赤霉素对根区亚低温下黄瓜幼苗氮代谢与吸收的影响.pdf

园艺学报， 2018， 45 10 1917– 1928. Acta Horticulturae Sinica doi 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0863； http //www. ahs. ac. cn 1917 收稿日期 2018– 06– 07； 修回日期 2018– 09– 29 基金项目 国家自然科学基金项目（ 31801908） ；国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目（ CARS-25-C-01） ；国家重点研发计划项目（ 2016YFD0201006） ；中国农业科学院科技创新工程项目（ CAAS-ASTIP-IVFCAAS） ；农业部园艺作物生物学与种质创制重点实验室项目 * 共同第一作者 Co-first author ** 通信作者 Author for correspondence（ E-mail ； ） 赤霉素对根区亚低温下黄瓜幼苗氮代谢与吸收的影响 白龙强1,2,*，刘玉梅1,3,*，慕 英1，贺超兴1，闫 妍1，谢丙炎1，于贤昌1,**，李衍素1,**（1中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081；2山西农业大学园艺学院，山西太谷 030801；3菏泽学院农业与生物工程学院，山东菏泽 274000） 摘 要 为了探讨赤霉素（ GA）对根区亚低温下黄瓜幼苗氮（ N）吸收的影响机理，以营养液栽培的‘中农 26’黄瓜为试材，研究了根施 GA3对根区亚低温（ 16 ℃）胁迫下幼苗硝态氮（ NO3--N）吸收速率、 N 代谢关键酶活性、 NO3--N 与总游离氨基酸含量、 NO3--N 转运蛋白（ NRT）和 N 代谢酶的编码基因表达的影响。结果表明，在根区亚低温条件下，与未施用 GA3的对照相比，施用 5 μmol L-1GA3使黄瓜幼苗根系的15NO3-吸收速率显著提高， CsNRT1 基因的表达水平也主要呈逐步增加的趋势，同时硝酸还原酶（ NR） 、谷氨酰胺合成酶（ GS）和谷氨酸合成酶（ GOGAT）活性与相应的编码基因的表达水平也主要呈逐步增加的趋势，而 NO3--N 和总游离氨基酸含量呈现先下降后上升的变化趋势。表明外源 GA3通过促进 N 代谢，增加 N 需求的方式，提高了黄瓜在根区亚低温下的 N 吸收速率。 关键词 黄瓜；根区亚低温；赤霉素；氮代谢；氮吸收 中图分类号 S 642.2 文献标志码 A 文章编号 0513-353X（ 2018） 10-1917-12 Effects of Gibberellin on Nitrogen Metabolism and Uptake of Cucumber Under Suboptimal Root-zone Temperature BAI Longqiang1,2,*， LIU Yumei1,3,*， MU Ying1， HE Chaoxing1， YAN Yan1， XIE Bingyan1， YU Xianchang1,**， and LI Yansu1,**（1Institute of Vegetables and Flowers， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081， China；2College of Horticulture， Shanxi Agricultural University， Taigu， Shanxi 030801， China；3College of Agricultural and Biological Engineering， Heze University， Heze， Shandong 274000， China） Abstract In the present study， we aimed to investigate the role of exogenous gibberellin（ GA） on regulation of nitrate uptake in cucumber（ Cucumis sativus L.） under suboptimal root-zone temperature. Cucumber seedlings with two true leaves were exposed to root-zone temperature（ 16 ℃） in the presence/ absence of 5 μmol L-1GA3. The time course of nitrate influx， expression pattern of nitrate transporter（ NRT） ， nitrate reductase（ NR） ， glutamine synthetase（ GS） ， and glutamate synthetase（ GOGAT） Bai Longqiang， Liu Yumei， Mu Ying， He Chaoxing， Yan Yan， Xie Bingyan， Yu Xianchang， Li Yansu. Effects of gibberellin on nitrogen metabolism and uptake of cucumber under suboptimal root-zone temperature. 