«上一篇/Previous Article|本期目录/Table of Contents|下一篇/Next Article»

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:

第52卷

期数:

2024年第23期

页码:

100-107

栏目:

遗传育种与耕作栽培

出版日期:

2024-12-05

文章信息/Info

Title:

Effects of combined application of melatonin and nitrate nitrogen on osmotic regulation and nitrogen metabolism of tobacco under cadmium stress

作者:

江静兰¹; 郑聪²; 丹冬淳¹; 吴芳¹; 贾宏昉¹; 韩丹¹; 胡源博³; 张蔷¹; 邵惠芳¹

1.河南农业大学烟草学院，河南郑州 450046； 2.福建省南平市烟草公司浦城分公司，福建南平 353000； 3.河南农业大学资源与环境学院，河南郑州 450046

Author(s):

Jiang Jinglan; et al

关键词:

烟草; 硝态氮; 褪黑素; 镉胁迫; 氮代谢

Keywords:

-

分类号:

S572.01；S572.06

DOI:

-

文献标志码:

A

摘要:

为探究褪黑素和硝态氮配施对镉胁迫下烟草早期生长、渗透调节及氮代谢的影响，采用水培试验，在镉胁迫(20 μmol/L)下设置3个N水平，即10、5、0.1 mmol/L硝态氮，并对K326烟草品种喷施 100 μmol/L 褪黑素。结果表明，镉胁迫下褪黑素的施用提高了烟苗生物量，与Cd处理相比，高氮水平下外施褪黑素地上部和根系生物量分别增加了70.45%、275.00%，低氮水平下分别增加了65.22%、200.00%，其中地上部生物量随硝态氮浓度的降低而降低，分别为0.75、0.58、0.38 g。镉胁迫下烟苗叶绿素合成受到抑制，褪黑素和硝态氮的配施可有效促进叶绿素合成。与Cd处理相比，高氮处理下外施褪黑素进一步激活了脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白的渗透调节系统，分别提高了1484%、10.41%、6.70%。此外，褪黑素可显著降低烟叶硝酸盐的积累，显著增加总氮和氮素积累量，促进氮代谢，高氮处理可提高植物对硝态氮的吸收，促进总氮和叶片氮素的积累。与Cd处理相比，褪黑素的喷施可提高氮代谢酶活性，高氮水平下外施褪黑素NR、NiR、GS、GOGAT活性分别显著提高了20.61%、16.47%、29.60%、28.88%，低氮水平下外施褪黑素NR、GS、GOGAT分别提高了11.46%、15.32%、22.79%。褪黑素和硝态氮的配施上调了氮代谢相关基因的表达，与N5处理相比，高氮水平下外施褪黑素上调了氮代谢相关基因NtNIA1和NtGDH1的相对表达，低氮水平外施褪黑素下调了NtNIA1、NtGOGAT1、NtGDH1的相对表达。综上，在胁迫条件下，短期高氮处理可有效提高烟苗早生快发，褪黑素也能加速烟草幼苗的生长，并进一步提高烟草幼苗的氮代谢能力。

Abstract:

-

参考文献/References:

