褪黑素和硝態(tài)氮配施對(duì)鎘脅迫下煙草滲透調(diào)節(jié)及氮代謝的影響

摘要：為探究褪黑素和硝態(tài)氮配施對(duì)鎘脅迫下煙草早期生長、滲透調(diào)節(jié)及氮代謝的影響，采用水培試驗(yàn)，在鎘脅迫（20 μmol/L）下設(shè)置3個(gè)N水平，即10、5、0.1 mmol/L硝態(tài)氮，并對(duì)K326煙草品種噴施 100 μmol/L 褪黑素。結(jié)果表明，鎘脅迫下褪黑素的施用提高了煙苗生物量，與Cd處理相比，高氮水平下外施褪黑素地上部和根系生物量分別增加了70.45%、275.00%，低氮水平下分別增加了65.22%、200.00%，其中地上部生物量隨硝態(tài)氮濃度的降低而降低，分別為0.75、0.58、0.38 g。鎘脅迫下煙苗葉綠素合成受到抑制，褪黑素和硝態(tài)氮的配施可有效促進(jìn)葉綠素合成。與Cd處理相比，高氮處理下外施褪黑素進(jìn)一步激活了脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白的滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)，分別提高了14.84%、10.41%、6.70%。此外，褪黑素可顯著降低煙葉硝酸鹽的積累，顯著增加總氮和氮素積累量，促進(jìn)氮代謝，高氮處理可提高植物對(duì)硝態(tài)氮的吸收，促進(jìn)總氮和葉片氮素的積累。與Cd處理相比，褪黑素的噴施可提高氮代謝酶活性，高氮水平下外施褪黑素NR、NiR、GS、GOGAT活性分別顯著提高了20.61%、16.47%、29.60%、28.88%，低氮水平下外施褪黑素NR、GS、GOGAT分別提高了11.46%、15.32%、22.79%。褪黑素和硝態(tài)氮的配施上調(diào)了氮代謝相關(guān)基因的表達(dá)，與N5處理相比，高氮水平下外施褪黑素上調(diào)了氮代謝相關(guān)基因NtNIA1和NtGDH1的相對(duì)表達(dá)，低氮水平外施褪黑素下調(diào)了NtNIA1、NtGOGAT1、NtGDH1的相對(duì)表達(dá)。綜上，在脅迫條件下，短期高氮處理可有效提高煙苗早生快發(fā)，褪黑素也能加速煙草幼苗的生長，并進(jìn)一步提高煙草幼苗的氮代謝能力。

關(guān)鍵詞：煙草；硝態(tài)氮；褪黑素；鎘脅迫；氮代謝

中圖分類號(hào)：S572.01；S572.06" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）23-0100-08

江靜蘭，鄭" 聰，丹冬淳，等. 褪黑素和硝態(tài)氮配施對(duì)鎘脅迫下煙草滲透調(diào)節(jié)及氮代謝的影響［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，52（23）：100-107.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.23.014

收稿日期：2023-12-02

基金項(xiàng)目：河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號(hào)：212102110066）。

作者簡介：江靜蘭（1996—），女，廣西來賓人，碩士研究生，主要從事煙草生理生態(tài)研究。E-mail：JJL7375@126.com。

通信作者：邵惠芳，博士，教授，主要從事煙草加工工程與工藝、煙草質(zhì)量評(píng)價(jià)研究。E-mail：shf.email@163.com。

煙草作為鎘富集植物，在生長過程中極易富集鎘（Cd）等重金屬，進(jìn)而對(duì)其產(chǎn)質(zhì)量造成不良影響［1］。植物暴露在過量的Cd2+環(huán)境下，有可能引發(fā)一系列嚴(yán)重的形態(tài)、生理和代謝紊亂，例如抑制光合作用和蒸騰作用、碳水化合物代謝紊亂、蛋白質(zhì)降解和脂質(zhì)過氧化［2-4］。

