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作物杂志,2025, 第1期: 235–242 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.01.030

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

不同氮素形态配比对甜菜氮同化关键酶的影响

常晓1,2(), 张云龙1,2, 徐翎清1,2, 李佳佳1,2, 兴旺1,2, 刘大丽1,2()   

  1. 1国家甜菜种质中期库/黑龙江大学，150080，黑龙江哈尔滨
    2黑龙江大学省高校甜菜遗传育种重点实验室/黑龙江大学现代农业与生态环境学院，150080，黑龙江哈尔滨
  • 收稿日期:2023-05-07 修回日期:2023-12-05 出版日期:2025-02-15 发布日期:2025-02-12
  • 通讯作者: 刘大丽，研究方向为作物分子生物学，E-mail：daliliu_hlju@163.com
  • 作者简介:常晓，研究方向为甜菜氮代谢相关机理，E-mail：2798952272@qq.com
  • 基金资助:
    国家糖料产业技术体系项目(CARS-170102);黑龙江省自然科学基金(LH2023C090);甜菜种质资源安全保存(19230841);甜菜种质资源精准鉴定项目(19230709);普查甜菜资源繁种编目入库项目(19230801);甜菜分库运行服务(NCGRC-2023-017)

Effects of Different Nitrogen Form Ratio on Key Enzymes of Nitrogen Assimilation in Sugar Beet

Chang Xiao1,2(), Zhang Yunlong1,2, Xu Lingqing1,2, Li Jiajia1,2, Xing Wang1,2, Liu Dali1,2()   

  1. 1National Beet Medium-Term Gene Bank / Heilongjiang University, Harbin 150080, Heilongjiang, China
    2Key Laboratory of Sugar Beet Genetics and Breeding in Heilongjiang Province / College of Advanced Agriculture and Ecological Environment, Heilongjiang University, Harbin 150080, Heilongjiang, China
  • Received:2023-05-07 Revised:2023-12-05 Online:2025-02-15 Published:2025-02-12

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1

PDF (PC)

62

摘要：

甜菜生长发育对无机氮的吸收形态主要有2种，即铵态氮和硝态氮。不同的氮素形态在甜菜的生长过程中会产生不同的影响。以甜菜品种KWS8138为材料，设置6个不同氮素形态配比，在甜菜长出第1对真叶后的14、36、60 d进行表型和氮同化相关生理生化指标的测定。结果表明，硝酸还原酶（NR）活性与表型指标呈正相关，与谷氨酰胺合成酶（GS）活性呈负相关；谷氨酸脱氢酶（GDH）活性与叶绿素呈正相关，与NR活性呈负相关。在纯硝态氮供应下生长的甜菜根长和株高等表型均显著高于其他处理组。主成分及隶属函数分析发现，纯硝态氮供应下甜菜生长指标较好，综合得分（D值）为0.737。结果为不同氮素形态配比影响甜菜氮同化效率以及甜菜生长的相关调控机制提供了理论依据。

关键词: 甜菜, 铵硝比, 硝酸还原酶, 谷氨酰胺合成酶, 谷氨酸脱氢酶, 主成分分析

Abstract:

Ammonium nitrogen and nitrate nitrogen are two main absorption forms of inorganic nitrogen in the growth and development of sugar beet. The effects of different nitrogen forms on the growth of sugar beet were different. Six different nitrogen forms were established using the sugar beet variety KWS8138 as material, and phenotypic and physiological and biochemical indices were determined at 14, 36, and 60 days after the first pair of true leaves were grown. The results showed that nitrate reductase (NR) activity was positively correlated with phenotypic indexes and negatively correlated with glutamine synthetase (GS) activity. Glutamate dehydrogenase (GDH) activity was positively correlated with chlorophyll and negatively correlated with NR activity. The root length and plant height phenotypes of sugar beets grown with pure nitrate nitrogen supply were significantly higher than those in other treatment groups. Using principal component analysis, all metrics were analyzed for dimensionality reduction, using membership functions to obtain specific values, and a combination of the two led to the conclusion that the sugar beet growth index was better with pure nitrate supply, with a composite score (D value) of 0.737. These results provided a theoretical basis for the effect of different nitrogen form ratio on the efficiency of nitrogen assimilation of sugar beet and the relevant regulatory mechanism of sugar beet growth.