［1］邓小鹏，何莲，夏妍，等. 不同固化剂对土壤Cd的固化及烟草地上部Cd含量的影响［J］. 江苏农业科学，2017，45(3)：246-249.
［2］吕怡颖，郑元仙，王继明，等. 外源褪黑素对镉胁迫烟草幼苗的缓解效应［J］. 中国烟草科学，2023，44(4)：25-32.
［3］冯文静，高巍，孙苗苗，等. 茉莉酸甲酯对小麦幼苗生长及镉积累的影响［J］. 农业环境科学学报，2022，41(5)：933-942.
［4］李小雪，汪毅，许超，等. 氮素抑制剂对水稻吸收转运镉的影响［J］. 中国环境科学，2023，43(6)：3034-3041.
［5］Arnao M B，Hernández-Ruiz J. Melatonin：a new plant hormone and/or a plant master regulator？［J］. Trends in Plant Science，2019，24(1)：38-48.
［6］Arnao M B，Hernández-Ruiz J. Melatonin：plant growth regulator and/or biostimulator during stress？［J］. Trends in Plant Science，2014，19(12)：789-797.
［7］向君，樊利华，张楠楠，等. 施磷对干旱胁迫下箭竹根际土壤养分及微生物群落的影响［J］. 生态学报，2021，41(23)：9422-9431.
［8］Janas K M，Posmyk M M. Melatonin，an underestimated natural substance with great potential for agricultural application［J］. Acta Physiologiae Plantarum，2013，35(12)：3285-3292.
［9］Li X，Ahammed G J，Zhang X N，et al. Melatonin-mediated regulation of anthocyanin biosynthesis and antioxidant defense confer tolerance to arsenic stress in Camellia sinensis L.［J］. Journal of Hazardous Materials，2021，403：123922.
［10］Gong X Q，Shi S T，Dou F F，et al. Exogenous melatonin alleviates alkaline stress in Malus hupehensis Rehd. by regulating the biosynthesis of polyamines［J］. Molecules，2017，22(9)：1542.
［11］Meng J F，Xu T F，Wang Z Z，et al. The ameliorative effects of exogenous melatonin on grape cuttings under water-deficient stress：antioxidant metabolites，leaf anatomy，and chloroplast morphology［J］. Journal of Pineal Research，2014，57(2)：200-212.
［12］Siddiqui M H，Alamri S，Al-Khaishany M Y，et al. Exogenous melatonin counteracts NaCl-induced damage by regulating the antioxidant system，proline and carbohydrates metabolism in tomato seedlings［J］. International Journal of Molecular Sciences，2019，20(2)：353.
［13］Yamamoto H A，Mohanan P V. Effects of melatonin on paraquat or ultraviolet light exposure-induced DNA damage［J］. Journal of Pineal Research，2001，31(4)：308-313.
［14］Siddiqui M H，Alamri S，Nasir Khan M，et al. Melatonin and calcium function synergistically to promote the resilience through ROS metabolism under arsenic-induced stress［J］. Journal of Hazardous Materials，2020，398：122882.
［15］Wang P，Sun X，Li C，et al. Long-term exogenous application of melatonin delays drought-induced leaf senescence in apple［J］. Journal of Pineal Research，2013，54(3)：292-302.
［16］Wang P，Yin L H，Liang D，et al. Delayed senescence of apple leaves by exogenous melatonin treatment：toward regulating the ascorbate-glutathione cycle［J］. Journal of Pineal Research，2012，53(1)：11-20.
［17］Chu L C，Offenborn J N，Steinhorst L，et al. Plasma membrane calcineurin B-like calcium-ion sensor proteins function in regulating primary root growth and nitrate uptake by affecting global phosphorylation patterns and microdomain protein distribution［J］. New Phytologist，2021，229(4)：2223-2237.
［18］Trevisan S，Botton A，Vaccaro S，et al. Humic substances affect Arabidopsis physiology by altering the expression of genes involved in primary metabolism，growth and development［J］. Environmental and Experimental Botany，2011，74：45-55.
［19］Castro Marín I，Loef I，Bartetzko L，et al. Nitrate regulates floral induction in Arabidopsis，acting independently of light，gibberellin and autonomous pathways［J］. Planta，2011，233(3)：539-552.
［20］Liu W X，Zhang C J，Hu P J，et al. Influence of nitrogen form on the phytoextraction of cadmium by a newly discovered hyperaccumulator Carpobrotus rossii［J］. Environmental Science and Pollution Research International，2016，23(2)：1246-1253.
［21］潘维，徐茜茹，卢琪，等. 不同氮形态对镉胁迫下小白菜生长及镉含量的影响［J］. 植物营养与肥料学报，2017，23(4)：973-982.
［22］Cataldo D A，Maroon M，Schrader L E，et al. Rapid colorimetric determination of nitrate in plant tissue by nitration of salicylic acid［J］. Communications in Soil Science and Plant Analysis，1975，6(1)：71-80.
［23］全国烟草标准化技术委员会. 烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法：YC/T 159—2002［S］. 北京：中国标准出版社，2004.
［24］李玉静，冯雨晴，赵园园，等. 硝态铵态氮比例对不同氮效率烟草苗期氮素吸收及利用的影响［J］. 中国烟草学报，2023，29(1)：23-35.
［25］陈海宁，胡兆平，李新柱，等. 不同硝态氮含量的硝基复合肥对玉米苗期生长及光合特性的影响［J］. 中国农学通报，2014，30(9)：129-132.
［26］郭晖. 镉胁迫对小麦光合特性和根际土壤酶活性的影响［J］. 农业与技术，2022，42(16)：14-17.
［27］刘金秀，张松彦，周建. 镉胁迫对刺槐幼苗生长与光合生理特性的影响［J］. 林业科学研究，2023，36(3)：168-178.
［28］杨晓锋，姜永雷，蔺璟煜，等. 不同裂解温度生物炭对镉胁迫下烤烟生长特性和镉积累的影响［J］. 江苏农业科学，2023，51(9)：227-233.
［29］王金香，张阿良，秦敏，等. 镉胁迫对玉米幼苗光合特性及活性氧代谢的影响［J］. 天津农业科学，2023，29(1)：1-6.
［30］Luo B F，Du S T，Lu K X，et al. Iron uptake system mediates nitrate-facilitated cadmium accumulation in tomato (Solanum lycopersicum) plants［J］. Journal of Experimental Botany，2012，63(8)：3127-3136.
［31］Asif M，Zora S，Ceylan Y，et al. Nitrogen supply in combination of nitrate and ammonium enhances harnessing of elevated atmospheric CO₂ through improved nitrogen and carbon metabolism in wheat (Triticum aestivum)［J］. Crop and Pasture Science，2020，71(2)：101.
［32］杨夕. 水分胁迫下施加硝态氮对葡萄幼苗氮素代谢及相关酶的影响［D］. 石河子：石河子大学，2018：35-46.
［33］Tang W，Liang L，Li R L，et al. Effects of exogenous melatonin on the growth and cadmium accumulation of lettuce under cadmium-stress conditions［J］. Environmental Progress & Sustainable Energy，2023，42(2)：e14014.
［34］艾绍英，姚建武，黄小红，等. 蔬菜硝酸盐的还原转化特性研究［J］. 植物营养与肥料学报，2002，8(1)：40-43.
［35］李晨阳，孔祥强，董合忠. 植物吸收转运硝态氮及其信号调控研究进展［J］. 核农学报，2020，34(5)：982-993.
［36］王华美. 不同氮水平下外源褪黑素对大豆生长及氮同化能力的影响［D］. 大庆：黑龙江八一农垦大学，2021：59-63.
［37］谭玉娇，郭翠莲，王可，等. 不同铵硝比对烟株碳氮代谢酶活性及总糖、总氮含量的影响［J］. 江西农业学报，2022，34(4)：21-27.
［38］沈丽，石磊，王曼，等. 不同氮素形态对延边烤烟几种关键酶活性的影响［J］. 延边大学农学学报，2011，33(1)：25-29.
［39］王伟香，张锐敏，孙艳，等. 外源褪黑素对硝酸盐胁迫条件下黄瓜幼苗抗氧化系统的影响［J］. 园艺学报，2016，43(4)：695-703.
［40］梁喜欢. 烟草低氮胁迫下与氮相关的生理机制及基因表达量研究［D］. 南昌：江西农业大学，2020：34-48.
［41］周炎，杨惠娟，史宏志，等. 烟草硝酸还原酶基因NIA1启动子互作蛋白的筛选［J］. 中国烟草学报，2019，25(1)：116-121.
［42］张云. 吲哚乙酸及褪黑素对菊芋铝毒响应的调控作用［D］. 金华：浙江师范大学，2021：66-73.

