赤霉素對根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗氮代謝與吸收的影響.pdf

園藝學報， 2018， 45 (10 )： 1917 1928. Acta Horticulturae Sinica doi： 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0863； http： /www. ahs. ac. cn 1917 收稿日期 ： 2018 06 07； 修回日期 ： 2018 09 29 基金項目 ： 國家自然科學基金項目（ 31801908） ；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項資金項目（ CARS-25-C-01） ；國家重點研發(fā)計劃項目（ 2016YFD0201006） ；中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程項目（ CAAS-ASTIP-IVFCAAS） ；農(nóng)業(yè)部園藝作物生物學與種質創(chuàng)制重點實驗室項目 * 共同第一作者 Co-first author * 通信作者 Author for correspondence（ E-mail： yuxianchangcaas.cn； liyansucaas.cn） 赤霉素對根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗氮代謝與吸收的影響 白龍強1,2,*，劉玉梅1,3,*，慕 英1，賀超興1，閆 妍1，謝丙炎1，于賢昌1,*，李衍素1,*（1中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，北京 100081；2山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院，山西太谷 030801；3菏澤學院農(nóng)業(yè)與生物工程學院，山東菏澤 274000） 摘 要： 為了探討赤霉素（ GA）對根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗氮（ N）吸收的影響機理，以營養(yǎng)液栽培的中農(nóng) 26黃瓜為試材，研究了根施 GA3對根區(qū)亞低溫（ 16 ）脅迫下幼苗硝態(tài)氮（ NO3-N）吸收速率、 N 代謝關鍵酶活性、 NO3-N 與總游離氨基酸含量、 NO3-N 轉運蛋白（ NRT）和 N 代謝酶的編碼基因表達的影響。結果表明，在根區(qū)亞低溫條件下，與未施用 GA3的對照相比，施用 5 mol · L-1GA3使黃瓜幼苗根系的15NO3-吸收速率顯著提高， CsNRT1 基因的表達水平也主要呈逐步增加的趨勢，同時硝酸還原酶（ NR） 、谷氨酰胺合成酶（ GS）和谷氨酸合成酶（ GOGAT）活性與相應的編碼基因的表達水平也主要呈逐步增加的趨勢，而 NO3-N 和總游離氨基酸含量呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢。表明外源 GA3通過促進 N 代謝，增加 N 需求的方式，提高了黃瓜在根區(qū)亞低溫下的 N 吸收速率。 關鍵詞： 黃瓜；根區(qū)亞低溫；赤霉素；氮代謝；氮吸收 中圖分類號： S 642.2 文獻標志碼： A 文章編號： 0513-353X（ 2018） 10-1917-12 Effects of Gibberellin on Nitrogen Metabolism and Uptake of Cucumber Under Suboptimal Root-zone Temperature BAI Longqiang1,2,*， LIU Yumei1,3,*， MU Ying1， HE Chaoxing1， YAN Yan1， XIE Bingyan1， YU Xianchang1,*， and LI Yansu1,*（1Institute of Vegetables and Flowers， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081， China；2College of Horticulture， Shanxi Agricultural University， Taigu， Shanxi 030801， China；3College of Agricultural and Biological Engineering， Heze University， Heze， Shandong 274000， China） Abstract： In the present study， we aimed to investigate the role of exogenous gibberellin（ GA） on