氮营养对楸树耐干旱胁迫影响及调控研究获新进展

时间:2017-08-22 来源:未知 作者:超级管理



正常供N及缺N环境下楸树耐干旱相关基因的表达特征
(a)ABA生物合成及信号转导基因。(b)氮代谢相关基因。(c)水孔蛋白基因家族。(d)抗氧化酶基因家族。
SN-D,正常供氮及干旱;SN-W,正常供N及湿润;DN-D,缺N及干旱;DN-W,缺N及湿润。


  楸树是我国北方重要珍贵用材树种,主要分布于半干旱半湿润地区,经常面临干旱和氮素匮乏的双重胁迫。我院林业所、林木遗传育种国家重点实验室王军辉课题组与西北农林科技大学张一副研究员合作,在前期解析两个楸树基因型对干旱-复水周期循环过程的生理响应及基因型差异的基础上(Environmental and Experimental Botany,dx.doi.org/10.1016/j.envexpbot.2017.02.016),近日又在氮营养对楸树耐干旱胁迫的影响及调控研究方面获得了新的进展。

  研究发现,在低N环境下,植株生物量和根系参数显著受干旱胁迫所抑制,而施N缓和了干旱对根系特别是直径<0.2mm细根的抑制。施N增加了瞬时水分利用效率(WUEi)。与低N环境相比,正常供N促进了干旱胁迫下楸树的渗透调节和抗氧化能力,游离脯氨酸含量、可溶性糖和SOD活性出现诱导性增加,而在低N环境下这些响应变化不显著。干旱对ABA的诱导在充分供N时更明显,ABA与JA、IAA表现出依赖于N素的协同作用。耐干旱胁迫基因包括ABA信号合成和转导基因、抗氧化酶基因和水孔蛋白基因(PIPs),其在干旱胁迫下的诱导表达大部分依赖于正常N营养,而在低N环境下受到限制。正常供N时,N利用效率和N代谢相关基因家族的转录水平在干旱下诱导增加,揭示了活跃的N代谢生理过程及C-N协同作用对楸树耐干旱胁迫的重要性。这些结果揭示了N营养调控楸树耐干旱胁迫的生理机制和分子基础,为干旱、氮素双重胁迫下的楸树人工林培育提供了理论依据。

  研究论文“Physiological and transcriptional responses of Catalpa bungei to drought stress under sufficient-and deficient-nitrogen conditions”发表于Tree Physiology上(doi:10.1093/treephys/tpx090)。师慧丽和麻文俊为共同第一作者,张一副研究员和王军辉研究员为共同通讯作者。研究工作得到了国家“十二五”科技支撑课题(2012BAD21B03)资助。