初步探究水稻氮高效材料对干旱和高盐胁迫的响应(附件)
水分、盐分和氮素是影响水稻生长发育的关键因素。本实验以氮高效的武运粳7号水稻材料作为实验材料，用PEG和NaCl模拟干旱和高盐环境，探究氮素利用效率与水稻对干旱胁迫和盐害的互做效应，同时为水稻氮高效材料耐旱、耐盐的育种提供重要信息。结果表明在NaCl处理条件下，野生型水稻株高、根长和生物量呈现明显的降低，同时这种抑制作用随着NaCl浓度的升高而上升，氮高效武运粳7号水稻植株的株高和根长在短期内都没有表现出与野生型的明显差异，除了OsNRT2.1a过量表达的个别株系外，其余EMS诱变和过量表达株系的生物量在NaCl处理6天后与野生型相比都有上升，因此我们推测大部分氮高效材料在短期内可以提高植株抵抗高盐胁迫的能力。在PEG处理条件下，小分子量的PEG对于水稻的毒害作用比较明显，PEG6000是模拟干旱最适宜的物质。在所使用的氮高效武运粳7号水稻中，EMS诱变和过量表达的株系都没有表现出提高抵抗干旱胁迫的能力。因此本次试验认为氮高效的武运粳7号水稻，在短期内仅表现出提高植株抵抗高盐胁迫的能力，而没有表现出植株抵抗干旱胁迫的能力。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料 3
1.2 实验试剂和仪器3
1.2.1实验试剂3
1.2.2实验仪器3
1.2.3 营养液3
1.3 实验方法和手段3
1.3.1 种子萌发3
1.3.2 预实验3
1.3.3 水培试验4
1.3.4 烘干4
1.4 数据统计4
2 结果与分析4
2.1 水稻氮高效材料对NaCl模拟高盐环境的响应4
2.1.1预实验4
2.1.2 表型5
2.1.3 株高和根长5
2.1.4 鲜重6
2.2 水稻氮高效材料对PEG模拟干旱环境的响应8
2.2.1预实验8
2.2.2表型9
2.2.3 株高和根长10
2.2.4 生物量12
3 讨论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
15
致谢15
参考文献16
初步探究水稻氮高效材料对干旱和高盐胁迫的响应
引言
据2009年联合国粮食与农业组织（FAO）的统计，世界人口将在未来30年内增加23亿，届时为满足人口对于粮食的需求，粮食生产需增加70%，这对于世界农业，尤其是粮食生产来说，是一种巨大挑战。水稻（Oryza sativa Linn）作为世界上主要粮食作物之一，其播种面积占中国全部粮食作物的25%，而产量达到50%以上。同时，水稻也是一个重要的基因组学和基因组研究的模式植物[1]。氮是影响水稻质量和产量的最重要元素之一，但随着化学氮肥的大量施用，在提高水稻质量和产量的同时也带来了氮肥利用率低、生产成本提高、环境污染、病虫害加重等一系列问题，严重影响了水稻生产的可持续性发展[25]。
对于农作物生长发育会产生影响的胁迫因素有很多，大致可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。生物胁迫是指生物（植物、动物及微生物等）对农作物造成的伤害，主要包括病害、虫害和草害等。非生物胁迫是指由于过度或不足的物理或化学条件引发的对农作物生长、发育或繁殖的不利影响，主要包括盐害、碱害、旱害、冷害等[6]。其中非生物胁迫对水稻等农作物生长发育的影响较为普遍，世界主要农作物每年有近50%的产量损失都与非生物胁迫有关，已经成为水稻等农作物高质量、高产量的重要限制因素[7]。而干旱和盐害作为非生物胁迫中较为常见的胁迫类型，会造成农作物严重减产。据Boyer统计[8]，1939～1978年间，在各种环境因素中，干旱和盐害造成的减产可高达40%以上。