1918 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 10 1917– 1928. coding genes， and enzymes activities of NR， GS， and GOGAT， tissue NO3--N and total free amino acid concentration were quantified. The results showed that application of exogenous GA3increased the 15NO3-influx and CsNRT1 gene expression gradually and simultaneously improved the activity and gene expression of key enzymes in N assimilation. Exogenous GA3decreased the contents of NO3--N and total free amino acid firstly， but subsequently increased their concentration with time. These results indicate that enhancement of nitrate acquisition capacity of cucumber by GA3application under suboptimal root-zone temperature may due to its positive effects on N assimilation， which clears the negative feedback signal of N-metabolites. Keywords cucumber； suboptimal root-zone temperature； gibberellin； nitrogen metabolism； nitrogen uptake 中国北方地区日光温室和塑料大棚冬春季节栽培的黄瓜（ Cucumis sativus L.）长期处于亚低温环境（刘玉梅， 2006） ，引起光合作用下降，生长迟缓，产量和品质降低。已有的研究主要集中在低温胁迫对黄瓜光合作用的影响及相应调控等方面（艾希珍 等， 2006；吴秀和陆晓民， 2015） 。然而，植物根系对温度变化也异常敏感（范爱武 等， 2004） 。根区低温抑制根系生长，并降低对水分和矿质元素的吸收运输能力，进而影响地上部的生长发育（任志雨和王秀峰， 2002；孙世君 等， 2017） 。氮（ N）是植物生长发育和品质形成所需的重要元素。低温胁迫下，黄瓜对 N 素吸收与同化能力降低，造成 N 素营养的相对缺乏（ Tachibana， 1982； Yan et al.， 2012） 。 赤霉素 （ gibberellins， GA） 作为植物生长的必需激素之一， 不仅能调控植物生长发育过程 （ Davire Achard， 2013；刘金秋 等， 2016） ，还在植物抵御低温、干旱、盐等非生物胁迫中发挥重要作用（ Achard et al.， 2008a， 2008b） 。前人研究发现，单独使用 GA3或与其他植物生长调节剂配合使用可促进作物的 N 吸收（ Nowak， 1991；袁金蕊 等， 2012） 。在盐胁迫下，外源 GA3处理显著提高了芥菜叶片中 N 的含量，增加了芥菜对盐胁迫的耐受性（ Khan et al.， 2002） 。有研究发现， GA3处理8 d，促进了根区亚低温逆境下黄瓜幼苗的生长，并显著提高了根系 NO3--N 吸收速率，增加了植株体内 N 积累量 （ Bai et al.， 2016； 白龙强 等， 2016） 。 本试验中通过研究 GA3处理后黄瓜幼苗 NO3--N吸收速率、 N 代谢关键酶活性、 NO3--N 含量、总游离氨基酸含量、硝态氮转运蛋白（ NRT）与 N 代谢关键酶基因表达的动态变化，探讨 GA3影响根区亚低温下黄瓜幼苗 NO3--N 吸收的作用机理，为利用植物生长调节物质缓解亚低温对黄瓜生长的不利影响提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 试材培养与处理 供试黄瓜品种为‘中农 26’ 。在日光温室内用花盆砂培育苗，营养液浇灌。营养液中大量元素为 CaH2PO420.17 mmol L-1， CaNO321.5 mmol L-1， K2SO41.5 mmol L-1， MgSO40.33 mmol L-1，KNO312 mmol L-1（ Migocka et al.， 2013） ，微量元素参照郭世荣（ 2007）的配方配制。昼 /夜温度17 29 ℃ /13 18 ℃，光照（光量子通量密度） 250 1 000 μmol m-2 s-1，日均 500 μmol m-2 s-1。幼苗生长至二叶一心时，选取生长一致的幼苗移栽到含 50 L 全营养液的塑料盆中，每盆 30 株，用充气机给营养液充氧， 并转入人工气候室内 （光量子通量密度 350 μmol m-2 s-1， 光周期昼 /夜 12 h/12 h，气温 25 ℃ /15 ℃）进行试验。