菠菜硝酸盐积累差异的生理特征与关键基因筛选
减少蔬菜硝酸盐积累的关键技术
减少蔬菜硝酸盐积累的关键技术作者：赖香兰来源：《农家科技》2015年第12期减少蔬菜硝酸盐含量，一是要进行合理施肥，控制施肥种类、数量，掌握好施肥方法等。
二是调节水、温、光等环境条件，从而达到控制植株根系的吸收速率，降低吸收量，进而加速硝酸盐在植物体内的代谢的目的，现将其关键技术简要概述如下：一、合理施肥1.选择合适的氮肥品种。
蔬菜植株从土壤中吸收的硝态氮，被还原成氨后参与氨基酸的合成，形成蛋白质。
如果硝态氮来不及转化就会造成硝酸盐的积累，可见硝态氮肥对蔬菜含量影响较大。
铵态氮肥在旱地土壤，通气良好和其他条件适宜的情况下，也可经硝化作用转变为硝态氮。
另外，尿素、有机质使用不当，也易造成硝酸盐的积累。
不同种类和形态的氮肥对蔬菜硝酸盐含量影响很大（硝酸铵>尿素>碳铵>硫铵>氯化铵）。
一般施用氮肥时，要以尿素、氯化铵为主或硝态氮肥（硝酸铵）铵态氮肥（氯化铵）配合（比例约为3：7）施用，既可降低硝酸盐浓度，又可使蔬菜生长良好，应尽量少施硝态氮肥。
2.适当控制氮肥用量。
氮肥的施用量与蔬菜体内硝酸盐积累呈显著相关性。
为此，要保证蔬菜的质量，适当控制菜地的氮肥施用量是必要的。
在土壤中应多施有机肥、腐植酸类肥料、微生物肥，少施氮素化肥。
合理的有机、无机比例，可促使养分供应平衡持久，改善蔬菜营养环境，减少硝酸盐积累。
如配施有机肥后的白菜、菠菜等可食部分的硝酸盐含量由1000毫克/千克降至单施化肥的600毫克/千克左右。
但有机肥应经高温堆沤腐熟杀死病菌、虫卵后施用。
不同类型蔬菜吸收、累积硝酸盐的能力也不相同，一般叶菜类>瓜类>茄果类。
3.氮肥应与磷、钾配合使用。
磷、钾能促进蛋白质和重要含氮化合物的合成，减少硝酸盐的积累。
磷充足时，能促进硝酸盐还原同化，也增强蔬菜对硝态氮的吸收。
钾有利于硝态氮的还原和利用，能使蔬菜中硝酸盐含量达到最低，故氮、磷、钾三要素平衡施用在控制蔬菜硝酸盐含量方面有重要的地位。
不同菠菜品种硝态氮累积差异的生理机制研究的开题报告
不同菠菜品种硝态氮累积差异的生理机制研究的开题报告
一、研究背景
硝态氮是植物生长过程中必不可少的营养元素之一，在菠菜生产中，硝态氮的合理利
用能够提高菠菜的产量和质量，降低硝酸盐污染，保护环境。
然而，在不同品种的菠
菜中，硝态氮的累积存在较大差异，影响着其产量和品质。
因此，本研究旨在探究不
同品种菠菜中硝态氮累积差异的生理机制，为菠菜产量和品质优化提供科学依据。
二、研究内容
1.不同品种菠菜的硝态氮累积差异分析：选取若干品种的菠菜进行培养，采用紫外分
光光度法测定不同品种菠菜的硝态氮含量，以探究品种间硝态氮累积的差异。
2.菠菜硝态氮代谢相关酶活性的研究：通过酶活性测定，分析菠菜硝态氮代谢相关酶（如硝酸还原酶、硝酸脱酸酶、谷氨酸酰胺合成酶等）的活性，从而探究品种差异产
生的生理机制。
3.菠菜硝态氮代谢相关基因的研究：利用基因芯片技术和实时荧光定量PCR技术，筛
选出不同品种菠菜硝态氮代谢相关基因，探究基因水平上，品种间硝态氮累积的差异。
三、研究意义
本研究可以为提高菠菜种类的硝态氮利用率、减少硝态氮污染、提高菠菜产量和品质
等方面提供重要参考意义，同时也能够深化菠菜硝态氮代谢的生理机制研究，并拓展
菠菜育种的新思路。
菠菜不同品种累积硝酸盐能力的差异及其原因
植物营养与肥料学报2000,6(1):30～34Plant Nutrition and Fertilizer Science菠菜不同品种累积硝酸盐能力的差异及其原因①陈新平 邹春琴 刘亚萍 张福锁(中国农业大学植物营养系,北京100094)摘要:采用盆栽试验研究了4个菠菜品种硝酸盐含量的差异及其原因。
