、79.49%、336.08%和482.09%。低氮脅迫下,與未噴施色氨酸相比,噴施外源色氨酸398B葉片和表達(dá)量分別增加了136.70%和176.22%;噴施外源色氨酸CS3541葉片各基因表達(dá)量分別增加了90.35%和168.70%。除葉片和外,各處理及各處理互作對(duì)葉片、、和表達(dá)量的影響均達(dá)顯著水平。
圖9 外源色氨酸對(duì)低氮脅迫下高粱幼苗葉片碳氮比的影響
衰老相關(guān)的基因(、、、、和)與葉片C/N之間的關(guān)系見圖11。葉片C/N與和呈極顯著負(fù)相關(guān),與、、和呈極顯著正相關(guān)。另外,與、、和之間呈極顯著負(fù)相關(guān);與呈顯著負(fù)相關(guān),與、和之間呈極顯著負(fù)相關(guān);、和三者之間均呈極顯著負(fù)相關(guān)。
氮素是調(diào)控作物葉片形態(tài)和衰老進(jìn)程的重要因素,葉片結(jié)構(gòu)能夠反映植物生命活動(dòng)對(duì)低氮條件的響應(yīng)[28]。在不利環(huán)境條件下,葉面積的增加對(duì)