营养液温度通过恒温循环水浴器（ GDH-0506，赛福，宁波）控白龙强，刘玉梅，慕 英，贺超兴，闫 妍，谢丙炎，于贤昌，李衍素 . 赤霉素对根区亚低温下黄瓜幼苗氮代谢与吸收的影响 . 园艺学报， 2018， 45 10 1917– 1928. 1919 制。 黄瓜幼苗在根区（ 16.0 0.5）℃亚低温（任志雨和王秀峰， 2002）预处理 2 d 后，在上午 11 00进行外源 GA3处理（ GA3） ，以不加 GA3的为对照。根据前期试验结果，将营养液中的 GA3浓度设置为 5 μmol L-1。每处理重复 3 次。在处理 0、 4、 6 和 24 h 时进行取样和测定。 1.2 测定项目与测定方法 组织硝态氮含量与总游离氨基酸含量参照 Silveira 等（ 2012）的方法测定；硝酸还原酶（ NR）活性采用活体法测定（赵世杰 等， 2002） ；谷氨酰胺合成酶（ GS）和谷氨酸合成酶（ GOGAT）活性参照（赵全志 等， 2008）的方法测定；根系瞬时15NO3-吸收速率参照 Garnett 等（ 2013）的方法测定。 利用已报道的拟南芥 GS（ Taira et al.， 2004）和 GOGAT（ Ishizaki et al.， 2010）蛋白序列，采用 BLAST 程序在黄瓜基因组数据库（ http //www.icugi.org/）检索其相似序列。用 Clustal X 软件将黄瓜 GS/GOGAT 候选蛋白分别与 Uniprot 数据库（ http //www.uniprot.org/）中的植物 GS/GOGAT的蛋白序列进行比对。将黄瓜的 GS 基因分别命名为 CsGLN1-1（黄瓜基因组 ID， Csa3M304140） 、CsGLN1-2（ Csa5M410730） 、 CsGLN1-3（ Csa7M420690）和 CsGLN2（ Csa3M150160） ， GOGAT 基因命名为 CsGLT（ Csa3M603580）和 CsGLU（ Csa3M821030） 。采用 RNAprep pure Plant Kit 提取样品总 RNA，利用 Fast Quant RT Kit 获得用于 qPCR 的 cDNA。采用 SuperReal PreMix Plus（ SYBR Green） Kit，在 MX3000P 荧光定量 PCR 仪（ Agilent Technologies Stratagene，德国）上进行 qPCR。试剂盒购自天根生化科技（北京）有限公司。所得数据按 2-ΔΔCt法（ Bubner Baldwin， 2004）计算目的基因的相对表达量。内参基因 Actin， NRT 编码基因（ Migocka et al.， 2013） 、 NR 基因（ Reda et al.，2011） 、 GS 和 GOGAT 编码基因的特异性引物利用 Primer Premier 5（ Lalitha， 2000）设计（表 1） 。 采用 DPS v7.05（ Refine Ination Tech. Co.， LtD，杭州）软件对数据进行方差分析， LSD 法检验差异显著性。用 GraphPad Prism 6 软件（ GraphPad Software， inc.，美国）对数据进行作图。 表 1 qPCR 引物 Table 1 Primers for qPCR 基因 Gene 上游引物（ 5′– 3′） Forward primer 下游引物（ 5– 3′） Reverse prime CsNR1 CGCCATTCTCTCGGACAAA TTACTGGAGCCAAGTGAGGATTAG CsNR2 TACTGGTGCTGGTGTTTCTGGT GATTCCGATTTCTCCCTTGTGA CsNR3 GTCATCGCCCAAAGCAGTTAC TCCTCCGAAGAAAGACCAAATC CsGLN1-1 CCTTCGGTCGTGACATCGT TGCTCCATTCCAATCTCCCT CsGLN1-2 TGGTGTCTACATTAGCGGCATT CGAGCGACCCACAGTTCATC CsGLN1-3 TCACGAGAGGAGGTTGACTGG TCCCGAAGTAGCCTTTGCC CsGLN2 TTCTGAATCTGTCTCTTCGCCA TGATACTTGCTGTTTCGTGCTTT CsGLT GGGCACCAGGAAGCAGC AACAAGGTCCGCCTCTATTATTT CsGLU TCTGTTTGTGGGCGTGTAGC GATTGTTCATTCCAGGCGTAAG CsNRT1.1 TCATTGGTGTCGGTTTAGTTCTGT TGATAGCCCTGTGCTCATTGTT CsNRT1.2A CGTGTGCGAAGAAGCGAGT CAACGACCCCTTTATGCCA CsNRT1.2B ACATCTCGTTCTCCCAGTTGC TGAAATCAGCCGACCCTAAA CsNRT1.3 ACTTTTCATCAGAGAAGCACCG CACACAGCGAGTAGCCAATAGA CsNRT1.4A CGTTGTCACTTGGGTTCTTTG GTTTGGGTTTCTGTGGCTTG CsNRT1.4B CGACACAACTACCCTACCGATA