铁是植物生长发育必需的营养元素,参与植物体内一系列的生物反应,如光合作用、呼吸作用和固氮作用等重要的代谢过程。缺铁条件下,植物对铁的吸收有两种机制:依赖于三价铁螯合物还原酶的机制Ⅰ类的双子叶和非禾本科单子叶植物和依赖于植物根系分泌铁载体的机制Ⅱ类禾本科植物。缺铁会导致植物生长发育受阻,同时叶片表现出典型的的叶绿素含量降低。缺铁还可能造成其他营养元素的吸收和利用受阻,如大量元素氮,磷,钾等。梨树受到缺铁胁迫时,根际的H⁺-ATPase向根际分泌H⁺,造成土壤酸化,pH下降,三价铁溶解。并在三价铁螯合物还原酶的作用下,还原为二价铁,最后被二价铁转运体转运入梨树体内。随着H⁺的外排,细胞内外的电化学势发生变化,影响植物对NO₃⁺和K⁺吸收。而梨树对矿质元素的吸收,主要依赖于其砧木的吸收能力。因此,本文以梨树砧木杜梨为材料,研究其在缺铁胁迫下的氮代谢的调控机制。同时研究‘砀山酥梨’叶片中GA含量变化及其信号转导相关基因的表达的差异。试验以杜梨组培苗为材料,克隆出与铁吸收及氮代谢的相关基因;测定不同缺铁时间下,Fe（III）-螯合物还原酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶等的酶活,并通过荧光定量PCR技术,分析不同缺铁时间下,铁吸收和氮代谢相关基因表达的差异。同时以‘砀山酥梨’组织培养试管苗叶片为试材,测定不同程度缺铁胁迫下叶片内源GA含量;采用荧光定量PCR技术,分析GA信号转导相关基因的表达差异。1、杜梨组培快繁体系的建立,杜梨试管苗的最适初代培养基是MS+6-BA 2.5mg/L+IAA 0.15 mg/L+GA3 0.05 mg/L;最适增殖培养基是MS+6-BA 0.5 mg/L+IAA 0.6 mg/L+GA3 0.6 mg/L;最适生根培养基为1/2 MS+IBA 0.5 mg/L。2、通过基因克隆,得到铁贮藏蛋白的4个家族基因（Fer1、Fer2、Fer3和Fer4）,硝酸根离子低亲和转运系统3个家族基因（NRT1、NRT1.2和NRT1.3）,硝酸根离子高亲和转运系统基因NRT2,三价铁螯合物还原酶基因（FRO2）,硝酸还原酶基因NR、亚硝酸还原酶基因NIR,钾离子通道蛋白基因（SKOR、TP3和TP11）,铁氧还蛋白的3个家族基因（Fd1、Fd2和Fd3）,谷氨酸合成酶的2个家族基因（NADH-GOGAT、Fd-GOGAT）,H⁺-ATPase基因HA2,谷氨酰胺合成酶基因GILE,GA氧化酶基因GA2ox,共计得到21个基因的全长和1个基因的部分编码区。3、在缺铁处理前期,杜梨根中二价铁转运体基因IRT和三价铁螯合物还原酶基因FRO2表达量迅速上调,H⁺-ATPase基因HA2也随后响应,基因表达量上调。同时,根中也检测到三价铁螯合物还原酶活性的升高。根中硝酸根低亲和转运家族基因NRT1.3和NRT1.2在缺铁后期发挥作用,表达量上调,而低亲和家族基因NRT1和高亲和家族基因NRT2则对缺铁胁迫没有明显的响应关系。缺铁胁迫下根中钾离子通道蛋白基因SKOR表达量上调,而TP11和TP3则没有明显的响应关系。4、杜梨叶片中硝酸还原酶基因NR和酶活性均在缺铁胁迫后期,表达量下调;亚硝酸还原酶基因NIR在缺铁胁迫前期,基因表达水平上调,而亚硝酸还原酶酶活的应答模式则比较复杂。受缺铁胁迫的影响,谷氨酰胺合酶基因GILE表达量上调而谷氨酰胺合酶酶活GS却下降;依赖于NADH提供电子的谷氨酸合酶基因NADH-GOGAT在缺铁初期基因表达水平上调,而依赖于铁氧还蛋白提供电子的谷氨酸合酶基因Fd-GOGAT表达量与谷氨酸合酶酶活变化趋势一致,均下调,推测响应缺铁胁迫的关键基因为谷氨酸合酶基因。同时对铁氧还蛋白的家族基因Fd1、Fd2和Fd3的表达量进行分析,发现铁氧还蛋白基因表达量并没有下调。5、‘砀山酥梨’叶片中GA含量会随着缺铁程度加重而增加,但是GA2ox基因表达量并未随缺铁程度增加而上调;赤霉素受体GID1的4个等位基因相对表达量均会随缺铁程度加重而增加,其相对表达量都与赤霉素含量呈正相关;DELLA蛋白的4个等位基因中,仅DELLA1相对表达量会随着缺铁程度加重而逐渐上调,表明它对缺铁胁迫最敏感。同时,缺铁诱导了赤霉素的合成,但并没有促进活性赤霉素向非活性赤霉素的转化。