regulation of nitrate uptake in cucumber（ Cucumis sativus L.） under suboptimal root-zone temperature. Cucumber seedlings with two true leaves were exposed to root-zone temperature（ 16 ） in the presence/ absence of 5 mol · L-1GA3. The time course of nitrate influx， expression pattern of nitrate transporter（ NRT） ， nitrate reductase（ NR） ， glutamine synthetase（ GS） ， and glutamate synthetase（ GOGAT） Bai Longqiang， Liu Yumei， Mu Ying， He Chaoxing， Yan Yan， Xie Bingyan， Yu Xianchang， Li Yansu. Effects of gibberellin on nitrogen metabolism and uptake of cucumber under suboptimal root-zone temperature. 1918 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (10)： 1917 1928. coding genes， and enzymes activities of NR， GS， and GOGAT， tissue NO3-N and total free amino acid concentration were quantified. The results showed that application of exogenous GA3increased the 15NO3-influx and CsNRT1 gene expression gradually and simultaneously improved the activity and gene expression of key enzymes in N assimilation. Exogenous GA3decreased the contents of NO3-N and total free amino acid firstly， but subsequently increased their concentration with time. These results indicate that enhancement of nitrate acquisition capacity of cucumber by GA3application under suboptimal root-zone temperature may due to its positive effects on N assimilation， which clears the negative feedback signal of N-metabolites. Keywords： cucumber； suboptimal root-zone temperature； gibberellin； nitrogen metabolism； nitrogen uptake 中國北方地區(qū)日光溫室和塑料大棚冬春季節(jié)栽培的黃瓜（ Cucumis sativus L.）長期處于亞低溫環(huán)境（劉玉梅， 2006） ，引起光合作用下降，生長遲緩，產(chǎn)量和品質降低。已有的研究主要集中在低溫脅迫對黃瓜光合作用的影響及相應調控等方面（艾希珍 等， 2006；吳秀和陸曉民， 2015） 。然而，植物根系對溫度變化也異常敏感（范愛武 等， 2004） 。根區(qū)低溫抑制根系生長，并降低對水分和礦質元素的吸收運輸能力，進而影響地上部的生長發(fā)育（任志雨和王秀峰， 2002；孫世君 等， 2017） 。氮（ N）是植物生長發(fā)育和品質形成所需的重要元素。低溫脅迫下，黃瓜對 N 素吸收與同化能力降低，造成 N 素營養(yǎng)的相對缺乏（ Tachibana， 1982； Yan et al.， 2012） 。 赤霉素 （ gibberellins， GA） 作為植物生長的必需激素之一， 不僅能調控植物生長發(fā)育過程 （ Davière & Achard， 2013；劉金秋 等， 2016） ，還在植物抵御低溫、干旱、鹽等非生物脅迫中發(fā)揮重要作用（ Achard et al.， 2008a， 2008b） 。前人研究發(fā)現(xiàn)，單獨使用 GA3或與其他植物生長調節(jié)劑配合使用可促進作物的 N 吸收（ Nowak， 1991；袁金蕊 等， 2012） 。