褪黑素（MT）作為植物體中的一種吲哚類衍生物質(zhì)，還起到了生長素調(diào)節(jié)劑的作用，促進(jìn)植物生長發(fā)育，參與調(diào)控種子萌發(fā)、根長和不定根的生成、成熟衰老和細(xì)胞保護(hù)反應(yīng)等生物學(xué)進(jìn)程［5］。適宜濃度的褪黑素可有效改善植物氧化損傷［6-7］。此外，褪黑素還可以清除過量自由基，保護(hù)植物免受多種生物和非生物的脅迫，如病原菌侵染、鹽堿脅迫、極端溫度、輻射和重金屬污染等［8-14］，同時(shí)可以通過增加細(xì)胞內(nèi)的酶和非酶類抗氧化劑水平清除ROS，從而維持細(xì)胞體內(nèi)的氧化還原穩(wěn)態(tài)［8］。研究表明，干旱脅迫下外源褪黑素通過增強(qiáng)PSⅡ光化學(xué)活性來提高葉片光合效率，提高煙苗的耐受性［15］。對(duì)烤煙內(nèi)源激素的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，葉片噴施外源褪黑素能通過調(diào)節(jié)植物內(nèi)源激素的代謝水平，緩解脅迫對(duì)植物的光抑制程度，促進(jìn)光合作用，增強(qiáng)光合碳同化能力，改善光合性能，從而增強(qiáng)煙草幼苗的抗旱能力［16］。

氮元素是作物必需的營養(yǎng)物質(zhì)之一，是構(gòu)成氨基酸、蛋白質(zhì)、葉綠素、植物激素等物質(zhì)的重要成分。硝態(tài)氮作為植物的主要吸收氮源，不僅參與了自身運(yùn)輸和同化，還是植物生長發(fā)育過程中的重要信號(hào)分子，能夠調(diào)控側(cè)根與葉片發(fā)育，調(diào)節(jié)開花時(shí)間［17-19］。有研究表明，硝態(tài)氮可通過平衡土壤酸堿度來降低土壤中Cd的有效性，從而降低植物對(duì)鎘的吸收［20］。另有研究表明，Cd脅迫下小白菜施用硝態(tài)氮可減少光合抑制和氧化脅迫，從而降低Cd毒害，并有利于降低作物體內(nèi)Cd的含量［21］。

目前，已有較多關(guān)于煙草Cd脅迫的研究，但有關(guān)氮素水平對(duì)褪黑素提高植物鎘耐受性的影響的研究鮮見。因此本試驗(yàn)采用水培方法，研究在不同硝態(tài)氮水平與鎘脅迫處理?xiàng)l件下，外源噴施褪黑素對(duì)煙草幼苗滲透調(diào)節(jié)及氮代謝的影響，旨在探究硝態(tài)氮在外源MT緩解Cd脅迫過程中的作用，以期進(jìn)一步探明外源褪黑素調(diào)控?zé)煵輰?duì)Cd的耐受生理機(jī)制，為進(jìn)一步揭示煙草耐Cd機(jī)理提供理論依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022年4月在河南農(nóng)業(yè)大學(xué)國家煙草栽培生理生化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供試煙草品種為由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院育種實(shí)驗(yàn)室提供的K326品種。褪黑素為99.9%分析純?cè)噭?，購于北京索萊寶科技有限公司。改良Hoagland營養(yǎng)液中試劑均購于國藥化學(xué)試劑集團(tuán)有限公司。

本試驗(yàn)全程采用無土栽培育苗。將煙草種子消毒后用無菌水清洗3次，后點(diǎn)至育苗盤，并放置在人工智能培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 30 d［晝/夜溫度 28 ℃/ 25 ℃，晝/夜時(shí)長14 h/10 h，濕度（70±5）%］，出苗2周后移到盛有1/2改良Hoagland營養(yǎng)液的蛭石盆中，待煙苗長至4葉1心時(shí)，挑選生長狀況一致且健壯的煙苗移栽至5 L水培盒中，馴化3 d后同時(shí)進(jìn)行 20 μmol/L Cd處理和100 μmol/L褪黑素噴施處理。本試驗(yàn)以CdCl2·2.5H2O作為鎘源，加入去離子水溶解并配制成1 mmol/L母液，試驗(yàn)過程中加入改良Hoagland營養(yǎng)液稀釋至目標(biāo)濃度，營養(yǎng)液的更換頻率為3 d更換1次。同時(shí)連續(xù)噴施褪黑素14 d，每株噴10 mL，在9：00進(jìn)行，噴至葉片正反兩面均勻布滿水珠為宜，噴施后進(jìn)行黑暗處理1 h，噴施間隔為24 h。試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)營養(yǎng)條件處理組，分別為高氮（N10，10 mmol/L）、正常氮（N5，5 mmol/L）、低氮（N0.1，0.1 mmol/L）營養(yǎng)條件處理組，共設(shè)12個(gè)處理（表1），分別為N10-CK、N10-MT、N10-Cd、N10-Cd+MT、N5-CK、N5-MT、N5-Cd、N5-Cd+MT、N0.1-CK、N0.1-MT、N0.1-Cd、N0.1-Cd+MT，每個(gè)處理3次重復(fù)，處理14 d后記錄表型并取樣檢測。

