[目的]氮素吸收效率是影响作物氮效率的重要方面,开展油菜氮高效吸收转运特征研究旨在为提升油菜氮吸收效率及产量提供理论依据.[方法]为探究油菜氮高效吸收转运机理,以一对氮效率差异显著的油菜种质:氮高效种质'498'和氮低效种质'428'为试验材料,在营养液培养条件下,设置正常供氮(9.5mmol·L-1)和低氮(0.475mmol·L-1)处理,研究不同氮浓度下油菜在3个生长时期(物候生长期12、14和16)的生理指标差异;并运用15N同位素示踪技术研究不同种质对N03-和NH4+的吸收和转运能力.同时,利用实时荧光定量PCR技术分析氮吸收转运相关基因(BnNPFs、BnNRT2s和BnAMTs)在氮效率不同油菜种质中的表达差异.[结果]不同氮浓度处理下,油菜种质'498'的植株生长和根系发育均表现较强优势,根系形态指标(主根长、总根长、根表面积、根体积和侧根数)、生物量、氮累积量和氮吸收效率均显著高于油菜种质'428'.15N同位素示踪试验也表明,油菜种质'498'对N03-和NH4+的吸收累积强于'428',尤其是NH4+,'498'在高低氮浓度处理下植株15NH4+累积量均显著高于'428'.实时荧光定量PCR分析结果进一步显示,在正常供氮处理下,参与N03、NH4+吸收与转运的基因(BnNPF6.3a、BnNRT2.1e、BnNPF7.2a、BnNPF7.2c、BnNPF6.2c、BnAMT1;2a、BnAMT1;3c、Bn AMT1;4a、BnAMT2;1a和BnAMT2;1b)在'498'中的相对表达量显著高于'428';而在低氮处理下,'498'根中参与N03-吸收与转运的基因(BnNRT2.4a、BnNRT2.5a和BnNRT2.5b)的相对表达量显著低于'428',但是参与调控N03-转运及再分配的基因(BnNPF7.3a和BnNPF6.2c)表达水平较高,同时,参与NH4+吸收转运的基因(BnAMT1;1a、BnAMT1;2a、BnAMT1;3c、BnAMT1;4a、BnAMT2;1a和BnAMT2;1b)的表达水平也显著高于'428'.[结论]与氮低效种质'428'相比,氮高效种质'498'的根长、根表面积(体积)、侧根数均表现出显著优势,并且其对氮(尤其是NH4+)的吸收累积能力较强;正常供氮处理下,参与N03-、NH4+吸收转运的基因在'498'中表达相对较高,而低氮处理下参与N03-转运与再分配及NH4+吸收转运的基因在'498'中相对表达量显著高于'428',说明'498'相对较高的氮吸收效率可能与部分BnNPFs和BnAMTs基因的高表达水平相关.

甘蓝型油菜;氮高效;根系形态;吸收转运;氮转运蛋白基因

巢成生;王玉乾;沈欣杰;代晶;顾炽明;李银水;谢立华;胡小加;秦璐;廖星

中国农业科学院油料作物研究所/农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室,武汉430062

中国农业科学

[1]巢成生;王玉乾;沈欣杰;代晶;顾炽明;李银水;谢立华;胡小加;秦璐;廖星-.甘蓝型油菜苗期氮高效吸收转运特征研究)[J].中国农业科学,2022(06):1172-1188

475mmol,BnNPFs,BnNRT2s,BnAMTs,BnNPF6,BnNRT2,BnNPF7,BnAMT1,AMT1,BnAMT2

甘蓝型油菜,油菜苗期,氮高效,吸收转运,转运特征,氮素吸收,氮效率,氮吸收效率,菜种,营养液,培养条件,低氮,氮浓度,下油,生长时期,物候,生长期,生理指标,同位素示踪技术,N03,吸收和转运,转运能力,表达差异,植株生长,根系发育,根系形态指标,主根长,总根长,根体积,侧根,生物量,氮累积量,示踪试验,15NH4+,氮处理,吸收与转运,3a,1e,2a,2c,3c,4a,1a,1b,相对表达量,5a,5b,再分配,显著优势,氮转运蛋白基因

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