在鹽脅迫下，外源 GA3處理顯著提高了芥菜葉片中 N 的含量，增加了芥菜對鹽脅迫的耐受性（ Khan et al.， 2002） 。有研究發(fā)現(xiàn)， GA3處理8 d，促進了根區(qū)亞低溫逆境下黃瓜幼苗的生長，并顯著提高了根系 NO3-N 吸收速率，增加了植株體內 N 積累量 （ Bai et al.， 2016； 白龍強 等， 2016） 。 本試驗中通過研究 GA3處理后黃瓜幼苗 NO3-N吸收速率、 N 代謝關鍵酶活性、 NO3-N 含量、總游離氨基酸含量、硝態(tài)氮轉運蛋白（ NRT）與 N 代謝關鍵酶基因表達的動態(tài)變化，探討 GA3影響根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗 NO3-N 吸收的作用機理，為利用植物生長調節(jié)物質緩解亞低溫對黃瓜生長的不利影響提供理論依據(jù)。 1 材料與方法 1.1 試材培養(yǎng)與處理 供試黃瓜品種為中農(nóng) 26 。在日光溫室內用花盆砂培育苗，營養(yǎng)液澆灌。營養(yǎng)液中大量元素為： Ca(H2PO4)20.17 mmol · L-1， Ca(NO3)21.5 mmol · L-1， K2SO41.5 mmol · L-1， MgSO40.33 mmol · L-1，KNO312 mmol · L-1（ Migocka et al.， 2013） ，微量元素參照郭世榮（ 2007）的配方配制。晝 /夜溫度17 29 /13 18 ，光照（光量子通量密度） 250 1 000 mol · m-2 · s-1，日均 500 mol · m-2· s-1。幼苗生長至二葉一心時，選取生長一致的幼苗移栽到含 50 L 全營養(yǎng)液的塑料盆中，每盆 30 株，用充氣機給營養(yǎng)液充氧， 并轉入人工氣候室內 （光量子通量密度 350 mol · m-2· s-1， 光周期晝 /夜 12 h/12 h，氣溫 25 /15 ）進行試驗。營養(yǎng)液溫度通過恒溫循環(huán)水浴器（ GDH-0506，賽福，寧波）控白龍強，劉玉梅，慕 英，賀超興，閆 妍，謝丙炎，于賢昌，李衍素 . 赤霉素對根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗氮代謝與吸收的影響 . 園藝學報， 2018， 45 (10)： 1917 1928. 1919 制。 黃瓜幼苗在根區(qū)（ 16.0 ± 0.5）亞低溫（任志雨和王秀峰， 2002）預處理 2 d 后，在上午 11： 00進行外源 GA3處理（ + GA3） ，以不加 GA3的為對照。根據(jù)前期試驗結果，將營養(yǎng)液中的 GA3濃度設置為 5 mol · L-1。每處理重復 3 次。在處理 0、 4、 6 和 24 h 時進行取樣和測定。 1.2 測定項目與測定方法 組織硝態(tài)氮含量與總游離氨基酸含量參照 Silveira 等（ 2012）的方法測定；硝酸還原酶（ NR）活性采用活體法測定（趙世杰 等， 2002） ；谷氨酰胺合成酶（ GS）和谷氨酸合成酶（ GOGAT）活性參照（趙全志 等， 2008）的方法測定；根系瞬時15NO3-吸收速率參照 Garnett 等（ 2013）的方法測定。 利用已報道的擬南芥 GS（ Taira et al.， 2004）和 GOGAT（ Ishizaki et al.， 2010）蛋白序列，采用 BLAST 程序在黃瓜基因組數(shù)據(jù)庫（ http： /www.icugi.org/）檢索其相似序列。用 Clustal X 軟件將黃瓜 GS/GOGAT 候選蛋白分別與 Uniprot 數(shù)據(jù)庫（ http： /www.uniprot.org/）中的植物 GS/GOGAT的蛋白序列進行比對。將黃瓜的 GS 基因分別命名為 CsGLN1-1（黃瓜基因組 ID， Csa3M304140） 、CsGLN1-2（ Csa5M410730） 、 CsGLN1-3（ Csa7M420690）和 CsGLN2（ Csa3M150160） ， GOGAT 基因命名為 CsGLT（ Csa3M603580）和 CsGLU（ Csa3M821030） 。采用 RNAprep pure Plant Kit 提取樣品總 RNA，利用 Fast Quant RT Kit 獲得用于 qPCR 的 cDNA。采用 SuperReal PreMix Plus（ SYBR Green） Kit，在 MX3000P 熒光定量 PCR 儀（ Agilent Technologies Stratagene，德國）上進行 qPCR。試劑盒購自天根生化科技（北京）有限公司。所得數(shù)據(jù)按 2-Ct法（ Bubner & Baldwin， 2004）計算目的基因的相對表達量。內參基因 Actin， NRT 編碼基因（ Migocka et al.