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Effects of Fertilizer Application on Expression of Genes Related to
Nitrogen Metabolism in Fujiminori Grapevine

尿素对葡萄5 个氮代谢相关基因表达的影响



全 文 :园 艺 学 报 2013,40(2):221–230 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期:2012–07–17;修回日期:2013–01–16
基金项目:江苏省农业综合开发科技推广项目(2011KJ-53);教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-08-0796)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:fanggg@njau.edu.cn;Tel:025-84399069)
尿素对葡萄 5 个氮代谢相关基因表达的影响
初建青 1,岳林旭 2,房经贵 1,*,刘 洪 3,宋长年 1,张演义 4
(1 南京农业大学园艺学院,江苏省果树品种改良与种苗繁育工程中心,南京 210095;2 山东省轻工农副原料研究所,
山东高密 261500;3 江苏省农业科学院园艺研究所,南京 210014;4聊城大学农学院,山东聊城 252059)
摘 要:以‘藤稔’葡萄为试材,利用半定量 RT-PCR 和荧光定量 PCR 技术对 5 个葡萄氮代谢基因
VvGHD(JF796045)、VvNiR(JF796046)、VvNR(JF796047)、VvGS(JF796048)和 VvAS(JF796049)
在施用尿素后的表达情况进行了分析。5 个基因在葡萄叶面喷施尿素后不同时间段的表达量存在显著差
异,整体呈先升高后降低的趋势;VvGDH 最高表达水平发生在尿素喷施后 48 h,VvNR 和 VvNiR 最高表
达水平发生在 24 h,VvGS 最高表达水平发生在 6 h,VvAS 最高表达水平发生在 2 h。叶面喷施比土壤施用
尿素叶中 5 个基因表达高峰出现的时间早,且表达水平高;土壤施尿素后叶中 5 个基因对尿素的响应时
间比根中延后,但响应强度明显高于根中。
关键词:葡萄;氮代谢;基因;表达
中图分类号:S 663.1 文献标志码:A 文章编号:0513-353X(2013)02-0221-10

Effects of Fertilizer Application on Expression of Genes Related to
Nitrogen Metabolism in Fujiminori Grapevine
CHU Jian-qing1,YUE Lin-xu2,FANG Jing-gui1,*,LIU Hong3,SONG Chang-nian1,and ZHANG Yan-yi4
(1College of Horticulture,Nanjing Agricultural University;Jiangsu Fruit Crop Genetics Improvement and Seeding
propagation Engineering Center,Nanjing 210095,China;2Institute of Agricultural and Sideline Production Material,
Shandong Light Industry Department,Gaomi,Shandong 261500,China;3Institute of Horticulture,Jiangsu Academy of
Agricultural Sciences,Nanjing 210014,China;4College of Agronomy,Liaocheng University,Liaocheng,Shangdong
252059,China)
Abstract:To understand gene response to fertilizer application,quantitative PCR and semi-
quantitative PCR were used to analyze the expression of five genes(VvGHD,VvNiR,VvNR,VvGS and
VvAS)of‘Fujiminori’grape at different times with the fertilizer application. The results show that the
expression levels of five genes exhibit significant differences at different times after treatment,the overall
trend was first increased and then decreased;The highest expression level of VvGDH was in 48 h,VvNR
and VvNiR the highest expression level in 24 h,VvGS the highest expression level in 6 h,VvAS the highest
expression level in 2 h. The highest expression levels of five genes after ground fertilization in leaves were
delayed longer than those after foliar fertilizer application,and the overall expression level lower than
foliar fertilizer application;Response of five genes after ground fertilization in leaves was delayed longer
than the root,but the response intensity was significantly higher than corresponding genes in the root.

222 园 艺 学 报 40 卷
Key words:grapevine;nitrogen metabolism;gene clone;gene expression

