氮素形态对烤烟和白肋烟吸收动力学及转录组的影响

李玉静，冯雨晴，赵园园，马雁军，刘德水,3，史宏志*

1 河南农业大学烟草学院/烟草农业减害研究中心，郑州 450046；

2 上海烟草集团北京卷烟厂有限公司，北京 100024；

3 北京生命科技研究院有限公司，北京 102211

植株对氮素的利用包括吸收、转运、还原、同化等环节，NO3-被植物吸收后通过硝酸还原酶（nitrate reductase, NR）和亚硝酸还原酶（nitrite reductase, NiR）转化为NH4+，NH4+可直接经GS-GOGAT 循环（谷氨酰胺合成酶与谷氨酸合成酶循环）合成氨基酸，从而被植物吸收利用[1-2]。与烤烟相比，白肋烟色素含量低，光合产物合成和积累受限，为氮代谢提供的能量和碳骨架较少，氮素利用率低，易造成硝酸盐的大量积累[3-4]。白肋烟叶片对氮素的还原同化能力低已有较多研究，而根系作为植株吸收氮素的关键部位，对NO3-和NH4+的吸收动力学值得深入研究。

近年来，国内外的众多学者在水稻[5]、小麦[6]、玉米[7]、枳橙[8]、香蕉[9]等作物上开展了不同形态氮素及各种离子的吸收动力学试验，发现作物对硝态氮和铵态氮的吸收存在差异，且最大吸收速率受最大阈值的限制，如枳橙对NO3-的吸收速率在0.05～2.0 mmol·L-1范围内持续增加，而对NH4+的吸收速率在0.1～1.0 mmol·L-1之间持续增加，在1.0～2.0 mmol·L-1之间趋于饱和[8]。此外，硝态氮和铵态氮的比例不同会影响到作物对二者的吸收速率[9-11]。在硝态氮的吸收转运过程中，NRT1 和NRT2 家族基因分别编码低亲和力硝酸盐转运蛋白和高亲和力硝酸盐转运蛋白[12]，不同作物间的NRT 家族受外界条件的影响不一致，如茶树和木薯中NRT2.5基因均表现为在低浓度硝态氮条件下表达量较高[13-14]，拟南芥中AtNRT2.1受NO3-强烈诱导，AtNRT2.4受NO3-中度诱导，而AtNRT2.5受NO3-抑制[15]，烟草中的研究发现，缺氮处理会使NRT2.1、NRT2.2的表达量显著提高[16]，NpNRT1.2仅在根系中表达且严格依赖高浓度的NO3-[17]。

烤烟和白肋烟两品种间的氮效率存在显著差异，已有研究表明，不同形态氮素及比例对烤烟和白肋烟生长的作用效果不同，高比例的硝态氮有效促进烤烟生长，高比例的铵态氮有效提高白肋烟的氮代谢能力[18]。前人开展了烤烟根系对K+[19]、Se（Ⅵ）[20]等养分离子的吸收动力学研究，但关于烤烟和白肋烟两品种根系对硝态氮和铵态氮的吸收特性还未见报道。本研究以烤烟品种K326 和白肋烟品种TN90 为研究对象，探究其对不同形态氮素的吸收动力学特征及不同硝铵配比处理下二者氮代谢相关基因的响应差别，从生理及分子水平综合分析，为烟草对氮素的高效利用和合理施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与培育条件

供试材料为烤烟品种K326，白肋烟品种TN90。试验于2021 年10—12 月于河南农业大学国家烟草栽培生理生化研究基地进行，气候室光照时间设置为白天9:00—18:30，光量子强度400 μmol·m-2·s-1（换算光照强度4938 Lx[21]），相对湿度约为70%，温度控制在（26±2）℃。烟草种子用2%的次氯酸钠溶液消毒灭菌2 次，每次5 min，随后将其播撒在育苗棉上，经水培长至五叶一心，进行不同形态氮比例的吸收动力学试验。前期用清水培养，待子叶完全展开后改为霍格兰营养液培养，其中NO3-：NH4+=1:1，每3 d 更换一次营养液。

