花生结瘤起始因子基因鉴定及其对氮肥的响应

田丽彬刘译阳张佳蕾李荣冲崔 凤万书波李国卫*

(1.山东师范大学生命科学学院,山东 济南250014;2.山东省农业科学院生物技术研究中心/山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室,山东 济南250100)

氮是空气中含量最丰富的元素,约占空气总体积的78.1%,但通常情况下空气中的氮气不能直接被植物吸收利用,现代农业依赖工业氮肥提高作物产量。 近年来发现大量使用工业氮肥存在种种弊端,除成本高昂外,还会污染环境。 于是,经济环保的生物固氮越来越引发关注[1]。

生物固氮是解决农田生态环境污染、减少氮肥投入的可行性方法之一。 豆科植物与根瘤菌的共生固氮能力居各固氮体系榜首[2]。 固氮遗传通路中的重要组成成分结瘤起始因子NIN 是最早发现的与结瘤相关的转录因子,在结瘤早期发挥重要调节作用,同时发现NIN 的同源蛋白NLP(NIN-like protein)也与氮源利用有关[3-4]。 Schauser等[5-6]最早在豆科植物百脉根突变体中鉴定出NIN,发现它能调控根瘤菌感染线形成和原基细胞启动,随后在豌豆(Pisum sativum)中鉴定发现了NIN同源基因Sym35,又在拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)中发现众多NIN-like基因[7-10]。

花生是我国重要的油料作物,种植范围广泛。花生与根瘤菌互作形成根瘤,根瘤固氮是花生吸收利用氮的重要方式。 然而,生产中氮肥的过量使用形成氮阻遏效应,抑制根瘤的形成,限制固氮作用的发挥[11]。 研究结瘤起始因子基因及其对氮肥的响应对深入研究花生根瘤形成具有重要意义。因此,深入研究花生NIN基因家族及其在不同种植模式下对氮肥的响应,有利于了解结瘤因子在根瘤发育中的调控作用,进而明确其在花生根瘤固氮体系中的功能,为提高花生固氮能力和减轻氮肥投入提供科技支撑。……