结果表明,4个菠菜品种地上部及根系生物量无显著差异,但在施用氮肥条件下,菠菜不同品种地上部硝酸盐含量差异很大,这种差异是由于不同品种硝酸还原酶活性的差异所造成的;菠菜地上部硝酸盐含量与硝酸还原酶活性呈显著的负相关。
关键词:菠菜;硝酸盐;硝酸还原酶中图分类号:S601人体摄入的硝酸盐大部分来自蔬菜,因此,降低蔬菜中硝酸盐含量一直是植物营养研究工作者关注的热点问题。
目前,我国蔬菜生产中氮肥用量很高,造成了一些蔬菜,特别是叶菜类蔬菜硝酸盐含量过高[1]。
根据我们最近对北京市蔬菜硝酸盐含量的调查,油菜和菠菜等叶菜类蔬菜(鲜体)硝酸盐含量往往超过3000mg/kg,对人体健康造成严重的威胁。
已有很多研究降低蔬菜中硝酸盐含量的措施。
但通过常规措施,如降低氮肥用量,由于常常导致产量下降而不为农民所接受。
采用平衡施肥、分次追肥及一些栽培管理措施均可在一定程度上起到降低硝酸盐含量的目的,但却无法从根本上解决问题[2～5]。
因此,如何采用切实可行的办法,在保证作物高产的前提下,降低蔬菜硝酸盐含量、提高蔬菜品质,是当前迫切需要解决的问题。
早在70年代,就已发现蔬菜不同品种间硝酸盐含量之间存在很大差异[6,7],其中,菠菜由于常常含有较多的硝酸盐而引起人们更大的关注[8]。
许多研究证明蔬菜不同品种间硝酸盐含量存在很大差异[9～11],人们看到了利用植物自身生物学特点降低蔬菜硝酸盐含量的前景。
然而,对造成这种差异的原因是遗传基因直接控制,还是其他因素造成,至今尚无定论。
为此,开展了菠菜不同品种间硝酸盐累积能力的差异及原因的研究,为通过选育优良品种,降低蔬菜硝酸盐含量提供理论依据。
我国蔬菜硝酸盐污染现状及其防治对策
浅谈我国蔬菜硝酸盐污染现状及其防治对策摘要近年来，随着经济的快速发展和人民生活水平、生活节奏的不断加快，高效生产已成为一种定律。
作为人们生活必需品的蔬菜生产也不例外。
人们为提高蔬菜生产效率，大量施用无机氮肥，使蔬菜中硝酸盐含量剧增。
本文概略国内学者对蔬菜硝酸盐污染研究现状及其防治措施，旨在增强硝酸盐污染意识，并采取措施从生产上加以防治。
关键词：蔬菜；硝酸盐；污染现状；防治措施中图分类号：tq447.1文献标识码： a 文章编号：前言硝酸盐本身对人体是有益的，但含量过高同样会对人体产生危害。
现代医学证明，人体过多摄入的硝酸盐会在细菌的作用下还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐可使血液的载氧能力降低；此外亚硝酸盐还会与人体摄入的其他物质反应生成致癌物，对人类的健康构成威胁。
人体摄入的硝酸盐约87%来自蔬菜，由此可见蔬菜硝酸盐含量的多少对人体健康起着举足轻重的作用。
而我国作为蔬菜生产和消费大国，研究蔬菜硝酸盐污染现状具有重大意义。
1 蔬菜中硝酸盐的分布规律及其污染的现状蔬菜中硝酸盐含量分布规律受品种不同组织部位以及光照等因素的制约。
硝酸盐含量在蔬菜不同品种间的差异很大，其含量大小顺序是：叶菜>根菜>葱蒜类>瓜果类>豆类>茄果类。
而在同一蔬菜的不同器官组织中，硝酸盐含量分布也存在很大差异,一般规律为：茎>根>叶>果实，通常被人们日常生活食用的部位多为蔬菜硝酸盐富集器官，如白菜、芹菜等叶菜类、萝卜等根菜类。
另外光照对某些蔬菜中硝酸盐含量也具有较大影响，尤其表现在十分明显的日变化上[1],在晴朗的天气下，早上8点与下午16点测的菠菜中硝酸盐含量分别为549mg/kg与282mg/kg，可见傍晚采收的菠菜其硝酸盐含量较低。