1.2 试验设计

在总N 浓度为2 mmol·L-1的前提下，共设置3个试验处理，T1：NO3-: NH4+=100:0、T2：NO3-:NH4+=50:50、T3：NO3-: NH4+=0:100，NO3-由KNO3提供，NH4+由(NH4)2SO4提供，除此外溶液中不再提供其他营养离子。试验全程将烟苗根系没入小黑瓶中，密度为1 株/瓶。采用常规耗竭法，选取长势大小基本一致的烟苗，将根系冲洗干净后置于去离子水中，预培养48 h，以消除烟苗体内残留氮素的影响。随后将烟苗移入不同处理的小黑瓶中，进行吸收动力学试验。下文中，以字母“Z”表示试验开始0 h（即饥饿2 d）时，“F”表示试验开始4 h 时，“K”表示烤烟品种K326，“N”表示白肋烟品种TN90，“K1、K2、K3”和“N1、N2、N3”分别表示烤烟品种K326 和白肋烟品种TN90处于T1、T2、T3 处理之下。

1.3 测定项目

1.3.1 根系吸收动力学曲线测定

试验过程全程光照，分别于0.5、1、1.5、2、4、6、8、12、14、24、28、30 h 从各处理的小黑瓶中取0.1 mL溶液样于离心管中保存，用于测定NO3-和NH4+含量，同时向吸收液中补充0.1 mL 去离子水。每个处理进行3 次平行重复试验。

1.3.2 氮代谢相关酶活性测定

在1、2、4、8 h 几个关键时间点取根系鲜样备用，取样时每两株烟为一个混合样，每个处理取3 次重复，用锡纸包好后放入液氮中冷冻30 min，而后放入超低温冰箱（-80℃）保存。根据吸收曲线发现，4 h 左右两烟草品种根系对硝态氮及铵态氮的吸收速率差异较大，因此测定4 h 时各处理的根系酶活性，送至苏州科铭生物技术有限公司测定NR 和谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase, GS）活性，测定方法为BCA蛋白法。

1.3.3 根系转录组测定

取样方法同1.3.2，取预培养48 h 后（即0 h，作为对照）、处理4 h 时根系样品，送至广州基迪奥生物科技有限公司进行转录组测序。

1.3.4 硝酸盐含量测定

在试验结束后，擦干烟苗表面水分，将根系和地上部分离，称取根系鲜重，而后将各部分在烘箱中105℃杀青15 min，60℃烘干至恒重。杀青后的样品用碾子碾碎，过60 目筛，于密封袋中保存，用于硝酸盐含量的测定，测定方法为水杨酸-浓硫酸比色法。

1.4 吸收动力学参数的计算方法

以吸收时间为横坐标，溶液中离子浓度为纵坐标做图，计算烤烟和白肋烟对NO3-和NH4+的吸收动力学参数。利用最小二乘法，拟定一元二次多项式回归方程，建立曲线消耗方程Y=aX2+bX+c，式中：Y表示溶液中离子浓度，X表示根系吸收时间，根据公式Vmax=b×V/m（V：溶液原体积；m：根鲜质量）、Km=c-3b2/16a、Cmin=c-b2/4a 求得相关参数[22-24]。

1.5 数据处理与分析

采用Excel 2016 和Origin 8.5 对吸收动力、酶活性及硝酸盐含量3 项测定结果进行数据计算和作图，不同处理间的显著性差异采用Duncan 新复极差法进行检验。根系转录组结果在Omicsmart 平台上进行后续分析，利用统计检验FDR 值与差异倍数log2FC 筛选差异基因，满足FDR＜0.05，|log2FC|＞1 的标记为差异基因（Differential expression gene, DEGs）。

不同氮素处理下，烤烟和白肋烟以各自品种饥饿48 h 为对照，再将相同氮素处理下的烤烟和白肋烟作为一个分组，绘制差异表达韦恩图。分别挑选Z-K_vs_F-K1 和Z-N_vs_F-N1、Z-K_vs_F-K2 和Z-N_vs_F-N2、Z-K_vs_F-K3 和Z-N_vs_F-N3 的共差异表达基因，绘制目标KEGG 富集条形图，根据FDR 值显示前30 个富集通路。基于KEGG 结果，挑选氮代谢通路差异基因，根据其在样本中的表达量绘制热图，以展示基因在样本中的变化情况。