目前,果树氮肥的施用依然还是以土壤施氮为主,果树根系吸收的营养物质运输到地上部之后,
其分配受顶端优势的影响较大,具有集中分配的特点,会造成树体的集中运送与分散需要、营养生
长过头与分化需要不足的矛盾。叶面施肥则有利于缓和或调节这一矛盾,具有分散分配的特点。此
外,叶面施肥不像土壤施肥那样易受土壤水分状况的限制(赵祥奎 等,2007),它直接将营养元素
施用于作物叶片表面,通过叶片的吸收而发挥功能,具有技术简单、用量少、见效快、利用率高等
优点,在葡萄生产中逐渐被广泛应用(贺普超,1999;孙周平 等,2006)。
硝酸盐还原酶(Nitrate reductase,NR),亚硝酸还原酶(Nitrite reductase,NiR),谷氨酰胺合
成酶(Glutamine synthetase,GS),谷氨酸脱氢酶(Glutamate dehydrogenase,GDH)和天冬酰胺合
成酶(Asparagine synthetase,AS)等氮代谢关键酶在氮的同化过程中起着不可或缺的作用(Wickert
et al.,2007;刘丽和邹德堂,2009;张智猛 等,2009;刚爽 等,2010)。到目前为止,施肥对葡萄
产量、品质及生理方面的作用已有诸多研究(孙权 等,2007;陈刚和建德锋,2008;宋阳 等,2008;
张朝轩 等,2010),但尚无施用尿素对葡萄氮代谢循环关键酶基因表达影响的报道。
本研究中利用葡萄(Vitis vinifera)VvGHD、VvNiR、VvNR、VvGS 和 VvAS 的表达信息,分析施
用尿素对葡萄中氮代谢相关基因表达的影响,同时分析施用尿素对葡萄品质的影响,旨在为进一步
研究葡萄氮肥利用以及氮代谢机制提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验在南京农业大学江浦试验基地进行。材料是 7 年生的‘藤稔’葡萄(Vitis vinifera × Vitis
labrusca‘Fujiminori’)。土壤类型为水稻土,养分含量较少,对作物供肥不足。N 肥为尿素(山西
丰喜华瑞煤化工有限公司生产)。大肠杆菌(Escherichia coli)菌株 DH5α 由本实验室保存。
PowerScriptⅡTM 反转录酶购自 Clontech 公司,DNase 酶Ⅰ、Ex-Taq 酶、pMD-19T 载体、dNTPs、
DNA Marker,荧光定量染料 SYBR GreenⅠ购自上海东洋纺生物科技有限公司,DNA 回收试剂盒、
DL 2000 Plus DNA Marker 为北京全式金生物技术有限公司生产。所用引物由上海英骏生物技术有限
公司(Invitrogen)合成。
1.2 尿素处理与样品采集
选长势基本一致的葡萄植株,于 2011 年 4 月花前 8:00、12:00、17:00 时分别进行叶面喷施
0.5%尿素(质量比),雾滴细小、均匀,施肥量以叶片不滴水为准。土壤施肥于 8:00 在行间深 40
cm、宽 30 cm 的条形坑施入 100 g 尿素,施肥量等参照前人的研究(苏德纯,1988;吴显峰和班俊,
1993;秦嗣军 等,2001),每个处理 5 株,施肥后浇适量水,并以塑料膜覆盖避雨。
每个植株上选取 5 个位于第 7 节位的新梢于施肥前和施肥后 20 d 测量其新梢长和成熟叶的长与
宽,计算新梢增长率和叶片增长率。叶片面积(cm2)= 叶长 × 叶宽。施肥后,每个植株上选取 5
个花序计算落花落果率。
果实成熟后于施肥处理和对照植株上每株取 5 个位于第 6 节位的果穗,用游标卡尺(精确度为
0.02 mm)测量每个果粒的纵、横径,用电子天平(0.01 g)称量单粒质量。平均果实大小(cm2)=
纵径 × 横径。
2 期 初建青等:尿素对葡萄 5 个氮代谢相关基因表达的影响 223

施肥后连续采样,分别采取上午 8:00 叶面喷施 0.5%尿素后 0、1、2、6、24、48、240 h 的成
熟叶、土壤施 100 g 尿素后 6、24、48、72、240 h 的成熟叶和新根。成熟叶均采自具 15 个节位的
长枝条上的第 9、10 节位,–40 ℃保存备用。
1.3 RNA 的提取纯化与 cDNA 合成
‘藤稔’葡萄叶片总 RNA 的提取、消化参照 Chang 等(1993)和张彦苹等(2010)的方法。
mRNA 的纯化采用 Promega 公司生产的 PolyATtract® mRNA Isolation System Ⅵ试剂盒进行。以
mRNA 为模板,引物 P01 反转录合成 cDNA 第一条链,引物 P02 延伸加帽子,空气加热条件下 42 ℃
保温 1 h,75 ℃保温 10 min,冰上冷却 2 min 后,–70 ℃保存备用。
1.4 引物设计
根据不同物种间同源基因的核酸序列相对保守的特点,在 GenBank 的核酸(nr/nt)数据库中检
索拟南芥的 GDH 序列 145358164,NR 序列 30681919,NiR 序列 30699283,GS 序列 186531753 和
AS 序列 145339205,并分别以上述序列为探针对葡萄属 EST 数据库进行 BLAST 检索,得到多条与
之高度同源的葡萄 EST 序列;将获得的 EST 序列用 DNAStar 软件进行首尾拼接,获得新的 Contig;
以获得的 Contig 反复对葡萄 EST 公共数据库进行 BLAST 检索、拼接,尽可能获得全长 cDNA(王
晨 等,2010)。以 cDNA 为模板分别利用氮素代谢循环途径中的 5 个关键酶基因 VvGDH、VvNiR、
VvNR、VvGS、VvAS 的上游引物和下游引物(表 1)进行 PCR 扩增获得各基因。为确保半定量 RT-PCR
的特异性,引物设计在每个基因的 3′非翻译区(3′UTR),所用引物由上海英骏生物技术有限公司
(Invitrogen)合成(表 1)。
表 1 引物序列及 PCR 扩增片段大小
Table 1 Sequence of primers and sizes of PCR amplified products
用途
Use
引物编号
Code No.
引物序列(5′–3′)
Sequence(5′–3′)
片段大小/ bp
Size
登录号
Accession No.
ORF 扩增 GDH-1 TGAATGCGCTGGCGGCAACCAAC
ORF amplification GDH-2 TAGGCTTCCCAACCCCTAAGGA
1236 JF796045
NiR-1 ATGGCTTCTATCTCTGTTCC
NiR-2 TCAGTCTTCAGCTTCTTCTTCCCT
1785 JF796046
NR-1 ATGGCGGCATCCGTTGATAATCG
NR-2 TCAGAACACCAGCAAAGAAT
2730 JF796047
GS-1 ATGTACATACTAAGGAGGGT
GS-2 TCAAAATTCTATGGAAAGCC
564 JF796048
AS-1 ATGTGCGGAATACTTGCAGTTCTGGG
AS-2 GGGTGCAGTTACTTCCATAATCCTCGG
1752 JF796049
半定量 RT-PCR GDH-3 TAGGGGTTGGGAAGCCTAAG
Semi-quantitative GDH-4 GGGAATGACAAAACCATTGC
139