GCTGAAACCAAGAAACTACTGATG CsNRT1.5A TGTTTACATTCTCAGTGTCGCAG TCAGTCGCCTTTAGCATACTTTAG CsNRT1.5B CAACCAAATCAAGCCTCACAG CGTTAGTCGGAAAATCTCTACAGT CsNRT1.8 GATGATGACGGAAAGGAAAGC CAAAGCCAGATTGGGAGCA CsActin TTCTGGTGATGGTGTGAGTC GGCAGTGGTGGTGAACATG Bai Longqiang， Liu Yumei， Mu Ying， He Chaoxing， Yan Yan， Xie Bingyan， Yu Xianchang， Li Yansu. Effects of gibberellin on nitrogen metabolism and uptake of cucumber under suboptimal root-zone temperature. 1920 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 10 1917– 1928. 图 1 根区亚低温下 GA3对黄瓜幼苗根系15NO3-吸收速率的影响* 表示同一时间 GA3与对照差异显著（ P 0.05） 。 Fig. 1 Time course of 15NO3-uptake rate in response to GA3treatment in cucumber roots under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between GA3and the control plant（ P 0.05） . 2 结果与分析 2.1 GA3处理对根区亚低温下黄瓜幼苗15NO3-吸收速率与 NRT 基因表达的影响 图 1 显示，受日变化节律影响，在根区亚低温条件下，对照与 GA3处理的黄瓜幼苗根系15NO3-吸收速率总体呈先下降后升高的变化趋势。另一方面，处理与对照的差值呈现逐渐增加的趋势 与对照相比， GA3处理的幼苗15NO3-吸收速率在处理后 4 h 时高出 18.5， 6 h 时高出 23.1， 24 h 时高出 25.3，表明 GA3处理提高了根区亚低温下黄瓜幼苗的 N 吸收速率。 如图 2 所示，利用 qPCR 方法研究了根区亚低温下黄瓜根系中 NRT 基因对 GA3响应的动态变化，在 GA3处理后 4 h 时 CsNRT1.2A、 图 2 根区亚低温下 GA3对黄瓜幼苗根系 CsNRT1 基因表达的影响 Fig. 2 Time course of CsNRT1 gene expression in response to GA3treatment in cucumber roots under suboptimal root-zone temperature 白龙强，刘玉梅，慕 英，贺超兴，闫 妍，谢丙炎，于贤昌，李衍素 . 赤霉素对根区亚低温下黄瓜幼苗氮代谢与吸收的影响 . 园艺学报， 2018， 45 10 1917– 1928. 1921 CsNRT1.4A、 CsNRT1.4B 和 CsNRT1.5A 的表达量与对照相比显著上调； 6 h 时 CsNRT1.2A、 CsNRT1.4B、CsNRT1.5A 和 CsNRT1.8 表达量显著上调； 24 h 时 CsNRT1.1、 CsNRT1.2B、 CsNRT1.3、 CsNRT1.4B、CsNRT1.5A 和 CsNRT1.8 表达量显著上调。 2.2 GA3处理对根区亚低温下黄瓜幼苗 N 代谢关键酶活性及其基因表达的影响 在黄瓜幼苗根系中，硝酸还原酶（ NR）活性在 GA3处理后 6 h 无明显变化， 24 h 时显著高于对照。谷氨酰胺合成酶（ GS）对 GA3的响应较早，其活性在处理后 6 h 时就显著高于对照。谷氨酸合成酶（ GOGAT）对 GA3的响应最早，其活性从处理后 4 h 起始终高于对照。在叶片中， 3 种酶的活性在 GA3处理后与对照相比差异不大（图 3） 。 图 3 根区亚低温下 GA3对黄瓜幼苗根系和叶片中 NR、 GS 和 GOGAT 活性的影响 * 表示同一时间 GA3与对照差异显著（ P 0.05） 。 Fig. 3 Time course of activity of NR， GS and GOGAT in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between GA3and the control plant（ P 0.05） . Bai Longqiang， Liu Yumei， Mu Ying， He Chaoxing， Yan Yan， Xie Bingyan， Yu Xianchang， Li Yansu. Effects of gibberellin on nitrogen metabolism and uptake of cucumber under suboptimal root-zone temperature. 1922 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 10 1917– 1928. 利用 qPCR 方法从基因表达水平研究了 N 代谢酶对 GA3的响应。