1.2" 測定項(xiàng)目與方法

1.2.1" 煙草幼苗生物量的測定

煙樣生物量由電子天平測得。最大葉長、最大葉寬、最大根長均由直尺測得，最大葉面積=最大葉長×最大葉寬×0.634 5。

1.2.2" 煙葉色素含量、SPAD值的測定

葉綠素含量采用95%乙醇法測定，使用SPAD-502型儀器測定煙葉主脈對(duì)稱兩側(cè)的葉尖、葉中和葉基6個(gè)點(diǎn)的SPAD值，并計(jì)算平均值。

1.2.3" 氮代謝酶活及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的測定

硝酸還原酶（NR）、谷氨酸脫氫酶（GDH）、谷氨酸合成酶（GOGAT）、亞硝酸還原酶（NiR）、谷氨酰胺合成酶（GS）活性及脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量均采用北京索萊寶科技有限公司生產(chǎn)的試劑盒測定。

1.2.4" 硝酸鹽、總氮含量的測定及氮素積累量計(jì)算

采用水楊酸-濃硫酸比色法測定各處理煙葉中的硝酸鹽含量［22］。

參照YC/T 161—2002《煙草及煙草制品" 總氮的測定" 連續(xù)流動(dòng)法》，使用連續(xù)流動(dòng)分析儀檢測煙苗地上部、地下部的總氮含量［23］。

煙株葉片的氮素積累量參照李玉靜等的方法［24］計(jì)算：氮素積累量（mg/株）=總氮含量（%）×干重（g/株）×10。

1.2.5" 氮代謝相關(guān)基因表達(dá)的測定

對(duì)煙苗進(jìn)行取樣，根據(jù)GenBank發(fā)布的煙草氮吸收代謝相關(guān)基因的序列設(shè)計(jì)擴(kuò)增引物，以NtL25為內(nèi)參基因，引物信息見表2。采用Trizol法提取煙苗根部總RNA，反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。按照Vazyme公司的qPCR Master Mix （Taq Pro Universal SYBR） 試劑盒說明書進(jìn)行實(shí)時(shí)定量RT-PCR，每個(gè)樣品3次重復(fù)。實(shí)時(shí)定量的結(jié)果采用2-ΔΔCT方法進(jìn)行分析［25］。

1.3" 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2021和Origin 2021對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)整理計(jì)算和作圖，各指標(biāo)間的顯著性差異采用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行檢驗(yàn)。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 不同處理對(duì)鎘脅迫下煙草幼苗生物量的影響

由表3可知，與空白對(duì)照組相比，Cd脅迫下煙草幼苗生物量、根冠比、最大根長、最大葉面積均顯著下降，其中地上部生物量與最大葉面積隨硝態(tài)氮濃度的增加而增加。噴施MT后生物量和根系表型得到顯著緩解，且地上部生物量隨硝態(tài)氮濃度的降低而降低，其中，地上部和根系生物量與Cd處理相比分別顯著提高了70.45%、61.11%、65.22%和275.00%、180.00%、200.00%，總生物量與Cd處理相比分別提高了87.50%、75.61%、89.28%，根冠比與Cd處理相比分別顯著提高了119.40%、81.59%、74.90%，最大葉面積與Cd處理相比分別提高了42.28%、20.50%、78.86%，表明硝態(tài)氮和外源MT的增施可提高煙草幼苗生物量，促進(jìn)煙草幼苗生長，有效緩解鎘對(duì)煙草幼苗的毒害作用。

2.2" 不同處理對(duì)鎘脅迫下煙草幼苗葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

由圖1可知，與空白對(duì)照相比，除N0.1處理的脯氨酸外，Cd脅迫下煙草幼苗葉片脯氨酸和可溶性糖含量均顯著提高，可溶性蛋白含量下降不顯著，其中脯氨酸與可溶性蛋白含量隨著硝態(tài)氮濃度的增加而增加。與Cd處理相比，外施MT后各滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量出現(xiàn)不同程度的增加，其含量也隨硝態(tài)氮濃度的增加而增加，其中脯氨酸含量顯著增加，可溶性糖含量的增長幅度隨著硝態(tài)氮濃度的增加而增加，N0.1、N5、N10的可溶性糖含量漲幅分別為5.69%、8.24%、10.41%，說明硝態(tài)氮與外源MT互作可促進(jìn)煙苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的生成，增強(qiáng)煙苗抗逆性，緩解Cd脅迫。