RT-PCR NiR-3 CATTACTGCCAATGCTCGTG
NiR-4 TTCTTTGTGGCAGGCATGTA
135

NR-3 AAGAGACGGAATTCCAGGTTG
NR-4 GCGAAAAAGTGGGGAGAGAG
160

GS-3 AGAAGTCTCCCCGAAGCTGT
GS-4 CCATGGCTCCATTAGAGCTG
117

AS-3 TTAGGCGCAAACGTAGAAGTG
AS-4 TGAATTGTGTAACAGAGGGAAGC
199

扩增 UBI UBI-1 AGTAGATGACTGGATTGGAGGT
UBI amplification UBI-2 GAGTATCAAAACAAAAGCATCG
150

cDNA 合成 P01 GCAGGACTGCAGCTGACTGACTACT30VN
cDNA synthesis P02 GACCAGTGGTATCAACGCAGAGTACGCGGG
3′扩增 P03 GGTGGTAGAGCTCGCAGGACTGCAGCTGACTG
3′ amplification P04 AGAGCTCGCAGGACTGCAGCTGACTGACTAC
224 园 艺 学 报 40 卷
1.5 基因特异引物的 PCR 验证
以 cDNA 为模板,分别以表 1 中各对引物进行 PCR 扩增,反应程序为:94 ℃预变性 3 min;
94 ℃变性 30 s,复性 30 s,72 ℃延伸 30 s,共 33 个循环;最后再 72 ℃延伸 5 min,结束后 4 ℃
保存。扩增产物用 2%琼脂糖凝胶电泳检测,割取目的条带,利用 Axygen 公司生产的 AxyPrep DNA
凝胶回收试剂盒回收特异片段,具体方法参照其说明。回收后进行克隆,按照 TaKaRa 公司载体连
接试剂盒说明书提供的方法,将回收纯化的 DNA 片段与载体 pMD19-TVector 连接,16 ℃反应 1 h,
转入大肠杆菌 DH5α 感受态细胞中,接种在含 Amp 的平板培养基上培养 12 ~ 15 h。挑取单克隆在
含 Amp 的液体 LB 培养基中筛选活化后,然后进行菌液 PCR(同原引物的扩增程序)。检测后将菌
液送往上海美季生物技术公司测序(杨光 等,2011)。
1.6 半定量 RT-PCR
以葡萄中的 UBI 基因为内参,进行半定量 RT-PCR,为确保半定量 RT-PCR 的特异性,引物设
计在每个基因的 3′非翻译区(3′UTR),目的基因的引物见表 1。反应条件为:94 ℃变性 3 min;94 ℃
变性 30 s,Tm退火 30 s,72 ℃延伸 30 s,共 28 个循环;72 ℃终延伸 5 min。UBI 反应程序条件与
扩增目的基因的条件相同。
1.7 荧光定量 PCR
荧光定量 PCR 是基于荧光能量传递技术,它融汇 PCR 技术的核酸高效扩增、探针技术的高特
异性、光谱技术的高敏感性和高精确定量的优点,直接探测 PCR 过程中荧光信号的变化以获得定量
的结果(帅小蓉 等,2002;朱水芳,2003)。参照已有研究报道(王晨 等,2010),分别取 2 μg RNA
以 P01 和 P02 引物反转录合成 cDNA,葡萄看家基因 UBI 为内参进行定量 PCR,目的基因的引物及
片段大小见表 1。应用 Bio-Rad My-IQ 2 荧光定量 PCR 仪进行实时定量。RCR 的反应体系按 SYBR
GreenⅠ(TOYOBO)说明书进行。扩增体系含 1 μL cDNA,上下游引物各 0.8 μL,10 μL 反应 MIX,
7.4 μL ddH2O,总体系 20 μL。反应程序为 95 ℃变性 1 min,95 ℃变性 10 s,Tm退火 20 s,72 ℃延
伸 30 s,40 个循环;反应结束后分析荧光值变化曲线以及融解曲线。
试验 3 次重复,试验数据用 LinRegPCR(Ramakers et al.,2003)和 Excel 软件分析,进行相对
定量法分析。
2 结果与分析
2.1 施用尿素对葡萄生长发育的影响
葡萄在新梢生长期需氮量最大,此期适宜喷施尿素,以促进枝叶生长(张振翔和赵青春,1998)。
本研究结果表明,上午、下午叶面喷施尿素以及土壤施尿素可以提高新梢和叶片增长率,且与未施
肥的对照相比差异达到了显著水平;上午、下午叶面喷施尿素可以显著增加单粒质量和果实大小。
上午、下午叶面喷施尿素和土壤施尿素可以降低落花落果率,但中午喷施尿素易造成落花落果(表
2,图 1)。
总体上看,上午叶面喷施尿素对葡萄新梢增长率、叶片面积增长率、单果质量和果实大小的影
响效果较显著,有减轻葡萄落花落果的作用;中午叶面喷施尿素对葡萄新梢增长率、叶片面积增长
率、单果质量和果实大小的影响效果最不明显,且有加重葡萄落花落果的作用。选择合适时间叶面
喷施尿素对葡萄相关品质指标的影响效果要好于土壤施尿素。