2 结果与分析

2.1 烤烟和白肋烟对NO3-的吸收差异

2.1.1 烤烟和白肋烟对NO3-的吸收动力学特征差异

根据溶液中NO3-浓度随时间变化的关系得出T1和T2 处理下K326 和TN90 对NO3-的吸收动力学方程（表1），再根据相关公式求得根系对NO3-的吸收动力学参数（表2）。由表2 可知，T1 和T2 处理下，K326和TN90 关于NO3-的吸收动力学相关参数均差异显著，T1 和T2 处理下，TN90 的Vmax和Vmax/Km均显著低于K326，Km和Cmin均显著高于K326，说明K326对NO3-的亲和力和吸收潜力均高于TN90，K326 更能在低浓度下吸收硝酸根离子。

表1 不同硝态铵态氮配比条件下烤烟和白肋烟根系对NO3-的吸收动力学方程Tab.1 Kinetic equation of NO3- absorbed by flue-cured tobacco and burley tobacco roots under different nitrate and ammonia nitrogen ratios

表2 不同硝态铵态氮配比条件下烤烟和白肋烟根系对NO3-的吸收动力参数Tab.2 Absorption kinetic parameters of NO3- in the roots of flue-cured and burley tobacco under different nitrate-ammonium nitrogen ratio conditions

2.1.2 烤烟和白肋烟对NO3-的吸收速率差异

由图1 可知，T1 和T2 处理下，K326 和TN90 对NO3-的吸收速率表现规律一致，均为先上升后下降，K326 对NO3-的吸收速率均高于TN90，且T2 处理下TN90 对的NO3-吸收速率相对于K326 的降低程度大于T1 处理。由于烟苗在试验前经过了饥饿处理，在各处理下，K326 和TN90 分别于1.5 h、2 h 表现出最大吸收速率，而后下降并于12 h 后趋于平稳。

图1 不同硝态铵态氮配比条件下烤烟和白肋烟根系对NO3-的吸收速率曲线差异Fig.1 Differences of NO3-absorption rate curves between flue-cured tobacco and burley tobacco roots under different nitrate and ammonia nitrogen ratios

2.2 烤烟和白肋烟对NH4+的吸收差异

2.2.1 烤烟和白肋烟对NH4+的吸收动力学特征差异

根据溶液中NH4+浓度随时间变化的关系得出T3处理和T2 处理下K326 和TN90 对NH4+的吸收动力学方程（表3），再根据相关公式求得根系对NH4+的吸收动力学参数（表4）。由表4 可知，T2 处理下，K326和TN90 关于NH4+的吸收动力学相关参数中，TN90的Vmax、Km和Cmin值均显著低于K326，二者间的Vmax/Km值未出现显著差异；T3 处理下，K326 和TN90关于NH4+的吸收动力学相关参数结果无显著差异。说明硝态氮和铵态氮均存在时，TN90 对NH4+的亲和力高于K326。

表3 不同硝态铵态氮配比条件下烤烟和白肋烟根系对NH4+的吸收动力学方程Tab.3 Absorption kinetics equations of NH4+ in the roots of flue-cured and burley tobacco under different nitrate-ammonium nitrogen ratio conditions

表4 不同硝态铵态氮配比条件下烤烟和白肋烟根系对NH4+的吸收动力参数Tab.4 Absorption kinetics parameters of NH4+ in flue-cured tobacco and burley tobacco roots under different nitrate and ammonia nitrogen ratios

2.2.2 烤烟和白肋烟对NH4+的吸收速率差异

由图2 可知，K326 和TN90 对NH4+的吸收速率表现规律均为先上升后下降。T3 处理下K326 和TN90对NH4+的吸收速率曲线几乎一致，K326 和TN90 分别于1.5 h 和2 h 表现出最大吸收速率，而后下降并在12 h 后趋于平稳。T2 处理下，前4 h 中TN90 对NH4+的吸收速率均大于K326，这可能是因为对氮饥饿后的K326 和TN90 同时供给硝态氮和铵态氮，TN90 优先吸收NH4+而K326 优先吸收NO3-，4 h 后K326和TN90对NH4+的吸收速率曲线逐渐重合，于12 h 后趋于平稳。