， 2013） 、 NR 基因（ Reda et al.，2011） 、 GS 和 GOGAT 編碼基因的特異性引物利用 Primer Premier 5（ Lalitha， 2000）設計（表 1） 。 采用 DPS v7.05（ Refine Information Tech. Co.， LtD，杭州）軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析， LSD 法檢驗差異顯著性。用 GraphPad Prism 6 軟件（ GraphPad Software， inc.，美國）對數(shù)據(jù)進行作圖。 表 1 qPCR 引物 Table 1 Primers for qPCR 基因 Gene 上游引物（ 5 3） Forward primer 下游引物（ 5 3） Reverse prime CsNR1 CGCCATTCTCTCGGACAAA TTACTGGAGCCAAGTGAGGATTAG CsNR2 TACTGGTGCTGGTGTTTCTGGT GATTCCGATTTCTCCCTTGTGA CsNR3 GTCATCGCCCAAAGCAGTTAC TCCTCCGAAGAAAGACCAAATC CsGLN1-1 CCTTCGGTCGTGACATCGT TGCTCCATTCCAATCTCCCT CsGLN1-2 TGGTGTCTACATTAGCGGCATT CGAGCGACCCACAGTTCATC CsGLN1-3 TCACGAGAGGAGGTTGACTGG TCCCGAAGTAGCCTTTGCC CsGLN2 TTCTGAATCTGTCTCTTCGCCA TGATACTTGCTGTTTCGTGCTTT CsGLT GGGCACCAGGAAGCAGC AACAAGGTCCGCCTCTATTATTT CsGLU TCTGTTTGTGGGCGTGTAGC GATTGTTCATTCCAGGCGTAAG CsNRT1.1 TCATTGGTGTCGGTTTAGTTCTGT TGATAGCCCTGTGCTCATTGTT CsNRT1.2A CGTGTGCGAAGAAGCGAGT CAACGACCCCTTTATGCCA CsNRT1.2B ACATCTCGTTCTCCCAGTTGC TGAAATCAGCCGACCCTAAA CsNRT1.3 ACTTTTCATCAGAGAAGCACCG CACACAGCGAGTAGCCAATAGA CsNRT1.4A CGTTGTCACTTGGGTTCTTTG GTTTGGGTTTCTGTGGCTTG CsNRT1.4B CGACACAACTACCCTACCGATA GCTGAAACCAAGAAACTACTGATG CsNRT1.5A TGTTTACATTCTCAGTGTCGCAG TCAGTCGCCTTTAGCATACTTTAG CsNRT1.5B CAACCAAATCAAGCCTCACAG CGTTAGTCGGAAAATCTCTACAGT CsNRT1.8 GATGATGACGGAAAGGAAAGC CAAAGCCAGATTGGGAGCA CsActin TTCTGGTGATGGTGTGAGTC GGCAGTGGTGGTGAACATG Bai Longqiang， Liu Yumei， Mu Ying， He Chaoxing， Yan Yan， Xie Bingyan， Yu Xianchang， Li Yansu. Effects of gibberellin on nitrogen metabolism and uptake of cucumber under suboptimal root-zone temperature. 1920 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (10)： 1917 1928. 圖 1 根區(qū)亞低溫下 GA3對黃瓜幼苗根系15NO3-吸收速率的影響* 表示同一時間 + GA3與對照差異顯著（ P < 0.05） 。 Fig. 1 Time course of 15NO3-uptake rate in response to GA3treatment in cucumber roots under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between + GA3and the control plant（ P < 0.05） . 2 結果與分析 2.1 GA3處理對根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗15NO3-吸收速率與 NRT 基因表達的影響 圖 1 顯示，受日變化節(jié)律影響，在根區(qū)亞低溫條件下，對照與 GA3處理的黃瓜幼苗根系15NO3-吸收速率總體呈先下降后升高的變化趨勢。