目前我国不少地区由于过量施用氮肥，使土壤和植物养分失衡，蔬菜中硝酸盐严重积累，个别地区高达3000mg/kg以上。
我国部分城市硝酸盐污染情况如表1所示。
表1我国部分省、市几种主要蔬菜的硝酸盐含量均值（mg/kg.鲜重）根据我国发布的蔬菜中硝酸盐限量（gb19338－2003），将蔬菜分类制定了其硝酸盐限量标准，如表2所示。
蔬菜硝酸盐积累机理、影响因素及研究重要性浅析
究 ， 果表明： 结 一般 叶菜类 蔬 菜 （ 如芹 菜 、 菜 、 苣 菠 莴
等 ） Ｏ ＂ 量 较 高 （ ｌ ０ － ５ ０ ｇｋ 或 以上 ）根 菜 Ｎ ｆｉ ￣ 在 Ｏ ０ ２ ０ ｍ ／ｇ ，
质 中的Ｎ ， Ｏ一 ，而Ｎ ｒ Ｏ 以离 子态 通 过共 质 体 途径 进入
蔬 菜根 系 内部 ， 一过 程需要 消 耗 能量 。一般 认为 ， 这
内叶。如 以大白菜均值计 ， 茎＞ 根＞ 外叶＞ 球叶 ， 油菜 则 叶柄＞ 叶片 ，但 菠菜 根 部 硝酸 盐 含 量大 大 低 于叶
柄 。 日本 卫 生试 验 所 的 资料 也 表 明 ， 油 菜 、 菜 、 小 菠 结球 甘蓝 、 鸭儿 芹 等 皆为 茎部 、 叶柄 硝酸 盐含 量 比叶 片高 。
种 酶催 化 。首先 在 细胞 质 内 由硝酸 还 原酶 （ Ｒ） Ｎ 催 化 ， Ｏ 还原 成Ｎ ｒ 然 后 在质 体 内 由亚 硝 酸还 原 酶 Ｎ ｒ Ｏ ；
（ ｉ 催化 ， Ｎ Ｒ） 进一 步还原 为 Ｎ Ｈ 氨 同化 形成 的最初 有 机含 氮化合 物是 谷氨 酸 和谷 氨酰胺 ，它们再 经过 其他 生化反 应 ， 可形成 多 种氨基 酸 ， 进而 合成 蛋 白质
盐 含量 。如 菠菜 在４ 月上 旬采 收 ， 片和 叶柄 的硝酸 叶 盐 含量 分 别 为 １ ３ ． ／ｇ ７ ６７ ／ｇ 而延 迟 到 ０６ ｋ 和２ ５ ． ｋ ； １ ｍｇ ｍｇ
反应 不平 衡是 造成Ｎ ｒ 累 的根 本 原 因。 Ｏ积 例如 ， 芜菁 Ｎ ｒ 累是 由于Ｎ ３ 收速 度 较 快 ，而 胡萝 卜积 累 Ｏ积 Ｏ一 吸 Ｎ ｒ 由于 同化速 度过 低 所致 。Ｎ Ａ强 的小 白菜较 Ｏ是 Ｒ Ｎ Ａ 的生菜 、 蒿 、 菜 硝酸 盐积 累少 。 即使在 同 Ｒ 低 茼 芹
椰糠栽培条件下菠菜施肥配方的筛选
椰糠栽培条件下菠菜施肥配方的筛选魏鑫翟明（银川能源学院化学与生物工程学院，宁夏银川750021）摘要为筛选椰糠栽培条件下适宜的菠菜施肥配方，以椰糠为栽培基质，研究不同施肥处理对菠菜生长发育和品质的影响。
结果表明，施用水溶肥14.97g/m2后，菠菜株高较高，且株幅、单株叶面积均优于其他处理，硝酸盐含量和亚硝酸盐含量均最高。
施用有机肥7.49g/m2后，菠菜叶片数和抽薹率均最高。
不同施肥处理对菠菜品质的影响不同，其中施用水溶肥14.97g/m2、有机肥7.49g/m2及有机肥22.46g/m23个处理菠菜可溶性蛋白含量、叶绿素含量和产量均显著高于清水对照。
施用有机肥22.46g/m2，不仅可以显著提高菠菜品质，还可达到较低硝酸盐和亚硝酸盐含量的目标。
关键词菠菜；椰糠栽培；施肥配方；生长发育；品质中图分类号S636.1文献标识码A文章编号1007-5739（2023）23-0063-03DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.23.016开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Selection of Fertilization Formula for Spinach Under the Condition of