2.3 烤烟和白肋烟氮代谢关键酶活性的差异

在试验开始后4 h 时各处理根系的NR 和GS 活性如图3 所示，在各处理下TN90 的NR 和GS 活性均显著低于K326，T1～T3 处理下，TN90 的NR 活性分别较K326 降低14.04%、24.78%、13.30%；TN90 的GS活性分别较K326 降低13.36%、12.57%、15.26%。K326的NR 活性表现为T1＞T2＞T3，且T1 处理和其他处理间表现出显著差异，TN90 的NR 活性表现规律为T1＞T3＞T2，各处理间均表现出显著差异。K326 和TN90 根系的GS 活性均表现为T2＞T1＞T3，但K326在各处理间未表现出显著差异，TN90 的T2 处理和T3处理间表现出显著差异。

图3 不同硝态铵态氮配比条件下烤烟和白肋烟根系NR 和GS 活性的差异Fig.3 Differences in NR and GS activities in the roots of flue-cured and burley tobacco under different nitrate-ammonium nitrogen ratio conditions

2.4 烤烟和白肋烟NO3-含量差异

由图4 可知，在各处理下，TN90 根系和地上部的硝酸盐含量均显著高于K326。K326 和TN90 根系中的硝酸盐含量均表现为随处理中硝态氮含量的降低而降低，T1～T3 处理下，TN90 根系中的硝酸盐含量分别较K326 增加111.86%、101.06%、19.02%。但K326 和TN90 地上部的硝酸盐含量表现出不同的规律，K326 在T1 和T2 处理下地上部的硝酸盐含量未表现出显著差异，T3 处理下地上部的硝酸盐含量相比于T1 和T2 处理显著降低；TN90 地上部硝酸盐含量表现出先降低再升高的趋势，且各处理间均表现出显著差异，T1～T3 处理下，TN90 地上部的硝酸盐含量分别较K326 增加55.09%、22.75%、67.96%。

图4 不同硝态铵态氮配比条件下烤烟和白肋烟根系及叶片的硝酸盐含量差异Fig.4 Differences in nitrate content in the roots and leaves of flue-cured and burley tobacco under different nitrate-ammonium nitrogen ratio conditions

2.5 烤烟和白肋烟根系转录组分析

2.5.1 转录组测序质量分析

各样本的过滤后reads 均在99%以上，过滤后测序碱基质量值达到Q20 以上水平的碱基数目占比均在97%以上，过滤后测序碱基质量值达到Q30 以上水平的碱基数目占比均在92%以上，GC 含量较为一致，均在42%左右，这些结果表明测序结果较为可靠，可继续进行后续分析。

2.5.2 烤烟和白肋烟根系中差异表达基因

差异表达基因数目统计结果如图5 所示。与饥饿处理48 h 时相比，不同氮供应处理4 h 时，T1～T3处理下K326 根系中分别有3304、2577、2404 个DEGs上调，4102、2994、2662 个DEGs 下调；T1～T3 处理下TN90 根系中分别有2113、2044、1787 个DEGs上调，2425、2499、2217 个DEGs 下调。可见在不同的氮素供应条件下，TN90 根系中的差异表达基因数目均低于K326，尤其是在硝态氮占比100%供应条件下。

图5 不同硝态铵态氮配比条件下烤烟和白肋烟差异表达基因数目Fig.5 Number of differentially expressed genes in flue-cured tobacco and burley tobacco under different nitrate and ammonia nitrogen ratios

2.5.3 共差异表达基因及KEGG 富集

由图6 和图7 可知，各分组下的差异表达基因富集在代谢途径（Metabolic pathways）中，Z-K_vs_F-K1和Z-N_vs_F-N1 中有3349 个共差异表达基因，其中氮代谢通路包含 40 个基因；Z-K_vs_F-K2 和Z-N_vs_F-N2 中有3076 个共差异表达基因，其中氮代谢通路包含34 个基因；Z-K_vs_F-K3 和Z-N_vs_F-N3中有2745 个共差异表达基因，其中氮代谢通路包含29 个基因。

图6 不同硝态铵态氮配比条件下烤烟和白肋烟基因表达数目Fig.6 Number of gene expressionsin flue-cured tobacco and burley tobacco under different nitrate and ammonia nitrogen ratios