另一方面，處理與對照的差值呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢： 與對照相比， GA3處理的幼苗15NO3-吸收速率在處理后 4 h 時高出 18.5%， 6 h 時高出 23.1%， 24 h 時高出 25.3%，表明 GA3處理提高了根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗的 N 吸收速率。 如圖 2 所示，利用 qPCR 方法研究了根區(qū)亞低溫下黃瓜根系中 NRT 基因對 GA3響應的動態(tài)變化，在 GA3處理后 4 h 時 CsNRT1.2A、 圖 2 根區(qū)亞低溫下 GA3對黃瓜幼苗根系 CsNRT1 基因表達的影響 Fig. 2 Time course of CsNRT1 gene expression in response to GA3treatment in cucumber roots under suboptimal root-zone temperature 白龍強，劉玉梅，慕 英，賀超興，閆 妍，謝丙炎，于賢昌，李衍素 . 赤霉素對根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗氮代謝與吸收的影響 . 園藝學報， 2018， 45 (10)： 1917 1928. 1921 CsNRT1.4A、 CsNRT1.4B 和 CsNRT1.5A 的表達量與對照相比顯著上調； 6 h 時 CsNRT1.2A、 CsNRT1.4B、CsNRT1.5A 和 CsNRT1.8 表達量顯著上調； 24 h 時 CsNRT1.1、 CsNRT1.2B、 CsNRT1.3、 CsNRT1.4B、CsNRT1.5A 和 CsNRT1.8 表達量顯著上調。 2.2 GA3處理對根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗 N 代謝關鍵酶活性及其基因表達的影響 在黃瓜幼苗根系中，硝酸還原酶（ NR）活性在 GA3處理后 6 h 無明顯變化， 24 h 時顯著高于對照。谷氨酰胺合成酶（ GS）對 GA3的響應較早，其活性在處理后 6 h 時就顯著高于對照。谷氨酸合成酶（ GOGAT）對 GA3的響應最早，其活性從處理后 4 h 起始終高于對照。在葉片中， 3 種酶的活性在 GA3處理后與對照相比差異不大（圖 3） 。 圖 3 根區(qū)亞低溫下 GA3對黃瓜幼苗根系和葉片中 NR、 GS 和 GOGAT 活性的影響 * 表示同一時間 + GA3與對照差異顯著（ P < 0.05） 。 Fig. 3 Time course of activity of NR， GS and GOGAT in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between + GA3and the control plant（ P < 0.05） . Bai Longqiang， Liu Yumei， Mu Ying， He Chaoxing， Yan Yan， Xie Bingyan， Yu Xianchang， Li Yansu. Effects of gibberellin on nitrogen metabolism and uptake of cucumber under suboptimal root-zone temperature. 1922 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (10)： 1917 1928. 利用 qPCR 方法從基因表達水平研究了 N 代謝酶對 GA3的響應。如圖 4 所示，在黃瓜幼苗根系中， GA3處理后 24 h 時 CsNR1 和 CsNR2 表達量顯著高于對照， CsNR3 的表達未發(fā)生變化；其他時間 3 個基因表達量變化不大或顯著下調。在葉片中， CsNR1 和 CsNR2 分別在處理后 4 h 和 6 h 時上調，在其他時間均下調； GA3處理后 CsNR3 表達量持續(xù)升高。 圖 4 根區(qū)亞低溫下 GA3對黃瓜幼苗根系和葉片中 NR 的編碼基因表達的影響 * 表示同一時間 + GA3與對照差異顯著（ P < 0.05） 。 Fig. 4 Time course of CsNR genes expression in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between + GA3and the control plant（ P < 0.05） . 如圖 5 所示，在黃瓜幼苗根系中， GA3處理后 4 h 時 GS 的編碼基因 CsGLN1-3 的表達量上調為對照的 2 倍； 6 h 時 4 個 GS 的編碼基因表達水平均低于對照； 24 h 時 CsGLN1-2 與 CsGLN2 高于對照。