干旱胁迫是植物生长和生产的主要限制因素之一[910]。目前许多研究都集中在营养状况和抗旱性之间的关系以及营养和水分状况对光合作用的综合影响[1112]。由于氨态氮（NH4+）和硝态氮（NO3）这两种形式的无机氮都可以被高等植物吸收，因此氮素营养对植物生长、光合作用和水分关系的影响已在包括玉米、小麦、烟草、豆类和水稻等高等植物有了一定的研究[1319]。水稻具有比其他植物更高的氨同化能力，并且可以避免氨的毒性，或者表现出对氨态氮的生长偏好[20]，特别是在水分胁迫条件下[16]。在干旱胁迫条件下维持氮素供应时，水稻植株的水分吸收速率和生长状况都可以表明氮素营养会使水稻对干旱胁迫的耐受性增强[16,2122]。
盐碱胁迫是重要的非生物胁迫之一，对植物生长会产生复杂的影响。全球大约有8.31亿公顷的土壤正在受到盐碱胁迫的影响，其中，碱化土壤为4.34亿公顷，盐化土壤为3.97亿公顷[23]。土壤盐碱化在一些地区会对植物生长发育产生严重的影响。例如，中国东北地区70％以上的土地为碱性土[24]，有些pH值在10以上[25]，大多数植物由于遭受盐和碱（高pH）胁迫而难以生长。一些研究表明，碱性盐胁迫（NaHCO3和/或Na2CO3）和中性盐胁迫（NaCl和/或Na2SO4）是影响植物的两种不同类型的胁迫，并且它们应该分别被称为碱胁迫和盐胁迫[26]。目前对于盐碱胁迫的研究普遍强调NaCl等中性盐造成的影响 [27]，而对碱性盐的研究较少。在之前的研究中发现，盐碱胁迫可能会严重影响水稻[28]以及其他植物[2930]的氮素同化和/或吸收。因此，氮素的利用效率可能对水稻的盐碱性的研究十分重要。
武运粳7号水稻是江苏（武进）水稻研究所使用“嘉48/香糯9121/丙815”复合杂交育成的早熟晚粳品种。2000年武运粳7号相继通过江苏省、上海市和全国农作物品种审定委员会审定，成为上世纪90年代末期苏、沪、浙、皖单季晚粳的主栽品种[31]。武运粳7号具有丰产性高，覆盖范围广，应用面积大，推广速度快的特性，创造了同类品种之最[32]。在前期的实验室研究中，我们发现了武运粳7号水稻中一系列提高氮素利用效率的基因，如使用化学物质甲基磺酸乙酯（EMS）诱变并筛选出的硝态氮调控突变体[33]、存在蛋白互作而发挥硝酸盐吸收功能的OsNRT2.1和OsNAR2.1[34]、在硝酸盐从地下向地上部运输过程中起着重要作用的水稻高亲和硝酸盐转运蛋白基因OsNRT2.3a[35]等。但对于这些氮高效材料与干旱和盐害的互做效应不得而知。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料 3
1.2 实验试剂和仪器3
1.2.1实验试剂3
1.2.2实验仪器3
1.2.3 营养液3
1.3 实验方法和手段3
1.3.1 种子萌发3
1.3.2 预实验3
1.3.3 水培试验4
1.3.4 烘干4
1.4 数据统计4
2 结果与分析4
2.1 水稻氮高效材料对NaCl模拟高盐环境的响应4
2.1.1预实验4
2.1.2 表型5
2.1.3 株高和根长5
2.1.4 鲜重6
2.2 水稻氮高效材料对PEG模拟干旱环境的响应8
2.2.1预实验8
2.2.2表型9
2.2.3 株高和根长10
2.2.4 生物量12
3 讨论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
15
致谢15
参考文献16
初步探究水稻氮高效材料对干旱和高盐胁迫的响应
引言
