不同小麦品种苗期氮利用效率评价及TaSPX1基因表达分析

摘要

培育氮素高效利用的小麦材料是提升氮素利用率和降低生产成本的有效方法，SPX基因家族在植物对氮的响应及逆境应答中起关键调控作用。本研究以20个小麦品种为供试材料，在低氮(0.05 mmol·L^-1)、正常氮(5 mmol·L^-1)和高氮(25 mmol·L^-1)三种氮浓度处理下进行苗期水培试验，测定不同浓度氮处理下小麦苗期的形态指标和生理指标，通过综合评价筛选出氮高效和氮低效小麦品种，并分析TaSPX1基因在不同氮利用效率小麦中的相对表达。结果表明，与正常氮处理相比，低氮处理下，不同小麦品种的最大根长、根干重、根冠比等7个指标均升高，且升幅较大；株高、地上部干重、叶绿素含量等6个指标均降低，其中叶绿素含量、株高和地上部干重降幅较大；各指标变异系数范围为3.16%～38.71%。高氮处理下，不同小麦品种最大根长、株高、根干重等8个指标均降低，其中叶绿素含量、最大根长和根干重降幅较大；根表面积、根体积、可溶性糖等5个指标均升高，根体积增幅最大，各指标变异系数范围为2.51%～36.53%。通过对13个指标主成分分析，低氮处理下3个主成分贡献率分别为54%、26%和12%,累积贡献率达到91%;高氮处理下3个主成分贡献率分别为64%、16%和9%,累积贡献率达到88%。利用隶属函数值进行综合评价和聚类分析，供试材料可分为四类：双高效型、低氮高效型、高氮高效型和双低效型。qRT-PCR分析表明，低氮胁迫下，在双高效型和低氮高效型材料中TaSPX1相对表达量上升，而高氮高效型和双低效型材料中TaSPX1相对表达量呈先上升后下降的趋势；高氮胁迫下，在双高效型和高氮高效型材料中TaSPX1基因相对表达量有所降低，而低氮高效型和双低效型材料中其相对表达量随着处理时间的增加而增加。

关键词

小麦 / 苗期 / 氮素 / 聚类分析 / TaSPX1

基金资助

中央引导地方科技发展资金项目(25ZYJA002); 甘肃省科技计划联合计划基金项目(24JRRA840); 现代寒旱特色农业种业攻关项目(ZYGG-2025-3,ZYGG-2025-12-3); 甘肃省重点人才项目(2023RCXM70); 甘肃省科技厅重点研发项目(25YFNA032); 甘肃省科技计划项目(24CXNA038); 甘肃省自然科学基金重点项目(24JRRA637); 甘肃省教育厅产业支撑计划项目(2021CYZC-12); 甘肃农业大学伏羲青年英才计划(Gaufx-03Y06,GAUfx-04Y011); 国重实验室开放基金项目(GSCS-2021-05)