氮營養對不同菠菜基因型草酸積累的影響及其機理研究

《氮營養對不同菠菜基因型草酸積累的影響及其機理研究》是依託浙江大學，由林鹹永擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：氮營養對不同菠菜基因型草酸積累的影響及其機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：林鹹永
• 項目類別：面上項目

項目摘要

草酸是一種植物體內普遍存在的成分，具有調節鈣離子平衡、抵禦各種生物和非生物脅迫等功能，但它又是蔬菜等植物性食品中的一種毒素和抗營養成分，長期食用高草酸蔬菜易導致鈣鎂缺乏症和腎結石等疾病。因此，降低草酸含量對於提高蔬菜的營養價值具有重要意義。菠菜是一種典型的草酸積累型蔬菜，氮營養是影響其草酸積累的重要因素。關於氮對蔬菜草酸積累的影響已有一些研究，但其機理尚不完全清楚，尤其是氮營養對不同基因型草酸積累的影響機制還少見報導。本項目以草酸積累明顯差異的2個菠菜基因型為材料，在研究不同供氮水平和形態下菠菜草酸積累的基因型差異及其機制的基礎上，採用氮吸收動力學、草酸合成前體物、硝酸還原酶和光呼吸抑制劑等試驗，進一步研究氮素營養影響不同基因型草酸積累的途徑及其機制，從而揭示氮營養對不同菠菜基因型草酸積累的影響及其機理，為採用遺傳育種和氮營養管理相結合的方法生產優質低草酸菠菜提供理論依據。

結題摘要

草酸普遍存在於植物體內，具有調節鈣離子平衡、抵禦各種生物和非生物脅迫等功能，但它又是蔬菜等植物性食品的抗營養成分，長期食用富含草酸的蔬菜不僅降低鈣、鎂和微量元素的有效性，而且增加人體患腎結石等疾病的風險。因此，闡明植物體內草酸代謝過程及調控機理，並採取適宜的措施降低草酸含量對於提高蔬菜的營養價值具有重要意義。菠菜是典型的草酸積累型蔬菜，氮營養是影響其草酸積累的重要因素。以往關於氮對蔬菜草酸積累的影響已有一些研究，但其機理尚不完全清楚。本項目以草酸積累有顯著差異的2個菠菜基因型為材料，按照計畫研究了氮素營養對不同菠菜基因型草酸積累的影響及其機理。結果表明：① 我國當前普遍種植的31個菠菜主栽品種對草酸的積累具有顯著的基因型差異，高積累品種草酸含量比低積累品種高1.2倍；② 在氮素短期吸收動力學試驗中，2個菠菜基因型葉片草酸含量和硝態氮吸收速率均隨著溶液硝態氮濃度的提高而增加，但在銨態氮為唯一氮源時草酸含量不受銨態氮濃度和吸收速率的影響；在硝態氮溶液中添加銨態氮時，草酸含量和硝態氮的吸收速率顯著降低，表明氮對2個菠菜基因型草酸含量的影響與其對硝態氮吸收速率的差異有關，混合氮源降低菠菜草酸含量是由於銨態氮對硝態氮吸收的抑制所造成；③ H-ATPase抑制劑顯著降低了2個菠菜基因型硝態氮吸收速率和葉片草酸的含量；硝酸還原酶和谷氨醯胺合成酶抑制劑也顯著降低了葉片草酸的含量，同時抑制了硝態氮的吸收速率。可見，不同菠菜基因型草酸含量不僅受氮素吸收的影響，而且與氮素的還原和同化過程密切相關；④ 飼餵乙醇酸、乙醛酸、抗壞血酸和異檸檬酸均顯著增加菠菜葉片草酸的含量，但在硝態氮為唯一氮源時抗壞血酸的效果更為明顯，在混合氮源時，四種合成前體對草酸含量的影響無顯著差異，表明乙醇酸、抗壞血酸裂解和異檸檬酸裂解途徑均涉及草酸的合成，但是不同供氮條件下草酸合成的主導途徑不同；⑤ 不同供氮條件下，乙醇酸氧化酶專一性抑制劑和三羧酸循環抑制劑均顯著降低了2個菠菜基因型葉片草酸含量；甘氨酸氧化抑制劑顯著增加了葉片草酸含量；添加光合磷酸化電子傳遞抑制劑、代謝解偶聯劑時，葉片草酸含量無顯著變化。表明光呼吸乙醇酸途徑也是菠菜體內草酸合成的主要途徑，葉片草酸的合成與三羧酸循環過程密切相關，但與光合磷酸化過程無直接關係。已發表（錄用）SCI論文6篇、中文核心論文2篇，授權發明專利1個，培養博士生2名，碩士生4名。