柑橘多种植于热带/亚热带酸性土壤地区,容易遭受铝毒的危害,影响树体生长和果实品质。前期研究表明,铝胁迫抑制Fer-1采购柑橘生长,降低柑橘根、茎和叶的氮含量,影响植株氮代谢。氮代谢是植物中最基础的物质代谢,不但影响植物的生长发育,而且在植物应对生物和非生物胁迫中发挥重要作用。目前未见铝胁迫对不同耐铝柑橘品种氮代谢的研究报道,氮代谢是否与不同品种柑橘的耐铝性状相关等问题还未知。结合实验室已有的研究结果,本项目以耐铝柑橘品种(雪柑)和不耐铝柑橘品种(酸柚)为试验材料,开展以下研究内容:(a)铝胁迫对雪柑和酸柚生长发育的影响;(b)铝胁迫对雪柑和酸柚NH_4~+-N、NO_3~–N、全氮浓度、氮累积量、可溶性蛋白和游离氨基酸含量的影响;(c)铝胁迫对雪柑和酸柚氮代谢相关酶活性的影响;(d)铝胁迫对雪柑和酸柚氮代谢相关PF-02341066酶基因表达的影响。得出以下主要结果:1.铝处理抑制酸柚的生长,显著降低酸柚植株各部位生物量、NH_4~+-N、全氮浓度、氮累积量、游离氨基酸和可溶性蛋白含量;而在雪柑中,铝处理除了降低上部叶、中部叶、下部叶和根系的NO_3~–N含量以及下部叶的NH_4~+-N含量外,不影响上述其它各个指标。铝处理显著增加酸柚的根冠比,但不影响雪柑的根冠比。2.对氮代谢相关酶活性进行测定,结果表明铝处理引起雪柑和酸柚叶片氮代谢相关酶变化趋势均为下部叶>中部叶>上部叶,但在酸柚中氮代谢相关酶变化的数量和幅度大于在雪柑中。在酸柚中,铝处理显著降低根和各部位叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)的酶活性,增加各部位叶片的谷氨酸合酶(GOGAT)活性。在雪柑中,铝处理显著降低各部位叶片NR和下部叶GDH的酶活性,增加各部位叶片GOGAT的酶活性,而不影响根系氮代谢各相关酶活性。3.根据柑橘基因组中氮代谢相关酶序列设计基因特异引物对,通过RT-q PCR方法分析铝处理对柑橘氮代谢相关酶基因表达模式的影响。结果表明,铝处理显著下调酸柚各部位叶片和根中NR、GS2、Fd-GOGAT和GDH的基因表达量,上调酸柚各部位叶片中GS1和NADH-GOGAT的基因表达量;铝处理显著下调雪柑中、下部叶的NR和GDH以及上部叶中GS2和GDH的基因表达量,上调各部位叶片中GS1的基因表达量,而不影响各部位叶片中的Fd-GOGAT、NADH-GOGAT以及下、中部叶片中GS2的基因表达量。铝处理下调雪柑根系NADH-GOGAT和GS1的基因表达量,对NR、GS2、Fd-GOGAT和GDH的基因表达量无显著影响。铝处理引起酸柚和雪柑中NR、GS、GOGAT和GDH酶活性变化可能分别受NR、GS2、NADH-GOGAT和GDH基因表达的调控。4.铝胁迫下植株对氮代谢相关代谢物含量和酶的活性及其基因表达模式的调控差异可能是雪柑比酸柚更耐铝的原因之一,但其中具体调控机制还有待进一步研究。结合雪柑和酸柚耐铝性差异以及相关性和PCA分析结果,得出根冠比和中部叶、上部叶和根系NO_3~-ocular pathology-N含量的增加可能与受铝胁迫程度相关,而叶片GOGAT酶活性的上调可能与柑橘耐铝性高低相关。综上所述,本研究初步揭示铝胁迫对柑橘氮代谢的影响和氮代谢相关指标对铝胁迫的响应,研究结果可为低p H高铝环境下柑橘果园氮肥施用和管理提供理论参考,为酸性土壤地区种植的柑橘高产优质栽培提供科学借鉴。