2.3" 不同處理對(duì)煙草鎘脅迫下葉綠素含量的影響

由圖2可知，Cd脅迫下，除N5處理的葉綠素b含量外，煙苗葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量和SPAD值均顯著下降，其中葉綠素a、總?cè)~綠素、SPAD

值在各硝態(tài)氮水平間差異顯著，與CK相比，Cd脅迫下N10、N5、N0.1處理間葉綠素a含量降幅分別為28.09%、34.62%、30.36%，葉綠素b含量降幅分別為28.30%、8.11%、42.11%，總?cè)~綠素含量降幅分別為28.17%、26.09%、36.28%，SPAD值降幅分別為26.28%、35.55%、34.91%。噴施 100 μmol/L MT后各處理間葉綠素a含量、葉綠素b含量、總?cè)~綠素含量和SPAD值均顯著提高，其中，總?cè)~綠素含量隨硝態(tài)氮濃度的增加而增加，說明硝態(tài)氮的增施可有效促進(jìn)外源MT在煙草鎘脅迫中的緩解作用，促進(jìn)煙苗生長。

2.4" 不同處理對(duì)鎘脅迫下煙草幼苗葉片硝酸鹽含量的影響

由圖3可知，不同硝態(tài)氮水平及外源MT的噴施會(huì)在不同程度上影響Cd脅迫下煙葉的硝酸鹽含量。與CK相比，Cd脅迫下，硝酸鹽含量隨硝態(tài)氮濃度的下降而顯著下降，含量分別為147.04、119.82、60.05 μg/g；外源噴施MT后，各處理硝酸鹽含量呈現(xiàn)不同程度的降低，其降幅分別為42.08%、34.63%、12.89%，其中N10和N5處理下硝酸鹽含量顯著降低，說明外源噴施MT可有效降低硝酸鹽含量，N10處理下外源MT對(duì)煙葉硝酸鹽含量的降低效果最明顯，結(jié)合煙葉氮代謝酶活性的表現(xiàn)情況推測，可能是由于硝態(tài)氮與外源MT互作在促進(jìn)氮同化作用的同時(shí)也促進(jìn)了氮素吸收作用。

2.5" 不同處理對(duì)鎘脅迫下煙草幼苗總氮含量和氮素積累量的影響

由圖4可知，在不同硝態(tài)氮水平下，20 μmol/L鎘脅迫對(duì)煙葉和煙苗根系的總氮含量和氮素積累量的影響不同。其中，在N10和N0.1處理中，鎘脅迫15 d后，與CK相比，煙葉總氮含量和氮素積累量

均呈下降趨勢(shì)，根系總氮含量隨硝態(tài)氮含量的減少呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，而氮素積累量呈上升的變化趨勢(shì)。外源噴施100 μmol/L MT后，各處理的總氮含量和氮素積累量均顯著提高，煙葉和根系總氮含量和煙葉氮素積累量隨硝態(tài)氮濃度的增加而增加，其中N10處理的煙葉和根系的總氮含量分別增加了13.09%、9.27%，氮素積累量分別增加了34.35%、47.97%%；N0.1處理的煙葉和根系的總氮含量分別增加了10.94%、0.80%，氮素積累量分別增加了23.01%、5.29%。

2.6" 不同處理對(duì)鎘脅迫下煙草幼苗葉片氮代謝酶活的影響

由圖5可知，Cd脅迫在不同程度上抑制了煙葉中NR、NiR、GS、GOGAT、GDH活性，與N5處理相比，N10處理的NR、NiR、GS、GOGAT、GDH活性有所增加，N0.1處理的酶活性顯著降低；Cd脅迫下，外源MT處理后，各氮代謝酶活性在不同程度上有所增加，其中N10處理中NR、NiR、GS、GOGAT活性分別顯著增加了20.61%、16.47%、29.60%、28.88%，N0.1 處理中NR、GS、GOGAT分別增加了11.46%、15.32%、22.79%，各氮代謝酶活性隨硝態(tài)氮濃度的增加而增加，說明Cd脅迫下，硝態(tài)氮與外源MT互作可有效提高煙苗氮代謝相關(guān)酶活性，促進(jìn)氮的吸收，促進(jìn)煙苗生長，從而緩解鎘毒害。