Coconut HuskCultivationWEI Xin ZHAI Ming(College of Chemical and Biological Engineering,Yinchuan Energy University,Yinchuan Ningxia750021)Abstract In order to screen suitable fertilization formulas for spinach under the condition of coconut husk cultivation,coconut husk was used as the cultivation substrate to study the effects of different fertilization treatments on the growth,development and quality of spinach.The results showed that after applying of water-soluble fertilizer of 14.97g/m2,the plant height of spinach was higher,and the plant width and leaf area per plant of spinach were better than those of other treatments,the nitrate and nitrite contents were both the highest.After applying organic fertilizer of 7.49g/m2,the number of leaves and bolting rate of spinach were the highest.Different fertilization treatments had different effects on the quality of spinach.Among them,the soluble protein content,chlorophyll content and yield of spinach in three treatments of applying of water-soluble fertilizer of14.97g/m2,organic fertilizer of7.49g/m2,and organic fertilizer of22.46g/m2were significantly higher than those of water control.Applying organic fertilizer of22.46g/m2could not only significantly improve the quality of spinach,but also achieved the goal of lower nitrate and nitrite contents.Keywords spinach;coconut husk cultivation;fertilization formula;growth and development;quality椰糠具有较好的耐腐蚀性和保水性，作为蔬菜育苗基质时，蔬菜出苗情况较好，秧苗质量高[1-2]。
不同菠菜品种硝酸盐含量差异性初探
不同菠菜品种硝酸盐含量差异性初探蔬菜是人类日常生活中必不可少的农产品,它可以为人类提供各种丰富的营养物质。