2 期 初建青等:尿素对葡萄 5 个氮代谢相关基因表达的影响 225

表 2 尿素对葡萄品质指标的影响
Table 2 The impact of biology character of fruit of Fujiminori grape under urea application
处理
Treatment
新梢增长率/
%
Shoot
increased rate
叶片面积增长
率/%
Leaf size
increased rate
落花率/%
Petals rate
落果率/
%
Fruit drop
rate
单粒质量/ g
Single grain
weight
果实大小/cm2
Fruit size
未施肥(对照)Control 9 ± 1 d 23 ±2 d 51 ± 1 a 45 ± 3 b 7.17 ± 0.23 b 5.47 ± 0.24 c
上午喷施叶片 Morning spraying 29 ± 6 a 91 ± 7 a 45 ± 1 b 36 ± 2 c 9.42 ± 0.29 a 7.85 ± 0.16 a
中午喷施叶片 Noon spraying 13 ± 3 cd 49 ± 1 c 55 ± 4 a 56 ± 3 a 7.46 ± 0.27 b 5.77 ± 0.19 c
下午喷施叶片是 Afternoon spraying 24 ± 4 ab 77 ± 7 b 45 ± 3 b 43 ± 1 b 9.17 ± 0.26 a 6.35 ± 0.22 b
施入土壤 Applied to the soil 20 ± 1 bc 41 ± 1 c 44 ± 2 b 43 ± 2 b 7.49 ± 0.12 b 5.62 ± 0.14 c
注:不同字母表示处理间差异达到 5%显著水平。
Note:Different letters at the same sampling date mean significant at 5% level.





















图 1 尿素对葡萄果实坐果的影响
A:对照(未施肥);B:上午喷施;C:中午喷施;D:下午喷施;E:施入土壤。
Fig. 1 The impact of fruit setting of Fujiminori grape under urea application
A:Control;B:Morning spraying;C:Noon spraying;D:Afternoon spraying;E:Applied to the soil.
2.2 叶面喷施尿素对葡萄叶片中 5 个氮代谢基因在不同时间段表达的影响
本试验中,半定量 RT-PCR 与荧光定量 PCR 两者的结果高度一致。如图 2 和图 3 所示,在上午
叶面喷施尿素处理中,谷氨酸脱氢酶基因(VvGDH)在处理后各个时间段的表达水平存在显著差异,
2 h 达到最低,48 h 表达水平最高,240 h 的表达量高于喷肥前期且处于稳定。亚硝酸还原酶基因
(VvNiR)6 h 时表达量明显增高,24 h 达到最高水平,240 h 的表达量仍处于较高水平,3 个时间点
的表达量无显著差异。硝酸还原酶基因(VvNR)在 24 h 最高,240 h 的表达量处于平稳水平,说明
叶面喷施尿素促进了 VvNR 的表达,并进而诱导氮素代谢循环中的关键酶发挥作用。谷氨酰胺合成
226 园 艺 学 报 40 卷
酶基因(VvGS)在 6 h 的表达量最高,24 ~ 240 h 的表达量处于平稳较高水平,说明此阶段的氮同
化代谢比较活跃,诱导了 VvGS 发挥其作用。天冬酰胺合成酶基因(VvAS)的表达量在 2 h 时达到