据2009年联合国粮食与农业组织（FAO）的统计，世界人口将在未来30年内增加23亿，届时为满足人口对于粮食的需求，粮食生产需增加70%，这对于世界农业，尤其是粮食生产来说，是一种巨大挑战。水稻（Oryza sativa Linn）作为世界上主要粮食作物之一，其播种面积占中国全部粮食作物的25%，而产量达到50%以上。同时，水稻也是一个重要的基因组学和基因组研究的模式植物[1]。氮是影响水稻质量和产量的最重要元素之一，但随着化学氮肥的大量施用，在提高水稻质量和产量的同时也带来了氮肥利用率低、生产成本提高、环境污染、病虫害加重等一系列问题，严重影响了水稻生产的可持续性发展[25]。
对于农作物生长发育会产生影响的胁迫因素有很多，大致可分为生物胁迫和非生物胁迫两大类。生物胁迫是指生物（植物、动物及微生物等）对农作物造成的伤害，主要包括病害、虫害和草害等。非生物胁迫是指由于过度或不足的物理或化学条件引发的对农作物生长、发育或繁殖的不利影响，主要包括盐害、碱害、旱害、冷害等[6]。其中非生物胁迫对水稻等农作物生长发育的影响较为普遍，世界主要农作物每年有近50%的产量损失都与非生物胁迫有关，已经成为水稻等农作物高质量、高产量的重要限制因素[7]。而干旱和盐害作为非生物胁迫中较为常见的胁迫类型，会造成农作物严重减产。据Boyer统计[8]，1939～1978年间，在各种环境因素中，干旱和盐害造成的减产可高达40%以上。
干旱胁迫是植物生长和生产的主要限制因素之一[910]。目前许多研究都集中在营养状况和抗旱性之间的关系以及营养和水分状况对光合作用的综合影响[1112]。由于氨态氮（NH4+）和硝态氮（NO3）这两种形式的无机氮都可以被高等植物吸收，因此氮素营养对植物生长、光合作用和水分关系的影响已在包括玉米、小麦、烟草、豆类和水稻等高等植物有了一定的研究[1319]。水稻具有比其他植物更高的氨同化能力，并且可以避免氨的毒性，或者表现出对氨态氮的生长偏好[20]，特别是在水分胁迫条件下[16]。在干旱胁迫条件下维持氮素供应时，水稻植株的水分吸收速率和生长状况都可以表明氮素营养会使水稻对干旱胁迫的耐受性增强[16,2122]。
盐碱胁迫是重要的非生物胁迫之一，对植物生长会产生复杂的影响。全球大约有8.31亿公顷的土壤正在受到盐碱胁迫的影响，其中，碱化土壤为4.34亿公顷，盐化土壤为3.97亿公顷[23]。土壤盐碱化在一些地区会对植物生长发育产生严重的影响。例如，中国东北地区70％以上的土地为碱性土[24]，有些pH值在10以上[25]，大多数植物由于遭受盐和碱（高pH）胁迫而难以生长。一些研究表明，碱性盐胁迫（NaHCO3和/或Na2CO3）和中性盐胁迫（NaCl和/或Na2SO4）是影响植物的两种不同类型的胁迫，并且它们应该分别被称为碱胁迫和盐胁迫[26]。目前对于盐碱胁迫的研究普遍强调NaCl等中性盐造成的影响 [27]，而对碱性盐的研究较少。在之前的研究中发现，盐碱胁迫可能会严重影响水稻[28]以及其他植物[2930]的氮素同化和/或吸收。因此，氮素的利用效率可能对水稻的盐碱性的研究十分重要。
武运粳7号水稻是江苏（武进）水稻研究所使用“嘉48/香糯9121/丙815”复合杂交育成的早熟晚粳品种。2000年武运粳7号相继通过江苏省、上海市和全国农作物品种审定委员会审定，成为上世纪90年代末期苏、沪、浙、皖单季晚粳的主栽品种[31]。武运粳7号具有丰产性高，覆盖范围广，应用面积大，推广速度快的特性，创造了同类品种之最[32]。在前期的实验室研究中，我们发现了武运粳7号水稻中一系列提高氮素利用效率的基因，如使用化学物质甲基磺酸乙酯（EMS）诱变并筛选出的硝态氮调控突变体[33]、存在蛋白互作而发挥硝酸盐吸收功能的OsNRT2.1和OsNAR2.1[34]、在硝酸盐从地下向地上部运输过程中起着重要作用的水稻高亲和硝酸盐转运蛋白基因OsNRT2.3a[35]等。但对于这些氮高效材料与干旱和盐害的互做效应不得而知。
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