但是,施肥不当容易使蔬菜积累硝酸盐,尤其是叶菜类的蔬菜产品,这对人们的身体健康构成了潜在的威胁。
菠菜(Spinacia oleracea L.)含有丰富的维生素、多种矿物质,还有叶酸、膳食纤维和氨基酸等,是我国受到大众喜爱的蔬菜,但是菠菜也容易积累硝酸盐。
本研究以47种不同品种的菠菜为材料,筛选出高硝酸含量品种和低硝酸含量品种,研究硝酸盐含量高、低菠菜品种之间的差异,探讨生理方面的基因型差异,以期为培育低硝酸盐菠菜品种提供理论依据和技术指导。
主要研究结果如下:1.在营养液和土壤两种栽培条件下,硝酸盐含量在供试的47个菠菜品种间存在显著的差异。
叶片内硝酸盐含量较敏感,作为硝酸盐积累的采样部位。
在营养液栽培条件下,品种SL-26-13的硝酸盐含量最高,达882.8mg/kg,而品种SL-34-13最低,仅为169.1mg/kg,前者为后者4.2倍;在土壤栽培条件下,波菲特菠菜的硝酸盐含量最高,达1626.3mg/kg,而品种SL-34-13最低,仅为338.1mg/kg,前者比后者要高出3.8倍。
综合两种栽培条件,筛选出了 SL-26-13和波菲特菠菜为高硝酸盐含量品种,SL-6-13和SL-34-13为低硝酸盐含量的菠菜品种。
2.营养液栽培条件下,硝酸盐含量高的品种光合色素含量较低,光合作用较差,硝酸吸收速率较高,但NR活性较低;然而硝酸盐含量低的品种光合色素含量较高,光合作用较强,硝酸吸收速率较低,NR活性较高。
菠菜的生物量与硝酸盐含量无明显的相关关系。
3.营养液栽培条件下,波菲特菠菜可溶性蛋白、维生素C和可溶性糖的含量较高,营养品质良好,但硝酸盐、亚硝酸盐和草酸含量也较高,卫生品质差,不利于人们的饮食安全;SL-34-13品种虽然可溶性蛋白、维生素C和可溶性糖的含量比波菲特低,但具有较低的亚硝酸盐和草酸含量,卫生品质良好。
不同光照度对温室内菠菜体内硝酸盐积累的影响
不同光照度对温室内菠菜体内硝酸盐积累的影响李文亚;于锡宏;蒋欣梅;马英杰;高璐璐【摘要】以菠菜(Spinacia oleracea L.)超越608为试材,研究不同光照度对温室内菠菜体内硝酸盐积累的影响.结果表明,光照度越强,叶绿素、根系活力越高,硝酸盐积累表现为30％自然光＞70％自然光＞50％自然光＞100％自然光.在菠菜的生长过程中,硝酸盐积累情况呈先增加后降低的趋势,叶绿素、根系活力随着生长一直在增加,硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性呈上升—下降—上升—下降的趋势.【期刊名称】《湖北农业科学》【年(卷),期】2014(053)014【总页数】3页(P3313-3315)【关键词】菠菜(Spinacia oleracea L.);光照强度;硝酸盐积累;硝酸还原酶【作者】李文亚;于锡宏;蒋欣梅;马英杰;高璐璐【作者单位】东北农业大学园艺学院,哈尔滨150030;东北农业大学园艺学院,哈尔滨150030;东北农业大学园艺学院,哈尔滨150030;东北农业大学园艺学院,哈尔滨150030;东北农业大学园艺学院,哈尔滨150030【正文语种】中文【中图分类】S636.1我国蔬菜生产中常常因氮肥用量过高造成蔬菜体内硝酸盐积累，尤其是叶类蔬菜更为严重，长期摄入硝酸盐会对人体的健康造成严重的威胁[1]。
光是影响植物硝酸盐积累重要的环境因素之一[2]，光照是植物进行光合作用必需的能量来源，是形成叶绿素的必要条件，同时影响着植物的生长代谢和物质运输[3]。
光照可以通过调节氮代谢而影响蔬菜体内硝酸盐的积累[4]。
蔬菜中硝酸盐的积累与其体内硝酸还原酶活性（NRA）呈负相关，根系活力可以反映出植株吸收NO3－能力的强弱，谷氨酰胺合成酶作为联系氮同化代谢与无机代谢的关键酶，都与植物体内的硝酸盐积累有着密不可分的联系[5]。