图 2 半定量 RT-PCR 检测上午叶面喷施尿素后葡萄成熟叶片中 5 个基因的时程表达
Fig. 2 Effect of foliar applied urea on expression patterns of five genes at different time in grapevine
leaves by semi-quantitative RT-PCR

































图 3 荧光定量检测上午叶面喷施尿素后葡萄成熟叶片中 5 个基因的时程表达
Fig. 3 Effect of foliar applied urea on expression patterns of five genes at different time
in grapevine leaves by fluorescent quantitative
2 期 初建青等:尿素对葡萄 5 个氮代谢相关基因表达的影响 227

最高水平(与 6 h、24 h 无显著差异),直到 24 h 均处于较高水平,48 h 时处于最低水平,说明叶面
喷施尿素对 VvAS 的诱导作用于处理前期达到最好效果。
胞质中的尿素经脲酶水解为氨,进而在谷氨酰胺合成酶(GS)的作用下进入氮同化途径,而外
源氮源如尿素也可以诱导另一条调控途径促进 NR 基因及 NiR 基因的转录水平提高(Loppes et al.,
1999;Jargeat et al.,2000)。以上研究结果表明,VvGS 及其下游基因 VvAS 比 VvNR 及其下游基因
VvNiR 达到最高表达水平的时间要早,但这 4 个基因的表达水平无显著差异,说明叶面喷施尿素可
能诱导了另一条调控途径,从而促进了 VvNR 及 VvNiR 的表达,但此调控途径对信号的响应时间晚
于在 VvGS 的作用下进入氮同化的途径。VvGDH 在 48 h 达到最高表达水平,比其它 4 个基因延后,
说明 VvGDH 对尿素的响应时间晚于其它 4 个基因。
2.3 土壤施尿素对葡萄叶片和根中 5 个氮代谢基因在不同时间段表达的影响
葡萄土壤施尿素后叶和根中 VvGDH 的表达量均呈先升高后降低的趋势(图 4),叶中 VvGDH
的表达量在 72 h 达到最高,而根中 24 h 达到最高;根中 VvGDH 的表达量在施肥后 24 h 之前明显高