2.7" 不同處理對(duì)鎘脅迫下煙草幼苗氮代謝相關(guān)基因表達(dá)的影響

對(duì)煙苗氮代謝相關(guān)基因表達(dá)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖6所示，與CK相比，Cd脅迫下N10和N0.1處理顯著下調(diào)了NtNIA1、NtGOGAT1、NtGDH1的表達(dá)。Cd脅迫下外施MT可促進(jìn)氮代謝相關(guān)基因的表達(dá)，與Cd處理相比，N10水平下Cd+MT處理分別顯著提高了72.58%、119.23%、68.18%，N0.1水平下Cd+MT處理分別提高了68.42%、26.04%、11.84%。與N5處理相比，N10正反饋調(diào)節(jié)了煙苗中的NtNIA1、NtGDH1的表達(dá)，N0.1下調(diào)了煙苗中NtNIA1、NtGOGAT1、NtGDH1表達(dá)，說明了在Cd脅迫下，硝態(tài)氮可促進(jìn)MT上調(diào)煙草幼苗氮代謝基因的表達(dá)，MT和硝態(tài)氮可促進(jìn)煙苗氮代謝的進(jìn)行。

3" 討論與結(jié)論

隨著工業(yè)化及城市化的迅速發(fā)展，我國的土壤環(huán)境安全日益嚴(yán)重，鎘作為煙草非必需的重金屬元素，具有毒性強(qiáng)、環(huán)境移動(dòng)性大的特點(diǎn)，對(duì)植物發(fā)育相關(guān)的代謝過程有負(fù)面影響，例如抑制植物生物量、阻斷葉綠素生物合成、破壞葉綠體超微結(jié)構(gòu)和抑制光合作用活性［26-28］。

植物生物量可直觀地展現(xiàn)出植株的表觀特征。本研究發(fā)現(xiàn)，Cd脅迫下煙草幼苗生長受到嚴(yán)重抑制，生物量積累顯著降低，根系形態(tài)收到嚴(yán)重抑制。褪黑素可通過調(diào)節(jié)煙草幼苗的生物量和最大葉面積，來影響煙苗的形態(tài)特性。硝態(tài)氮和外源MT的增施可提高煙草幼苗生物量，促進(jìn)煙草幼苗生長。高氮處理下外施MT可有效促進(jìn)外源MT緩解鎘對(duì)煙草幼苗根系的毒害作用。本研究發(fā)現(xiàn)，外施褪黑素后根系生物量和根冠比的增長量隨硝態(tài)氮的增加而增加。此外，與正常氮（N5）處理相比，高硝態(tài)氮（N10）處理提高了煙草幼苗的生物量和最大葉面積。結(jié)果表明，褪黑素可顯著增加煙苗生物量的積累，硝態(tài)氮處理顯著影響了鎘脅迫下煙草幼苗的農(nóng)藝性狀，這與王金香等的研究結(jié)果［29-31］一致。

硝態(tài)氮是葉綠素和蛋白質(zhì)的組成成分［32］。本研究中，各處理葉綠素含量隨硝態(tài)氮濃度的增加而增加。已有研究表明，水分脅迫下增施硝態(tài)氮可促進(jìn)葡萄幼苗光合色素的合成，提高光合色素含量［33］。陳海寧等發(fā)現(xiàn)，配施不同硝態(tài)氮含量的硝基復(fù)合肥時(shí)玉米幼苗葉綠素含量、生物量隨著硝態(tài)氮含量的增加而增加，這說明硝態(tài)氮可促進(jìn)植物色素的合成［25］。本研究中，Cd脅迫下煙草葉片葉綠素含量顯著下降，表明重金屬Cd阻礙了光合色素的形成，破壞了光合系統(tǒng)。外源MT處理后葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量和SPAD值顯著增加，噴施MT對(duì)Cd脅迫下葉綠素含量有一定的積極作用，這與Tang等的研究結(jié)果［33］一致。其中，葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量和SPAD值隨硝態(tài)氮濃度的增加呈上升趨勢(shì)，這說明硝態(tài)氮可促進(jìn)葉綠素的合成，促進(jìn)光合效率。