有关光照对蔬菜体内硝酸盐积累方向的影响很少报道，菠菜（Spinacia oleracea L.）茎叶柔软滑嫩、味美色鲜，含有丰富维生素C、胡萝卜素、蛋白质，以及铁、钙、磷等矿物质。
菜心产品器官主要营养成分和硝酸盐的分配规律
菜心产品器官主要营养成分和硝酸盐的分配规律作者：苏蔚陈玮锋宋世威陈日远来源：《长江蔬菜·学术版》2014年第04期摘要：以菜心为材料，采用分产品器官（薹茎、叶片、叶柄、花蕾）和整个产品器官匀浆的方法，测定了维生素C、可溶性糖、游离氨基酸和硝酸盐含量，研究其分配和积累规律。
试验结果表明，花蕾的维生素C、可溶性糖、游离氨基酸含量均最高，薹茎次之，叶柄与叶片较低；叶柄的硝酸盐含量最高，其他3种器官间差异不显著。
从积累量看，薹茎和花蕾积累了79.8%的可溶性糖、70.3%的游离氨基酸和68.1%的维生素C，远高于其他器官积累量。
硝酸盐主要积累在薹茎中，其次是叶柄和叶片，花蕾中最少。
利用整个产品器官匀浆测定的维生素C、可溶性糖、游离氨基酸和硝酸盐含量计算的积累量，与分器官加权求和的方法获得的数值间差异不显著。
关键词：菜心；营养成分；硝酸盐；产品器官；分配菜心（Brassica campestris L. ssp. chinesis var. Utilis Tsen et Lee），别名菜薹，是十字花科芸薹属芸薹种中的一种，一二年生草本植物，其品质脆嫩、风味独特，营养丰富，深受消费者喜爱。
菜心适应性广、生长迅速，能周年栽培，在蔬菜淡季供应上具有重要作用[1]，是华南地区种植面积和产量均最大的特产蔬菜[2]。
菜薹类蔬菜的产品器官包括薹茎、叶片、叶柄和花蕾4部分。
由于不同器官中营养物质和硝酸盐的积累规律不同，因此在各产品器官中的含量有差异。
在菜薹类蔬菜的品质鉴定中，为了保证取样的准确性和均一性，有将整个菜薹匀浆后测定各项品质指标，也常采用分产品器官逐一测定的方法。
为探索各器官中营养成分的积累规律，本试验以菜心为材料，采用分产品器官和整个产品器官匀浆的方法，测定了其品质指标和硝酸盐含量，探索其分配和积累规律；并比较这两种取样测定方法结果是否一致，以期为菜薹类蔬菜品质测定的取样部位提供依据。
1 材料与方法1.1 试验材料试验的菜心品种为“油青甜菜心”，于2012年4～5月在华南农业大学蔬菜基地进行土壤栽培，常规方法管理。
不同氮肥种类及用量对蔬菜硝酸盐积累动态的影响
sta lk con ta ined the highe st nitrate content and the lowe st in root. N it ra tion inh ibitor DCD dec rea sed nitra te accum ulation of N H 4NO 3 and N H 4 C l, bu t the quantity of N H 4NO 3 caused by DCD decrea sed m uch mo re dram stically . KEY W O RDS: vegetable; nitra te; accum ula te; nitra tion inh ibitor
薛珠政, 温庆放, 李大忠, 李永平, 康建坂
(福建省农业科学院 蔬菜研究中心, 福建 福州 350013)