图 4 荧光定量检测土壤施尿素后葡萄中 5 个基因的时程表达
Fig. 4 Effect of ground urea on expression patterns of five genes at different time in grapevine leaves
228 园 艺 学 报 40 卷
于叶,而在 48 ~ 240 h 明显低于叶中 VvGDH,说明根中 VvGDH 对尿素的响应时间早。叶中 VvNiR
的表达量在施肥后 6 h 处于最低,72 h 达到最高水平;根中 VvNiR 的表达量在施肥后呈先升高后降
低的趋势,在 48 h 达到最高水平,在 6 h 和 240 h 的表达量高于叶中,但总体低于叶中。葡萄叶和
根中 VvNR 的表达量均在 48 h 达到最高水平,但叶中显著高于根中,说明叶中 VvNR 对尿素的响应
强度明显高于根中。葡萄叶中 VvGS 的表达量在 24 h 处于最低水平,在 72 h 处于最高水平;根中先
升高后降低,在 24 h 达到最高水平,总体低于叶中,说明根中 VvGS 对尿素的响应时间早于叶中,
但响应水平不如叶中。根中 VvAS 的表达量先升高后降低,在 48 h 达到最高水平,而叶中 72 h 达到
最高水平,并且总体显著高于根中,说明叶中 VvAS 对尿素的响应比较延后,但响应强度高于根中。
与图 3 相比,土壤施尿素后葡萄叶中 5 个基因达到最高表达水平的时间比叶面喷施尿素延后,
而且表达水平也低于叶面施肥,土壤施尿素对叶中 5 个基因表达的影响效果不如叶面喷施尿素。
3 讨论
从本研究结果可以看出,上午叶面喷施尿素对葡萄新梢增长率、叶片增长率、单果质量和果实
大小的影响效果较显著,有减轻葡萄落花落果的作用;早晚叶面喷施尿素对葡萄前期生长发育的影
响效果要好于土壤施尿素,而中午叶面喷施尿素效果最不明显,且易造成落花落果,这是因为高温
抑制了养分的叶面吸收(张振翔和赵青春,1998)。
从 VvGDH、VvNR、VvNiR、VvGS、VvAS 的基因表达规律可看出葡萄叶面喷施尿素诱导了 5 个
基因的表达,整体呈先升高后降低的趋势。VvGDH 最高表达水平发生在 48 h,VvNR 和 VvNiR 最高
表达水平发生在 24 h,VvGS 最高表达水平发生在 6 h,VvAS 最高表达水平发生在 2 h。叶面喷肥与
土壤施肥有着明显的不同,其养分吸收比土壤快,可以迅速地矫正作物养分缺乏症状,利用分子生
物学技术可以快速地检测叶面施尿素对氮代谢相关基因的影响效果,进而了解肥效的有无和持续时
间,能快速有效地服务于实际生产。
外源尿素很可能被植物根系直接吸收,并在未降解的情况下转运至地上部(Witte et al.,2002;
曹凤秋 等,2009)。本试验研究结果表明,葡萄土壤施尿素后叶和根中 VvNR 的表达量均在 48 h 达
到最高水平,但叶中 VvNR 的表达量显著高于根中,说明叶中 VvNR 对尿素的响应强度明显高于根
中,这与前者研究结果(李宝珍 等,2007,2009)一致,进一步表明土壤施尿素可以诱导叶中 VvNR
的表达;也可能是外源尿素被植物根系直接吸收,并在未降解的情况下转运至地上部,或是叶片细
胞代谢合成的尿素比根中多,因此对叶中 VvNR 表达水平影响大。陈胜勇等(2008)的研究结果表
明氮素形态及比例能有效地在转录水平上调节甜菜幼苗叶片 GS 基因的表达,而管闪青(2007)在
甜瓜上的研究表明甜瓜 M-GS2 基因优先在叶中表达。本研究中葡萄土壤施尿素前 24 h 根中 VvGS
表达水平高于叶中,24 h 后根中明显低于叶中;在同一组织不同处理时间下 VvGS 表达水平有明显
差异,呈先升高后降低的趋势,与前人关于酶活性的测定结果(李霞和阎秀峰,2010)一致。土壤
施尿素后,VvGS 明显比其它基因的表达水平低,因此,VvGS 具有氮代谢途径标记基因的特点。
虽然土壤施尿素可以诱导叶中氮代谢相关基因的表达,但其诱导的表达水平明显低于叶面喷施
尿素,而且土壤施尿素葡萄叶中 5 个基因达到最高表达水平的时间比叶面喷施尿素叶中 5 个基因达
到最高表达水平的时间晚,因此叶面喷施尿素更有利于葡萄氮代谢相关基因的快速表达,从而可以
快速地促进氮同化。

References
Cao Feng-qiu,Liu Guo-wei,Wang Wei-hong,Wu Xue-min,Liu Lai-hua. 2009. Molecular processes of urea metabolism and transport in higher
2 期 初建青等:尿素对葡萄 5 个氮代谢相关基因表达的影响 229