如图 4 所示，在黄瓜幼苗根系中， GA3处理后 24 h 时 CsNR1 和 CsNR2 表达量显著高于对照， CsNR3 的表达未发生变化；其他时间 3 个基因表达量变化不大或显著下调。在叶片中， CsNR1 和 CsNR2 分别在处理后 4 h 和 6 h 时上调，在其他时间均下调； GA3处理后 CsNR3 表达量持续升高。 图 4 根区亚低温下 GA3对黄瓜幼苗根系和叶片中 NR 的编码基因表达的影响 * 表示同一时间 GA3与对照差异显著（ P 0.05） 。 Fig. 4 Time course of CsNR genes expression in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between GA3and the control plant（ P 0.05） . 如图 5 所示，在黄瓜幼苗根系中， GA3处理后 4 h 时 GS 的编码基因 CsGLN1-3 的表达量上调为对照的 2 倍； 6 h 时 4 个 GS 的编码基因表达水平均低于对照； 24 h 时 CsGLN1-2 与 CsGLN2 高于对照。在叶片中， GA3处理后 4 h 时 CsGLN1-2、 CsGLN1-3 与 CsGLN2 的表达量较高，随后逐渐降低；24 h 时 CsGLN1-1 的表达量上调为对照的 2 倍。 白龙强，刘玉梅，慕 英，贺超兴，闫 妍，谢丙炎，于贤昌，李衍素 . 赤霉素对根区亚低温下黄瓜幼苗氮代谢与吸收的影响 . 园艺学报， 2018， 45 10 1917– 1928. 1923 图 5 根区亚低温下 GA3对黄瓜幼苗根系和叶片中 GS 的编码基因表达的影响 * 表示同一时间 GA3与对照差异显著（ P 0.05） 。 Fig. 5 Time course of CsGLN genes expression in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between GA3and the control plant（ P 0.05） . 图 6 显示， GOGAT 的编码基因 CsGLT 和 CsGLU 在黄瓜幼苗根中的表达变化规律相类似，在GA3处理后呈现先下降后升高的变化趋势，在 24 h 时 CsGLU 的表达量上调为对照的 3.3 倍。在叶片中， CsGLT 的表达水平在 GA3处理后逐渐升高； CsGLU 的表达量在处理后 4 h 时上调，随后下降，并显著低于对照。 Bai Longqiang， Liu Yumei， Mu Ying， He Chaoxing， Yan Yan， Xie Bingyan， Yu Xianchang， Li Yansu. Effects of gibberellin on nitrogen metabolism and uptake of cucumber under suboptimal root-zone temperature. 1924 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 10 1917– 1928. 图 6 根区亚低温下 GA3对黄瓜幼苗根系和叶片中 GOGAT 的编码基因表达的影响 * 表示同一时间 GA3与对照差异显著（ P 0.05） 。 Fig 6 Time course of CsGLT and CsGLU expression in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between GA3and the control plant（ P 0.05） . 2.3 根区亚低温下黄瓜组织硝态氮和总游离氨基酸含量对 GA3的响应 黄瓜幼苗根中硝态氮含量在 GA3处理后 4 h 时显著降低，随后逐渐升高，在 24 h 时显著高于对照；叶片中硝态氮含量与对照无显著差异（图 7） 。 图 7 根区亚低温下 GA3对黄瓜幼苗根系和叶片中硝态氮含量的影响 * 表示同一时间 GA3与对照差异显著（ P 0.05） 。 Fig. 7 Time course of NO3--N concentration in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between GA3and the control plant（ P 0.05） . 白龙强，刘玉梅，慕 英，贺超兴，闫 妍，谢丙炎，于贤昌，李衍素 . 赤霉素对根区亚低温下黄瓜幼苗氮代谢与吸收的影响 . 园艺学报， 2018， 45 10 1917– 1928. 1925 根和叶片中的总游离氨基酸含量在 GA3处理后均呈现出先下降后升高的变化规律，在 6 h 时均显著低于对照， 24 h 时均显著高于对照（图 8） 。 图 8 根区亚低温下 GA3对黄瓜幼苗根系和叶片中总游离氨基酸含量的影响 * 表示同一时间 GA3与对照差异显著（ P 0.05） 。 Fig. 8 Time course of total free amino acid concentration in response to GA3treatment in cucumber roots and leaves under suboptimal root-zone temperature * indicates a significant difference between GA3and the control plant（ P 0.05） . 