在葉片中， GA3處理后 4 h 時 CsGLN1-2、 CsGLN1-3 與 CsGLN2 的表達量較高，隨后逐漸降低；24 h 時 CsGLN1-1 的表達量上調為對照的 2 倍。 白龍強，劉玉梅，慕 英，賀超興，閆 妍，謝丙炎，于賢昌，李衍素 . 赤霉素對根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗氮代謝與吸收的影響 . 園藝學報， 2018， 45 (10)： 1917 1928. 1923 圖 5 根區(qū)亞低溫下 GA3對黃瓜幼苗根系和葉片中 GS 的編碼基因表達的影響 * 表示同一時間 + GA3與對照差異顯著（ P < 0.05） 。 Fig. 5 Time course of CsGLN genes expression in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between + GA3and the control plant（ P < 0.05） . 圖 6 顯示， GOGAT 的編碼基因 CsGLT 和 CsGLU 在黃瓜幼苗根中的表達變化規(guī)律相類似，在GA3處理后呈現(xiàn)先下降后升高的變化趨勢，在 24 h 時 CsGLU 的表達量上調為對照的 3.3 倍。在葉片中， CsGLT 的表達水平在 GA3處理后逐漸升高； CsGLU 的表達量在處理后 4 h 時上調，隨后下降，并顯著低于對照。 Bai Longqiang， Liu Yumei， Mu Ying， He Chaoxing， Yan Yan， Xie Bingyan， Yu Xianchang， Li Yansu. Effects of gibberellin on nitrogen metabolism and uptake of cucumber under suboptimal root-zone temperature. 1924 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (10)： 1917 1928. 圖 6 根區(qū)亞低溫下 GA3對黃瓜幼苗根系和葉片中 GOGAT 的編碼基因表達的影響 * 表示同一時間 + GA3與對照差異顯著（ P < 0.05） 。 Fig 6 Time course of CsGLT and CsGLU expression in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between + GA3and the control plant（ P < 0.05） . 2.3 根區(qū)亞低溫下黃瓜組織硝態(tài)氮和總游離氨基酸含量對 GA3的響應 黃瓜幼苗根中硝態(tài)氮含量在 GA3處理后 4 h 時顯著降低，隨后逐漸升高，在 24 h 時顯著高于對照；葉片中硝態(tài)氮含量與對照無顯著差異（圖 7） 。 圖 7 根區(qū)亞低溫下 GA3對黃瓜幼苗根系和葉片中硝態(tài)氮含量的影響 * 表示同一時間 + GA3與對照差異顯著（ P < 0.05） 。 Fig. 7 Time course of NO3-N concentration in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between + GA3and the control plant（ P < 0.05） . 白龍強，劉玉梅，慕 英，賀超興，閆 妍，謝丙炎，于賢昌，李衍素 . 赤霉素對根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗氮代謝與吸收的影響 . 園藝學報， 2018， 45 (10)： 1917 1928. 1925 根和葉片中的總游離氨基酸含量在 GA3處理后均呈現(xiàn)出先下降后升高的變化規(guī)律，在 6 h 時均顯著低于對照， 24 h 時均顯著高于對照（圖 8） 。 圖 8 根區(qū)亞低溫下 GA3對黃瓜幼苗根系和葉片中總游離氨基酸含量的影響 * 表示同一時間 + GA3與對照差異顯著（ P < 0.05） 。 Fig. 8 Time course of total free amino acid concentration in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between + GA3and the control plant（ P < 0.05） . 3 討論 硝態(tài) N（ NO3-N）是旱地作物的主要 N 源形式。植物對 NO3-N 的吸收，體內轉運，以及在細胞內的分布等過程都需要 NRT1 和 /或 NRT2 基因家族編碼的硝酸根轉運蛋白的參與（ Kiba et al.，2011） 。 NO3-N 作為一種儲存形式可在植物體內大量儲存，但只有轉化為有機 N 才能被進一步利用。NR 是硝酸根還原為銨根的限速酶， GS 與 GOGAT 則是植物銨同化的關鍵酶（湯丹丹 等， 2017） 。