摘 要: 以菠菜和白菜为研究对象, 探讨不同氮肥种类及施用量对其硝酸盐积累动态的影响。 结果表明: 高氮时, 硝酸盐 积累高峰出现在施肥后 7 ～ 9 d; 低氮时, 硝酸盐积累 高峰出现在施肥后9～ 12 d。 菠 菜对硝态氮的吸 收利用较好, 白菜对 铵态氮的吸收利用较好。 叶柄中硝酸盐含量最高, 根部最低 。 硝化抑制剂双氰铵能降低 NH 4NO 3 和 NH 4C l 的硝酸盐积累, 尤其对N H 4NO 3 作用更为明显。 关键词: 硝酸盐; 积累; 硝化抑制剂; 蔬菜 中图分类号: S 634. 1; X 56 文献标识码: A 文章编号: 1671- 4652 (2007) 04- 物质应用于农业生产 , 特别是盲目滥施氮肥, 造成土壤、 地下 水及植物的硝酸盐污染, 进而通过食物链而污染动、 植物食品。 食品和饮用水中高残留硝酸盐和亚硝酸 盐, 不仅给人类生活环境造成污染 , 而且对人体产生危害。 食物中的硝酸盐在人体内还原成亚硝酸盐后, 在胃酸的作用下与仲胺等胺类化合物反应生成 N 2亚硝基化合物, 引起核酸代谢紊乱或突变, 从而诱发 动物消化器官癌变 , 且有致胎儿畸形的危险 [1 ]。 此外, 人体中的硝酸盐被还原成亚硝酸盐并进入血液后 , 可与血红蛋白强有力地结合 , 使其失去携氧能力 , 导致高铁血红蛋白症 , 严重者可致死[ 2]。 蔬菜极易富集 硝酸盐, 人体摄入的硝酸盐70%～ 80% 来自蔬菜 [3 ]。 因此, 蔬菜的食用安全性与人们的健康密切相关。 20 世纪 60年代以来, 许多国都在致力于开展蔬菜中硝酸盐积累及其控制途径的研究 , 而我国则始于20世纪 80年代, 研究主要集中在改善栽培措施上 , 而对不同氮肥形态在蔬菜体内的积累动态规律研究较少。 本 试验主要探讨不同氮肥形态及硝化抑制剂作用条件下蔬菜体内硝酸盐的积累动态规律, 为进一步降低 食品蔬菜中的硝酸盐含量提供理论指导。
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菠菜硝酸盐积累差异的生理特征与关键基因筛选菠菜是重要的世界性叶用蔬菜,然而菠菜极易积累硝酸盐。
硝酸盐的大量积累会降低菠菜的卫生品质,增加人体罹患高铁血红蛋白症和消化道癌的风险。
为揭示菠菜硝酸盐积累规律,控制菠菜硝酸盐积累水平,本研究以前期筛选的硝酸盐含量差异显著的4份菠菜材料为研究对象,在两种硝态氮
（NO<sub>3</sub><sup>-</sup>-N）浓度水平下,比较菠菜硝酸盐积累差异的生理特征,揭示影响基因型间硝酸盐积累差异的可能生理原因,并根据硝酸盐转运蛋白（nitrate transporters,NRTs）及同化酶基因的表达模式,从转录水平上分析和筛选与菠菜硝酸盐积累性状密切相关的候选基因。
同时,分析不同环境处理（喷施谷氨酰胺、高温、弱光）对菠菜硝酸盐积累及相关基因表达模式的影响,揭示环境因素影响菠菜硝酸盐积累的可能分子机制。
最后,克隆了4个可能与菠菜硝酸盐积累有关的SoNRT1s基因CDS全长,并进行生物信息学分析。
具体结果如下:1.采用高、低硝态氮浓度（0.5mM、15mM）水培试验,比较了4个菠菜基因型（S10、S13、S18、S57）硝酸盐含量、
NO<sub>3</sub><sup>-</sup>-N吸收能力、同化酶活性及其它氮素利用指标的差异,结果表明,低氮处理下S18硝酸盐含量与S13差异不显著,两者硝酸盐含量均显著高于S57,S10硝酸盐含量最低。
高氮处理下S13硝酸盐含量最高,其次是S18,S10与S57硝酸盐含量最低。
S13的15NO<sub>3</sub><sup>-</sup>-N吸收效率在高、低硝态氮浓度水平下均高于其它基因型,而其氮素生理利用效率（NutE）、氮素利用效率指数（NUR）显著低于S18和S57;S18和S57的地上部分干质量、硝酸还原酶活性、NutE、NUR 显著高于S13和S10,而15NO<sub>3</sub><sup>-</sup>-N吸收速率低于