相似文献/References:

[1]刘中威,杨铁钊,李洪臣,等.不同浓香型烟草品种（系）产量、质量比较分析[J].江苏农业科学,2013,41(04):90.
[2]国鸿蔷,谢艳红.膜下滴灌条件下不同水肥设计对烟草生长和产量的影响[J].江苏农业科学,2013,41(04):96.
[3]唐嘉成,兰艳丰,夏博,等.施用有机肥对防治烟草上向日葵列当的效果[J].江苏农业科学,2013,41(04):119.
[4]郑传刚.不同育苗方式烟苗生理指标与烟苗素质的相关性[J].江苏农业科学,2013,41(05):70.
　Zheng Chuangang.Correlation analysis of physical signs and quality of tobacco seedlings under different breeding styles[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(23):70.
[5]涂永高,韦克苏,张恒,等.EM菌及土壤活化剂在烟草上的施用效果[J].江苏农业科学,2014,42(12):123.
　Tu Yonggao,et al.Application effects of EM bacteria and soil activator on tobacco[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(23):123.
[6]陈绍凯,刘仁祥,李全鑫,等.不同烟草类型烟叶质体色素与化学成分分析[J].江苏农业科学,2013,41(06):291.
　Chen Shaokai,et al.Analysis of plastid pigment and chemical composition in leaves of different types of tobaccos[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(23):291.
[7]牛明芬,于海娇,武肖媛,等.猪粪秸秆高温堆肥过程中物质变化的研究[J].江苏农业科学,2014,42(09):291.
　Niu Mingfen,et al.Study on material changes during process of pig manure and straw composting[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(23):291.
[8]梁洪涛,孙明辉,苏慧清,等.框架式烟草散叶烘烤技术应用效果分析[J].江苏农业科学,2013,41(07):252.
　Liang Hongtao,et al.Application effect analysis of frame type scattered leaf curing technique[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(23):252.
[9]符勇,周忠发,王昆,等.基于贵州喀斯特高原山区的烟草种植适宜性研究[J].江苏农业科学,2014,42(09):92.
　Fu Yong,et al.Study on planting suitability of tobacco based on Guizhou karst mountain plateau[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(23):92.
[10]李晓君,王绍梅,谢艳兰,等.农杆菌渗透法转化烟草条件的优化[J].江苏农业科学,2014,42(09):45.
　Li Xiaojun,et al.Optimization of transformation conditions of tobacco by agrobacterium-mediated vacuum infiltration method[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(23):45.

备注/Memo

备注/Memo:

收稿日期：2023-12-02
基金项目：河南省科技攻关项目(编号：212102110066)。
作者简介：江静兰(1996—)，女，广西来宾人，硕士研究生，主要从事烟草生理生态研究。E-mail：JJL7375@126.com。
通信作者：邵惠芳，博士，教授，主要从事烟草加工工程与工艺、烟草质量评价研究。E-mail：shf.email@163.com。

常用功能

更新日期/Last Update: 2024-12-05