3 讨论 硝态 N（ NO3--N）是旱地作物的主要 N 源形式。植物对 NO3--N 的吸收，体内转运，以及在细胞内的分布等过程都需要 NRT1 和 /或 NRT2 基因家族编码的硝酸根转运蛋白的参与（ Kiba et al.，2011） 。 NO3--N 作为一种储存形式可在植物体内大量储存，但只有转化为有机 N 才能被进一步利用。NR 是硝酸根还原为铵根的限速酶， GS 与 GOGAT 则是植物铵同化的关键酶（汤丹丹 等， 2017） 。本研究中，在根区亚低温条件下， GA3处理后的黄瓜幼苗中 N 吸收及代谢相关的同一家族基因的不同变体呈现出不同的表达趋势， 例如 NRT1 家族的基因在各个时间点被上调和下调的基因各不相同，这可能与同一基因家族的不同成员之间存在的功能冗余有关（ Cai et al.， 2012） 。但是表达水平变化较大的基因， 如叶片中的 CsNR3 和 CsGLT， 可能在相应的生理过程中发挥主要作用 （杨琳 等， 2016） 。 NRT 基因表达水平的高低决定了根系硝酸根吸收能力的强弱（ Kiba et al.， 2011） 。在本研究中，GA3处理引起的黄瓜根中 CsNRT1 的表达水平主要呈逐步增加的趋势，与15NO3-吸收速率增加的趋势一致。外界信号，如 NO3-，可快速诱导植物 NRT 基因的表达，例如拟南芥 AtNRT1.1、 AtNRT2.1和 AtNRT2.2 的表达在受到 NO3-信号刺激 20 30 min 内即可被诱导，在 3 12 h 后达到峰值，之后逐渐下降（ Zhuo et al.， 1999； Krapp Daniel-Vedele， 2014） 。本试验中， GA3处理后 24 h 时有 6个 CsNRT1 基因的表达量高于对照。之前的研究发现，在根区亚低温条件下， GA3处理后 8 d 时全部 9 个 CsNRT1 基因的表达量均高于对照 （ Bai et al.， 2016） 。 表明 GA3可能并非通过直接诱导 CsNRT基因的表达而调控根区亚低温下黄瓜的硝态氮吸收。 NR、 GS 与 GOGAT 的活性大小表征了 N 代谢活动的强弱。 温度显著影响植物 N 同化酶的活性。黄瓜、番茄等作物的 N 代谢酶活性随处理温度下降而降低（姚娟 等， 2013；刘国英， 2014） 。本研究中发现，外源 GA3在提高黄瓜幼苗15NO3-吸收速率和 CsNRT1 基因表达水平的同时，也增强了 N代谢酶的活性与编码的基因表达水平，表明外源 GA3刺激了根区亚低温下黄瓜幼苗的 N 代谢过程。Bai Longqiang， Liu Yumei， Mu Ying， He Chaoxing， Yan Yan， Xie Bingyan， Yu Xianchang， Li Yansu. Effects of gibberellin on nitrogen metabolism and uptake of cucumber under suboptimal root-zone temperature. 1926 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 10 1917– 1928. 这与 GA3对芥菜和大豆 N 代谢酶的影响（ Nowak， 1991； Khan et al.， 2002）基本一致。前人的研究表明， GA 信号对拟南芥的 N 代谢酶活性与基因表达没有直接调控作用（ Bouton et al.， 2002） ，而是通过影响光合产物作用于 N 代谢酶活性（ Zhang et al.， 2011） 。在之前的研究中发现， GA3可缓解根区亚低温对黄瓜叶片的光合作用的抑制， 并增加 C骨架向 N代谢过程的分配 （白龙强 等， 2016） ，这可能是 GA3提高黄瓜 N 代谢酶活性的原因。 N 代谢加强，对 N 素的需求也会相应增加。组织中的 NO3--N 和总游离氨基酸含量在 GA3处理后的短时间（ 4 h）内显著下降，表明 GA3刺激了黄瓜对 N 素的需求（ Vidmar et al.， 2000） 。植物根系硝态氮吸收受到体内 N 水平的反馈调节，例如逆境造成植物生长减弱时，游离氨基酸含量升高，进而负调节 NO3-的吸收（ Rodgers Barneix， 1993） 。另外，在硝酸还原酶活性缺失的拟南芥突变体 G4-3 植株中，植株组织总 N 含量低于野生型植株，而15NO3-吸收速率却高于野生型植株（ Lejay et al.， 1999） 。因此，外源 GA3可能通过降低组织 N 水平，解除反馈抑制的方式调控根区亚低温下黄瓜幼苗的 NO3-吸收。这与在根区亚低温下利用 N 代谢关键酶抑制剂增加黄瓜幼苗 NO3--N 和游离氨基酸含量抑制了 GA3对 N 吸收速率的正调控作用的结果（ Bai et al.， 2016）一致。 4 结论 根区亚低温胁迫下，外源 GA3能够提高黄瓜 N 代谢酶活性，增强 N 代谢能力，进而促进根系 N吸收速率。 References Ai Xi-zhen， Wang Xiu-feng， Cui Zhi-feng， Wang Zhen-lin. 2006. Effect of calcium on photo