小白菜硝酸盐累积机理研究
蔬菜在其组织及液泡内累积了大量的硝酸盐，对人体的健康构成了危害。如能从蔬菜自身出发降低其组织及液泡内硝酸盐含量，则不仅能提高蔬菜的品质，还能提高硝态氮肥的利用率。
实验选择了两个硝酸盐含量显著不同的小白菜品种上海青(低硝酸盐累积品种)及亮白叶1号(高硝酸盐累积品种)作为供试对象，测定了这两个品种小白菜的生物量、光合能力、碳氮含量、硝态氮吸收量、不同器官(叶片、叶柄及根系)组织及液泡硝酸盐含量、硝酸还原酶活性(NRA)及其基因的相对表达量。实验还测定了氮亏缺条件下不同器官组织硝酸盐含量变化情况、叶片及根系亚细胞(液泡及细胞质)硝酸盐含量变化情况以及叶片NRA变化情况。探讨硝酸盐在不同品种小白菜体内不同器官的分布、调配及同化规律，希望能为蔬菜硝酸盐累积研究提供理论基础。
实验结果如下。
亮白叶1号单株生物量仅较上海青大2.8％。上海青叶片SPAD值和光合速率分别较亮白叶1号高12％和5％。亮白叶1号单位干重含氮量较上海青大6.6％，其单位纯氮产生的干物量较上海青小。上海青单位干重含碳量较亮白叶1号大5.4％。上海青具有较高的光合速率，能为氮的同化提供较多的碳架和能量，其氮的利用效率较亮白叶1号高。
叶片、叶柄及根系液泡硝酸盐活度分别是组织硝酸盐含量的4.6、2.0和7.4倍，液泡硝酸盐活度远高于细胞质硝酸盐活度。亮白叶1号叶片、叶柄、根系液泡硝酸盐活度分别是上海青的2.4、1.7和4.3倍。不同器官组织硝酸盐含量呈叶柄>叶片>根系，而液泡硝酸盐活度则不存在显著差异。
亮白叶1号单位鲜重吸收的硝态氮较上海青高12.7％，但两品种差异不显著。上海青叶片、叶柄及根系NRA分别较亮白叶1号大34％、161％及32％，上海青具有较高的硝态氮还原能力。两品种硝酸盐累积差异主要取决于NRA的差异。
小白菜各器官NRA呈现叶片>根系>叶柄，硝酸还原酶主要在叶片中工作。
用简并引物在两品种小白菜叶片中分别扩得一条887 bp的片段，Genebank登寻号分别为DQ082868和DQ082869，这两片段同源性达97％。其序列经比对与油菜(Brassica napus L)的两个硝酸盐还原酶基因(D38219和D38220)同源性达97％和87％，表明这一片段可能即为硝酸还原酶的一个基因(Nial)的片断。比对结果表明，供试两品种小白菜体内存在两个硝酸还原酶基因Nial和Nia2。
Real-time PCR结果表明，上海青在叶片、叶柄及根系中Nial相对表达量分别是亮白叶1号的3.4、4.2及2.8倍，Nia2是亮白叶1号的8.6、2.5及1.2倍，上海青硝酸还原酶mRNA表达能力较亮白叶1号强。Nial在叶片的表达量平均分别是叶柄及根系的3.8和2.1倍，呈现叶片>根系>叶柄，变化规律与硝酸还原酶活性相同；Nia2在叶片的表达量平均分别是叶柄及根系的3.8和15.0倍，呈现叶片>叶柄>根系。两基因的结果均表明，硝酸还原酶基因主要在叶片表达和累积。
上海青叶片、叶柄与根系中Nia2表达量分别是Nial表达量的4.8、3.7和0.4倍；亮白叶1号叶片、叶柄与根系中Nia2表达量分别是Nial表达量的1.9、6.1和1.0倍。说明Nia2在叶片与叶柄中的表达量均显著大于Nial，其表达能力在地上部较Nial强。
小白菜组织及液泡硝酸盐含量随氮饥饿时间急剧下降，而细胞质硝酸盐活度及叶片硝酸还原酶活性则基本维持稳定。亮白叶1号组织硝酸盐含量下降速度较上海青慢，氮亏缺第一和二天亮白叶l号分别下降了31％和66％，而上海青则分别下降了36％和73％。各器官下降速度呈现根系>叶片>叶柄，叶柄是小白菜组织硝酸盐的储存库。
综合全文研究内容可得以下结论。
两品种小白菜组织及液泡硝酸盐含量存在显著差异。低硝酸盐含量品种小白菜上海青其光合能力、硝酸还原酶基因表达量及酶活性均较高硝酸盐累积品种亮白叶1号大，硝酸盐还原能力差异是决定这两个品种硝酸盐累积差异的主要原因。小白菜不同器官组织硝酸盐含量差异可能由不同器官的功能与结构决定。品种间及器官间Nia表达量均存在显著差异，Nial表达量与NRA正相关，累积于小白菜体内的硝态氮是可再利用的。当小白菜没有外来氮源供应时，其根系和叶柄组织硝态氮逐渐被调配到叶片中；贮藏于液泡内的硝态氮逐渐被释放至细胞质内，维持了叶片NRA的相对稳定。不同品种在氮亏缺时体内硝酸盐下降速率不同，这可能是由硝酸还原酶活性及硝酸盐含量差异引起的。
小白菜;硝酸盐含量;液泡硝酸盐活度;硝酸还原酶
南京农业大学
硕士
植物营养学
陈巍;沈其荣
2006
中文
S143.12;S634.3;S606
51
2007-07-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）