plants. Chinese Bulletin of Botany,44 (3):273–282. (in Chinese)
曹凤秋,刘国伟,王伟红,吴学民,刘来华. 2009. 高等植物尿素代谢及转运的分子机理. 植物学报,44 (3):273–282.
Chang S,Puryear J,Cairney J. 1993. A simple and efficient method for isolating RNA from pine trees. Plant Molecular Biology Reporter,11:
113–116.
Chen Gang,Jian De-feng. 2008. Study on the effect of fertilization on the quality and quantity of Bixiang Wuhe grape. J Jilin Agric Sci Tech Coll,
(1):1–4. (in Chinese)
陈 刚,建德锋. 2008. 施肥对碧香无核葡萄产量及品质的影响研究. 吉林农业科技学院学报,(1):1–4.
Chen Sheng-yong,Li Cai-feng,Ma Feng-ming. 2008. Expression analysis of glutamine synthetase gene under different nitrogen conditions in sugar
beet(Beta vulgaris L.). Crops,(4):64–67. (in Chinese)
陈胜勇,李彩凤,马凤鸣. 2008. 甜菜谷氨酰胺合成酶基因在不同氮素条件下的表达分析. 作物杂志,4:64–67.
Gang Shuang,Wang Jing-guo,Yang Liang,Gao Yang,Zang Jia-xiang,Zhao Hong-wei. 2010. Effects of nitrogen level on key enzyme to nitrogen
metabolism of rice in cold region. Reas Agric Modern,31 (2):224–227. (in Chinese)
刚 爽,王敬国,杨 亮,高 扬,臧家祥,赵宏伟. 2010. 氮素用量对寒地水稻氮代谢关键酶活性的影响. 农业现代化研究,31 (2):
224–227.
Guan Shan-qing. 2007. Cloning and expression analysis of glutamine synthetase gene from melon[M. D. Dissertation]. Shanghai:Shanghai Jiao
Tong University. (in Chinese)
管闪青. 2007. 甜瓜谷氨酰胺合成酶基因的克隆及其表达分析研究[硕士论文]. 上海:上海交通大学.
He Pu-chao. 1999. Study on grapes. Beijing:China Agriculture Press. (in Chinese)
贺普超. 1999. 葡萄学. 北京:中国农业出版社.
Jargeat P,Gay G,Debaud J C,Marmeisse R. 2000. Transcription of a nitrate reductase gene isolated from the symbiotic basidiomycete fungus
Hebeloma cylindroposorum does not require induction by nitrate. Mol Gent Genom,263:948–956.
Li Bao-zhen,Xin Wei-jie,Xu Guo-hua. 2007. Physiological mechanisms in uptake and use of different forms of nitrogen by nitrogen starved rice
crop. Acta Pedologica Sinica,44 (2):274–276. (in Chinese)
李宝珍,辛伟杰,徐国华. 2007. 氮饥饿水稻利用不同形态氮素的差异及其生理机制. 土壤学报,44 (2):274–276.
Li Bao-zhen,Fan Xiao-rong,Xu Guo-hua. 2009. Molecular regulation for uptake and utilization of ammonium and nitrate in plant. Plant Physiology
Communications,45 (1):80–88. (in Chinese)
李宝珍,范晓荣,徐国华. 2009. 植物吸收利用铵态氮和硝态氮的分子调控. 植物生理学通讯,45 (1):80–88.
Li Xia,Yan Xiu-feng. 2010. Effects of nitrogen concentrations on nitrogen metabolism-related enzymes and growth of Phellodendron amurense
seedlings. Journal of Northeast Forestry University,38 (6):40–42. (in Chinese)
李 霞,阎秀峰. 2010. 氮素浓度对黄檗幼苗生长及氮代谢相关酶类的影响. 东北林业大学学报,38 (6):40–42.
Liu Li,Zou De-tang. 2009. Effect of nitrogen application on glutamine synthetase activity and yield of rice grain. J Northeast Agric Univ,40 (10):
1–4. (in Chinese)
刘 丽,邹德堂. 2009. 氮素用量对水稻籽粒谷氨酰胺合成酶活性及产量的影响. 东北农业大学学报,40 (10):1–4.
Loppes R,Radoux M,Ohresser M C P,Matagne R F. 1999. Transcriptional regulation of the Nia1 gene encoding nitrate reductase in
Chlamydomonas reinhardtii:Effects of various environmental factors on the expression of a reporter gene under the control of the Nia1
promoter. Plant Mol Biol,41:701–711.
Qin Si-jun,Wang Ming,Guo Tai-jun,He Hong-xia,Wang Xi-rong. 2001. The research on the dynamic variations of the mineral elements in the
leafstalks of Shuangyou Vitis amurensis Rupr. Journal of Jilin Agricultural University,23 (4):47–50. (in Chinese)
秦嗣军,王 铭,郭太君,贺红霞,王喜荣. 2001. 双优山葡萄叶柄内矿质营养动态变化的研究. 吉林农业大学学报,23 (4):47–50.
Ramakers C,Ruijtera J M,Lekanne Depreza R H,Moorman A F M. 2003. Assumption-free analysis of quantitative real-time polymerase chain
reaction(PCR)data. Neuro science Letter,339:62–66.
Shuai Xiao-rong,Xia Qing-you,Zhu Yong. 2002. Progress and application of quantitative PCR. Newsletter of Sericultural Science,22 (4):20–
28. (in Chinese)
帅小蓉,夏庆友,朱 勇. 2002. 定量 PCR 技术的研究现状及应用概述. 蚕学通报,22 (4):20–28.
230 园 艺 学 报 40 卷
Song Yang,Cui Shi-mao,Du Jin-wei,Jin Li-ping. 2008. The grape leaves growth and the anatomical changes both of the grape leaves and roots
