拟南芥NH4+超敏感突变体amos2对不同浓度NH4+和K+和K+的响应特性分析

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随着氮肥的过量施用、挥发及NH3/NH4+沉降量剧增,植物NH4+毒害问题越来越严重。过量的NH4+会抑制植物的生长,降低作物产量,甚至会造成生态系统中物种多样性的降低。外源较低的K+浓度会加剧高NH4+对植物的毒害作用,而提高K+浓度可缓解高NH4+对植物生长发育的毒害。已知拟南芥AMOS2位点可能在调节植物NH4+-K+平衡过程中有重要的作用,但突变体amos2各器官对不同浓度NH4+-K的响应特征尚不清楚,AMOS2位点在不同浓度NH4+和K+影响amos2生长发育过程中的功能也不明确。因此,本文以拟南芥Col-0和NH4+超敏感突变体amos2为研究材料,重点探讨了不同浓度NH4+和K+处理对amos2生理特性的影响及AMOS2位点在拟南芥NH4+-K+平衡过程中的作用。  首先,在较低外源K+浓度(0.6和1.2 mmol·L-1)下,30 mmol·L-1 NH4+使amos2的侧根数量减少85%~90%,超过对Col-0的2倍,且对amos2成熟根区和新生根区的侧根发育的抑制比Col-0更显著,但是高NH4+对Col-0和amos2新生根区侧根数量的抑制比成熟根区大。AMOS2突变导致的侧根发育的抑制现象在高NH4+处理的初期阶段就会显现,而且amos2侧根的发育对高NH4+的敏感可能与高NH4+条件下其侧根的延时发育有关。外源高浓度K+能更显著缓解高NH4+对amos2侧根数量和发育延时的抑制。因此,在低K+条件下,AMOS2位点可能在拟南芥抵抗高NH4+对侧根的抑制过程中发挥作用。  其次,外源供应0.6 mmol·L-1K+时,高NH4+对Col-0和amos2地上部鲜重均有显著抑制(抑制率59%和66%)。提高外源K+浓度更容易缓解高NH4+对Col-0地上部的抑制,外源5 mmol·L-1 K+对amos2地上部鲜重的恢复最显著。在本实验的条件下,高NH4+可以提高Col-0体内的叶绿素含量,减少amos2的叶绿素含量。高NH4+条件下,外源供应K+浓度为0.6 mmol·L-1时,amos2的主根长度是Col-0的1.8倍,与Col-0相比有明显的NH4+抗性,但这种显著抗性会随外源K+浓度的提高而消失。  再次,不同部位供NH4+对amos2各器官的影响程度有所不同,地上部接触NH4+是amos2叶片黄化、侧根数减少的主要原因,高NH4+对amos2的毒害症状主要来自地上部,因此amos2是一个叶源型NH4+超敏感突变体。  最后,正常生长条件下,AMOS2位点突变显著减少了拟南芥地上部Ca2+和Mg2+的含量和地下部Mg2+、Na+的含量。低K+高NH4+条件下amos2地下部的Ca2+和Mg2+的含量显著高于Col-0,但地上部Ca2+和Mg2+与Col-0几乎没有差异。高NH4+使amos2地上部的Na+含量明显高于Col-0。
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