S13;S10地上部分干质量、硝酸还原酶活性、NutE、NUR显著低于S18和
S57,15NO<sub>3</sub><sup>-</sup>-N吸收速率及氮素吸收效率显著低于S13。
供试材料中S57在高、低氮浓度下均具有较高的NutE和较低的硝酸盐含量,可用于菠菜高产优质品种选育。
2.不同硝态氮浓度水培条件下,2个菠菜材料（S10、S18）硝酸盐转运蛋白和氮素同化酶基因的表达模式分析表
明,SoNRT1.1a/b、SoNRT1.5a/b/c、SoNRT2、SoNIA、SoGS1基因主要在菠菜根中表达,SoNRT1.4、SoNRT1.6、SoNRT1.9a/b、SoGS2基因主要在菠菜地上部位表达,SoNRT1.2、SoNRT1.3基因无明显的组织表达特异性。
供试基因在菠菜S18中的表达水平普遍高于S10。
与低氮处理相比,高氮下供试基因的表达在处理的个别时间点出现上调,多数基因表达上调的幅度达到几倍至几十倍,S18叶片中SoNRT1.1b、SoNRT1.5a、SoNRT1.5c基因及S10根中SoNRT1.3基因上调达一千倍以上,S18叶片中SoNRT1.4基因的表达上调幅度接近一万倍。
菠菜叶片硝酸盐含量与SoNRT1.1b、SoNRT1.2、SoNRT1.5c、SoNRT1.9b的表达水平呈中度相关;叶柄硝酸盐含量与SoNIA、SoGS1基因的表达中度相关。
3.比较喷施谷氨酰胺（Gln）（70 mg/L）、高温（36℃）、弱光（10μ
mol/m<sup>2</sup>/s）处理1 h和24 h对菠菜硝酸盐含量及SoNRT1.1a/b、SoNRT1.2、SoNRT1.3、SoNRT1.4、SoNRT1.6、SoNRT1.5c、SoNRT2、SoAS、SoNIA、SoNIR、SoGS1/2、SoNADH-GOGAT、SoFd-GOGAT基因表达的影响,结果显示:喷施谷氨酰胺和高温处理短暂降低了菠菜的硝酸盐含量,处理24 h时硝酸盐含量又恢复至对照水平;弱光则显著提高了菠菜地上部位硝酸盐的积累。
各处理下菠菜根部多数SoNRTs基因的表达受到持续抑制,而SoNRT1.2、
SoNRT1.3在弱光处理下表达水平先降低后小幅度升高,SoNRT1.3、SoNRT1.4、SoNRT2在Gln处理24 h时表达量显著升高,SoNRT1.2、SoNRT1.6、SoNRT1.5c
在高温处理24 h时不同程度上调。
弱光和Gln处理降低了菠菜地上部位大部分SoNRT基因的表达水平,而高温处理下菠菜地上部位大部分SoNRTs基因表达丰度升高,此外SoNRT1.1a和SoNRT1.2表达量分别在Gln处理1 h时和弱光处理24 h 时显著上调。
除1 h热处理外,其它处理下菠菜地上部位大部分氮同化酶基因的表达下调,外施Gln对SoFd-GOGAT、SoGS1、SoNIA的表达影响不大。
4.对不同处理下筛选到的11个候选基因进行克隆,成功克隆到4个SoNRTs序列（SoNRT1.1a、SoNRT1.3、SoNRT1.5c、SoNRT1.9b）的CDS全长,生物信息学分析表明这些基因编码的SoNRTs 蛋白均为疏水性蛋白,疏水区分布基本一致,与拟南芥NRT蛋白具有相似的保守
基序。
亚细胞定位预测表明大部分SoNRTs蛋白分布于细胞膜上。
将菠菜SoNRTs
与多个物种的NRTs蛋白进行直系同源关系分析发现,菠菜SoNRT1.1a、SoNRT1.5c 蛋白与甜菜BvNRT1.1、BvNRT1.5蛋白序列相似性最高,印证了两者较近的亲缘关系。