硝酸鹽一旦儲(chǔ)藏便很難被利用，植物對(duì)硝態(tài)氮吸收能力大于還原能力是造成硝酸鹽積累的主要原因［34］。硝態(tài)氮進(jìn)入植株體內(nèi)后，一部分會(huì)被儲(chǔ)存于液泡中暫時(shí)不被同化［35］。與王美華的研究結(jié)果［36］相似，本試驗(yàn)中，N10和N5水平下外源MT的噴施均會(huì)顯著降低Cd脅迫下煙葉的硝酸鹽含量，且隨著硝態(tài)氮濃度的下降，煙葉硝酸鹽含量降低，低氮條件下硝酸鹽含量最少。根據(jù)煙葉和根系中的總氮含量與氮素積累量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，除低氮（N0.1）處理的根系總氮含量外，鎘脅迫15 d后，煙苗總氮和氮素積累量均呈下降趨勢(shì)。在添加MT后，各處理的總氮和氮素積累量均顯著提高，其中葉片及根系總氮和煙葉氮素積累量隨硝態(tài)氮濃度的增加而增加。一方面說明，硝態(tài)氮和外源MT的增施可增加煙葉生物量積累，從而使煙葉氮素積累量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)；另一方面表明，硝態(tài)氮和外源MT的增施能提高氮同化能力，促進(jìn)煙株氮代謝，對(duì)增加生物量積累和煙苗素質(zhì)有積極作用。

NR、NiR、GS、GOGAT和GDH酶在氮代謝中起重要作用［37］。NR是植物中氮獲取的主要來源，并調(diào)節(jié)NO（被認(rèn)為是植物中的中心信號(hào)分子）的合成，此外GS在植物氮代謝中也起著重要作用［38］，在本研究中，MT和硝態(tài)氮處理對(duì)煙苗中的氮代謝酶活性有顯著影響，外源添加褪黑素后與N5處理相比，N10處理對(duì)NR、NiR、GS、GOGAT、GDH均有正向影響，本研究結(jié)果與之前的報(bào)告［39］一致。說明MT和N10處理可有效促進(jìn)這5種氮代謝酶的活性，促進(jìn)氮代謝。煙草硝酸還原酶基因NtNIA1的高表達(dá)可增加種子蛋白質(zhì)的積累量，從而影響煙草的品質(zhì)［40］。NtGOGAT1和NtGDH1基因表達(dá)量與氮素形態(tài)有關(guān)，銨態(tài)氮的增加會(huì)增加NtGOGAT1和NtGDH1基因的表達(dá)量［41］。本研究中，外源MT的增施可上調(diào)NtNIA1、NtGOGAT1、NtGDH1的表達(dá)，與N5處理相比，N10處理正反饋調(diào)節(jié)了煙苗中的NtNIA1、NtGDH1的表達(dá)；N0.1下調(diào)了煙苗中NtNIA1、NtGOGAT1、NtGDH1表達(dá)，說明Cd脅迫下增施MT和硝態(tài)氮可促進(jìn)氮代謝相關(guān)基因的表達(dá)。另外，研究發(fā)現(xiàn)，重金屬脅迫下植物體內(nèi)脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量增加，從而保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)的滲透平衡［42］。本研究結(jié)果與之相似，本試驗(yàn)中，鎘脅迫下N10和N5處理的脯氨酸和可溶性糖含量顯著增加，而外源褪黑素的施用則進(jìn)一步促進(jìn)了脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量的提高，且含量隨硝態(tài)氮濃度的增加而增加，說明高硝態(tài)氮與外源MT的增施可促進(jìn)煙苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的生成，增強(qiáng)煙苗抗逆性，緩解Cd脅迫。

綜上所述，本研究結(jié)果表明，以100 μmol/L褪黑素和高硝態(tài)氮（10 mmol/L）配施對(duì)Cd脅迫下的煙草幼苗滲透調(diào)節(jié)及氮代謝的正向調(diào)控效果最佳。短期高氮條件下，配施褪黑素能通過降低煙葉中硝酸鹽含量并提高氮代謝相關(guān)酶活性來提高煙草氮代謝水平，促進(jìn)煙草幼苗對(duì)氮的吸收，進(jìn)而提高煙苗對(duì)Cd脅迫的耐受性。同時(shí)，褪黑素還可以增加煙苗體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量來維持體內(nèi)的滲透平衡。

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