本研究中，在根區(qū)亞低溫條件下， GA3處理后的黃瓜幼苗中 N 吸收及代謝相關的同一家族基因的不同變體呈現(xiàn)出不同的表達趨勢， 例如 NRT1 家族的基因在各個時間點被上調和下調的基因各不相同，這可能與同一基因家族的不同成員之間存在的功能冗余有關（ Cai et al.， 2012） 。但是表達水平變化較大的基因， 如葉片中的 CsNR3 和 CsGLT， 可能在相應的生理過程中發(fā)揮主要作用 （楊琳 等， 2016） 。 NRT 基因表達水平的高低決定了根系硝酸根吸收能力的強弱（ Kiba et al.， 2011） 。在本研究中，GA3處理引起的黃瓜根中 CsNRT1 的表達水平主要呈逐步增加的趨勢，與15NO3-吸收速率增加的趨勢一致。外界信號，如 NO3-，可快速誘導植物 NRT 基因的表達，例如擬南芥 AtNRT1.1、 AtNRT2.1和 AtNRT2.2 的表達在受到 NO3-信號刺激 20 30 min 內即可被誘導，在 3 12 h 后達到峰值，之后逐漸下降（ Zhuo et al.， 1999； Krapp & Daniel-Vedele， 2014） 。本試驗中， GA3處理后 24 h 時有 6個 CsNRT1 基因的表達量高于對照。之前的研究發(fā)現(xiàn)，在根區(qū)亞低溫條件下， GA3處理后 8 d 時全部 9 個 CsNRT1 基因的表達量均高于對照 （ Bai et al.， 2016） 。 表明 GA3可能并非通過直接誘導 CsNRT基因的表達而調控根區(qū)亞低溫下黃瓜的硝態(tài)氮吸收。 NR、 GS 與 GOGAT 的活性大小表征了 N 代謝活動的強弱。 溫度顯著影響植物 N 同化酶的活性。黃瓜、番茄等作物的 N 代謝酶活性隨處理溫度下降而降低（姚娟 等， 2013；劉國英， 2014） 。本研究中發(fā)現(xiàn)，外源 GA3在提高黃瓜幼苗15NO3-吸收速率和 CsNRT1 基因表達水平的同時，也增強了 N代謝酶的活性與編碼的基因表達水平，表明外源 GA3刺激了根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗的 N 代謝過程。Bai Longqiang， Liu Yumei， Mu Ying， He Chaoxing， Yan Yan， Xie Bingyan， Yu Xianchang， Li Yansu. Effects of gibberellin on nitrogen metabolism and uptake of cucumber under suboptimal root-zone temperature. 1926 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (10)： 1917 1928. 這與 GA3對芥菜和大豆 N 代謝酶的影響（ Nowak， 1991； Khan et al.， 2002）基本一致。前人的研究表明， GA 信號對擬南芥的 N 代謝酶活性與基因表達沒有直接調控作用（ Bouton et al.， 2002） ，而是通過影響光合產(chǎn)物作用于 N 代謝酶活性（ Zhang et al.， 2011） 。在之前的研究中發(fā)現(xiàn)， GA3可緩解根區(qū)亞低溫對黃瓜葉片的光合作用的抑制， 并增加 C骨架向 N代謝過程的分配 （白龍強 等， 2016） ，這可能是 GA3提高黃瓜 N 代謝酶活性的原因。 N 代謝加強，對 N 素的需求也會相應增加。組織中的 NO3-N 和總游離氨基酸含量在 GA3處理后的短時間（ 4 h）內顯著下降，表明 GA3刺激了黃瓜對 N 素的需求（ Vidmar et al.， 2000） 。植物根系硝態(tài)氮吸收受到體內 N 水平的反饋調節(jié)，例如逆境造成植物生長減弱時，游離氨基酸含量升高，進而負調節(jié) NO3-的吸收（ Rodgers & Barneix， 1993） 。另外，在硝酸還原酶活性缺失的擬南芥突變體 G'4-3 植株中，植株組織總 N 含量低于野生型植株，而15NO3-吸收速率卻高于野生型植株（ Lejay et al.， 1999） 。因此，外源 GA3可能通過降低組織 N 水平，解除反饋抑制的方式調控根區(qū)亞低溫下黃瓜幼苗的 NO3-吸收。這與在根區(qū)亞低溫下利用 N 代謝關鍵酶抑制劑增加黃瓜幼苗 NO3-N 和游離氨基酸含量抑制了 GA3對 N 吸收速率的正調控作用的結果（ Bai et al.， 2016）一致。 4 結論 根區(qū)亞低溫脅迫下，外源 GA3能夠提高黃瓜 N 代謝酶活性，增強 N 代謝能力，進而促進根系 N吸收速率。 References Ai Xi-zhen， Wang Xiu-feng， Cui Zhi-feng， Wang Zhen-lin. 2006. Effect of calcium on photo