Key words: Sugar beet, Ammonium-nitrate ratio, Nitrate reductase, Glutamine synthetase, Glutamate dehydrogenase, Principal component analysis

图1

不同氮素形态配比下甜菜生长的各项指标 不同小写字母表示同一时期内不同处理间在P < 0.05有显著差异，下同。

表1

不同氮素形态配比对叶绿素含量的影响

处理
Treatment		 取样时间Sampling time
14 d 36 d 60 d
0:5 29.995±0.341b 7.146±0.029cd 6.699±0.231c
1:4 29.868±0.090ab 4.381±0.369d 4.237±0.361d
2:3 22.935±0.028c 10.956±0.005a 10.490±0.001a
3:2 31.388±0.354a 7.088±0.022c 6.692±0.161c
4:1 24.226±0.045c 8.795±0.184b 8.477±0.185b
5:0 6.349±0.025d 3.484±0.342e 3.415±0.349e

表2

不同氮素形态配比对甜菜可溶性蛋白含量的影响

部位
Part		 处理
Treatment		 取样时间Sampling time
14 d 36 d 60 d
叶Leaf 0:5 0.646±0.022c 2.470±0.020bc 1.885±0.135ab
1:4 0.984±0.063a 3.046±0.245ab 1.270±0.073cd
2:3 0.867±0.015b 3.136±0.098a 1.733±0.180b
3:2 0.952±0.008a 2.901±0.570abc 2.265±0.341a
4:1 0.867±0.015b 3.430±0.124a 1.568±0.201bc
5:0 0.697±0.027c 2.414±0.107c 1.059±0.179d
根Root 0:5 0.230±0.010cd 0.429±0.008a 0.244±0.001a
1:4 0.243±0.013bc 0.303±0.041b 0.237±0.007a
2:3 0.250±0.005abc 0.213±0.002c 0.255±0.018a
3:2 0.271±0.006a 0.242±0.034c 0.226±0.001a
4:1 0.258±0.009ab 0.307±0.031b 0.251±0.007a
5:0 0.218±0.014d 0.328±0.028b 0.253±0.008a

图2

不同氮素形态配比对甜菜NR活性的影响

图3

不同氮素形态配比对甜菜GDH活性的影响

图4

不同氮素形态配比对甜菜GS活性的影响

图5

各指标间的相关性分析 红色表示正相关关系，蓝色表示负相关关系；“*”表示P < 0.05显著相关，“**”表示P < 0.01显著相关，“***”表示P < 0.001显著相关。

表3

各指标的主成分分析

指标Index PC1 PC2 PC3 PC4
叶干重Leaf dry weight 0.929 -0.128 -0.005 0.257
叶鲜重Leaf fresh weight 0.923 0.237 -0.206 0.183
叶饱和重Leaf saturation weight 0.918 0.220 -0.083 0.254
根鲜重Root fresh weight 0.883 -0.345 -0.013 -0.191
株高Plant height 0.836 0.167 0.320 0.092
叶绿素含量Chlorophyll content 0.705 0.303 -0.470 -0.056
根干重Root dry weight 0.428 -0.752 0.262 -0.299
茎粗Stem diameter 0.617 -0.678 -0.043 -0.173
根长Root length 0.374 0.524 0.516 -0.279
GDH活性GDH activity -0.035 0.515 0.348 -0.463
GS活性GS activity -0.113 0.214 -0.828 0.084
NR活性NR activity 0.271 0.334 0.518 0.384
可溶性蛋白含量Soluble protein content -0.419 -0.347 0.368 0.674
贡献率Contribution rate (%) 42.312 16.935 14.768 9.481
累计贡献率
Accumulated contribution rate (%)		 42.312 59.247 74.015 83.496
因子权重Factors weight 0.423 0.169 0.148 0.095

图6

不同氮素形态配比下甜菜各指标的主成分分析

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