夏玉米花后葉片衰老差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究及氮素調(diào)控.pdf

1、試驗(yàn)于2013-2014年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)黃淮海區(qū)域玉米技術(shù)創(chuàng)新中心(N36°18′，E117°12′)和山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)選用中早熟高產(chǎn)玉米品種登海618為試驗(yàn)材料。試驗(yàn)地土壤中全氮、速效磷和有效鉀的含量分別為1.03g·kg-1，43.05mg·kg-1和78.91mg·kg-1。試驗(yàn)設(shè)置四個施氮處理，分別按每公頃0kg(N0)、180kg(N1)、360kg(N2)和540kg(N3)純氮施用氮肥，其中拔

2、節(jié)期和大口期分別施用50％。每個處理設(shè)三個小區(qū)，每個小區(qū)面積為3×15m。其它管理按照標(biāo)準(zhǔn)大田管理標(biāo)準(zhǔn)施用。利用差異蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，系統(tǒng)的分析了玉米葉片花后衰老過程中蛋白質(zhì)組的變化規(guī)律，氮素對玉米葉片蛋白質(zhì)組的影響以及氮素對葉片花后衰老的調(diào)控作用。主要結(jié)果如下:
　　1.氮素對產(chǎn)量及生理特性的影響
　　氮素處理對玉米產(chǎn)量存在顯著的影響，在0-360kg·hm-2施氮范圍內(nèi)，玉米產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加，當(dāng)施氮量達(dá)到540kg

3、·hm-2時(shí)，玉米產(chǎn)量反而顯著下降。在0-360kg·hm-2施氮范圍內(nèi)，玉米產(chǎn)量的增加的主要原因是穗粒數(shù)和千粒重隨施氮量的增加而顯著增加。本試驗(yàn)中玉米產(chǎn)量在N2處理下達(dá)到最高，為13914.6kg·hm-2，比N0、N1和N3分別高出27.9％、3.9％和11.3％。
　　氮素對玉米葉片葉綠素的含量有顯著的影響，在0-360kg·hm-2施氮范圍內(nèi)，玉米葉片葉綠素的含量在整個衰老過程中隨施氮量的增加顯著增加，而在施氮量達(dá)到540

4、kg·hm-2時(shí)顯著下降。各施氮處理相比，葉綠素含量在三個時(shí)期下均呈現(xiàn)N2＞N1＞N3＞N0。開花期，N2處理下葉片葉綠素含量分別比N1、N3、N0高2.4％、3.3％和3.5％;花后20天，N2處理下葉片葉綠素含量分別比N1、N3、N0高0.8％、2.0％和7.5％;花后40天，N2處理下葉片葉綠素含量分別比N1、N3、N0高3.9％、9.1％和15.2％。
　　葉片光合性能的變化規(guī)律與葉綠素含量的變化規(guī)律一致?；ê箅S玉米葉片的

5、衰老，各施氮處理下氣孔導(dǎo)度(Gs)均呈下降趨勢，而胞間CO2濃度(Ci)均呈上升趨勢。在N0、N1和N2處理下，葉片凈光合速率(Pn)均呈下降趨勢，而在N3處理下，葉片凈光合速率在花后20天有一個明顯的上升趨勢，而到了花后40天又迅速下降。相同時(shí)期各施氮處理相比較，N2處理下葉片凈光合速率和氣孔導(dǎo)度最高在衰老過程中仍能保持較高的水平，且胞間CO2濃度最低。
　　在0-360kg·hm-2施氮范圍內(nèi)，玉米葉片保護(hù)酶的活性隨施氮量的增

6、加顯著增加，而膜脂過氧化程度顯著降低，延緩了衰老。而在施氮量為540kg·hm-2時(shí)，葉片衰老酶的活性有所下降，膜脂過氧化程度有所升高。
　　2.氮素對花后葉片蛋白質(zhì)組的影響
　　本試驗(yàn)鑒定出玉米葉片中71個“氮素調(diào)控蛋白”，且這些蛋白的表達(dá)量在施氮后以上調(diào)為主。通過數(shù)據(jù)庫搜索及蛋白質(zhì)功能分類分析，這71個蛋白被分成能量相關(guān)蛋白、防御相關(guān)蛋白、蛋白合成相關(guān)蛋白、初級代謝相關(guān)蛋白、轉(zhuǎn)錄相關(guān)蛋白、蛋白目的及儲存相關(guān)蛋白、次級代謝

7、相關(guān)蛋白、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)蛋白、細(xì)胞生長分裂相關(guān)蛋白和未知蛋白等十大類。各類蛋白所占比例分別為56.3％、11.3％、5.6％、4.2％、4.2％、4.2％、2.8％、1.4％、1.4％和8.5％。氮素對玉米葉片蛋白質(zhì)組的調(diào)控作用主要通過對玉米葉片中能量相關(guān)蛋白、防御相關(guān)蛋白和蛋白合成相關(guān)蛋白的調(diào)控來實(shí)現(xiàn)的。
　　3.衰老對花后葉片蛋白質(zhì)組的影響及氮素調(diào)控
　　本試驗(yàn)成功鑒定出32個“衰老相關(guān)蛋白”。通過數(shù)據(jù)庫搜索及蛋白質(zhì)功能分

8、類分析，這32個蛋白被分成能量相關(guān)蛋白、防御相關(guān)蛋白、初級代謝相關(guān)蛋白、細(xì)胞生長分裂相關(guān)蛋白、蛋白合成相關(guān)蛋白、轉(zhuǎn)錄相關(guān)蛋白、蛋白目的及儲存相關(guān)蛋白、次級代謝相關(guān)蛋白和未知蛋白等九大類。各類蛋白所占比例分別為50％、12.5％、9.4％、3.1％、3.1％、3.1％、3.1％、3.1％和12.5％。這表明在衰老過程對玉米葉片蛋白質(zhì)組的影響是多方面的。我們從32個“衰老相關(guān)蛋白”中，首次發(fā)現(xiàn)并鑒定出玉米葉片中29個“氮素調(diào)控衰老相關(guān)蛋白”