through different levels of nitrogen fertilizer applications. Acta Agric Boreali-Sin,23 (3):204–208. (in Chinese)
宋 阳,崔世茂,杜金伟,金丽萍. 2008. 氮肥不同施用量对葡萄叶片生长及根、叶细胞结构的影响. 华北农学报,23 (3):204–208.
Su De-chun. 1988. Application of leaf analysis in the nutrient diagnosis of grapes. Deciduous Fruits,(1):20–21. (in Chinese)
苏德纯. 1988. 叶分析在葡萄营养诊断中的应用. 落叶果树,(1):20–21.
Sun Quan,Wang Jing-fang,Wang Su-fang,Yang Qin,Wang Zhen-ping. 2007. Influence of fertilization depth on NPK content in leaves,yield and
fruit quality of grapevine. J Fruit Sci,(4):455–459. (in Chinese)
孙 权,王静芳,王素芳,杨 琴,王振平. 2007. 不同施肥深度对酿酒葡萄叶片养分和产量及品质的影响. 果树学报,(4):455–459.
Sun Zhou-ping,Liu Tao,Lin Shan-shan,Li Tian-lai. 2006. Effect of aeroponics on the growth,yield and quality of tomato plant. Journal of Shenyang
Agricultural University,37 (3):488–490. (in Chinese)
孙周平,刘 涛,蔺姗姗,李天来. 2006. 雾培对番茄植株生长、产量和品质的影响. 沈阳农业大学学报,37 (3):488–490.
Wang Chen,Liu Hong,Fang Jing-gui,Song Chang-nian,Cao Xue,Yang Guang,Zhang Zhen. 2010. Cloning and expression analysis of APETALA2
gene from grapevine(Vitis vinifera)based on EST database. Journal of Fruit Science,27 (2):207–212. (in Chinese)
王 晨,刘 洪,房经贵,宋长年,曹 雪,杨 光,章 镇. 2010. 基于 EST 数据库的葡萄 APETALA2 基因 cDNA 克隆及其表达分
析. 果树学报,27 (2):207–212.
Wickert E,Marcondes J,Lemos M V,Eliana G M. 2007. Nitrogen assimilation in Citrus based on CitEST data mining. Genet Mol Biol,30,3
(Suppl):810–818. (in Chinese)
Witte C,Tiller S A,Taylor M A,Davies H V. 2002. Leaf urea metabolism in potato. Urease activity profiles and patterns of recovery and distribution
of 15N after foliar urea application in wild-type and urease-antisense transgenics. Plant Physiol,129:1129–1136.
Wu Xiao-feng,Ban Jun. 1993. Effect of nutrient contents of grape leaves with different loading in growing. Sino-Overseas Grapevine and Wine,1:
10–13. (in Chinese)
吴显峰,班 俊. 1993. 葡萄不同负载量对生长期叶片营养元素含量的影响. 葡萄栽培与酿酒,1:10–13.
Yang Guang,Cao Xue,Fang Jing-gui,Huang Zhen-xi,Tao Jian-min,Wang Chen. 2011. Sub-cellular localization and expression analysis of genes
involved in grapevine floral development. Scientia Agricultura Sinica,44 (3):641–650. (in Chinese)
杨 光,曹 雪,房经贵,黄振喜,陶建敏,王 晨. 2011. 葡萄花发育基因的亚细胞定位和表达分析. 中国农业科学,44 (3):641–
650.
Zhang Chao-xuan,Yang Tian-yi,Luo Jun,Wang Xiang-lin,Jiang Ai-li,Ye Zheng-wen. 2010. Effects of different fertilizers and application methods
on photosynthetic characteristics and quality of Kyoho grape. Southwest China Journal of Agricultural Sciences,23 (2):440–443. (in Chinese)
张朝轩,杨天仪,骆 军,王相林,蒋爱丽,叶正文. 2010. 不同肥料及施用方式对巨峰葡萄叶片光合特性和果实品质的影响. 西南农
业学报,23 (2):440–443.
Zhang Yan-ping,Wang Chen,Yu Hua-ping,Cai Bin-hua,Fang Jing-gui. 2010. Screening of RNA extraction methods for various grapevine organs
and tissues. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica,(11):135–140. (in Chinese)
张彦苹,王 晨,于华平,蔡斌华,房经贵. 2010. 适于葡萄不同组织 RNA 提取方法的筛选. 西北农业学报,(11):135–140.
Zhang Zhi-meng,Wan Shu-bo,Sun Kui-xiang,Dai Liang-xiang. 2009. Effects of nitrogen level on nitrogen metabolism and correlating enzyme
activity of peanut. Acta Agric Boreali-Sin,24 (2):170–175. (in Chinese)
张智猛,万书波,孙奎香,戴良香. 2009. 氮素供应水平对小粒型花生氮素代谢及相关酶活性的影响. 华北农学报,24 (2):170–175.
Zhang Zhen-xiang,Zhao Qing-chun. 1998. Technology of fertilizer application on grapes. Deciduous Fruits,(3):47. (in Chinese)
张振翔,赵青春. 1998. 葡萄叶面喷肥技术. 落叶果树,(3):47.
Zhao Xiang-kui,Zhang Xu,Jiang Yuan-mao. 2007. Studes on the effect of follar spray of urea on the yield and quality of sweet cherry(Prunus avium
L.). Journal of Shandong Agricultural University:Natural Science Edition,(3):369–372. (in Chinese)
赵祥奎,张 序,姜远茂. 2007. 秋季叶施尿素对甜樱桃产量与品质的影响. 山东农业大学学报:自然科学版,(3):369–372.
Zhu Shui-fang. 2003. Technology of real-time fluorescence polymerase chain reaction. Beijing:China Metrology Press:33–49. (in Chinese)
朱水芳. 2003. 实时荧光聚合酶链式反应检测技术. 北京:中国计量出版社:33–49.