图7 不同硝态铵态氮配比条件下烤烟和白肋烟共差异表达基因显著富集的通路Fig.7 KEGG pathway with significant enrichment of co-differentially expressed genes influe-cured tobacco and burley tobacco under different nitrate and ammonia nitrogen ratios

KEGG 富集结果显示，在代谢途径之下的各通路中，T1 处理下显著富集（FDR＜0.05）的通路有30 条；T2 处理下显著富集（FDR＜0.05）的通路有25 条；T3处理下显著富集（FDR＜0.05）的通路有24 条。不同处理下的前10 条代谢途径中，除氮代谢通路外，剩余的代谢通路及排列顺序也略有不同，T1 处理下依次为次生代谢物生物合成（Biosynthesis of secondary metabolites）、谷胱甘肽代谢（Glutathione metabolism）、苯丙素生物合成（Phenylpropanoid biosynthesis）、类胡萝卜素生物合成（Carotenoid biosynthesis）、托烷、哌啶和吡啶生物碱生物合成（Tropane, piperidine and pyridine alkaloid biosynthesis）、碳代谢（Carbon metabolism ）、 苯 丙 氨 酸 代 谢（ Phenylalanine metabolism）和异喹啉生物碱生物合成（Isoquinoline alkaloid biosynthesis ）、 乙 醛 酸 和 二 羧 酸 代 谢（Glyoxylate and dicarboxylate metabolism）；T2 处理下依次为次生代谢物生物合成、谷胱甘肽代谢、类胡萝卜素生物合成、托烷、哌啶和吡啶生物碱生物合成、精氨酸生物合成（Arginine biosynthesis）、氨基酸生物合成（Biosynthesis of amino acids）、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸生物代谢（Alanine, aspartate and glutamate metabolism）、戊糖和葡萄糖醛酸脂相互转化（Pentose and glucuronate interconversions）、异喹啉生物碱生物合成；T3 处理下依次为次生代谢物生物合成、谷胱甘肽代谢、托烷、哌啶和吡啶生物碱生物合成、类胡萝卜素生物合成、异喹啉生物碱生物合成、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸生物代谢、精氨酸生物合成、酪氨酸代谢（Tyrosine metabolism）、氨基酸生物合成。

2.5.4 氮代谢通路基因热图

在 KEGG 富集结果中选择氮代谢（Nitrogen metabolism）通路基因绘制热图，结果如图8 所示。

T1 处理下，编码NR 的基因NIA1、NIA2及NiR的基因NIR1在白肋烟中的表达量高于烤烟，GS 基因GLN1-1在白肋烟中的表达量低于烤烟，GS1-2、GLN1、GLN2的表达量在白肋烟中较高。负责硝酸盐吸收转运的基因NRT2.6（MSTRG.43059）、NRT2.4（MSTRG.43058）在烤烟中的表达量较高；NRT2.4（MSTRG.12854、MSTRG.12856、MSTRG.13677、MSTRG.47049）在白肋烟中的表达量较高。

T2 处理下，编码NR 的基因NIA1、NIA2以及NiR的基因NIR1在白肋烟中的表达量低于烤烟，GS 基因GLN1-1、GLN2、GS1-2在白肋烟中的表达量低于烤烟，GLN1的表达量在白肋烟中较高。负责硝酸盐吸收转运的基因NRT2.1（gene_2749）、NRT2.4（MSTRG.43058、MSTRG.12856、MSTRG12854）、NRT2.6（MSTRG.43059）在烤烟中的表达量较高；NRT2.4（MSTRG.13678、MSTRG.13677、MSTRG.47049）、NRT2.5（gene_15182、gene_21595）在白肋烟中的表达量较高。

T3 处理下，编码NiR 的基因NIR1在白肋烟中的表达量低于烤烟，GS 基因GLN1-1在白肋烟中的表达量低于烤烟，GS1-2、GLN1在白肋烟中的表达量较高。负责硝酸盐吸收转运的基因NRT2.1（MSTRG.56221、gene_2749、MSTRG.43057）、NRT2.4（MSTRG.12856、MSTRG.12854、MSTRG.47050、MSTRG.47058、MSTRG.13678）在烤烟中的表达量较高；NRT2.5（gene_15182）、NRT2.4（MSTRG.13677、MSTRG.47049）在白肋烟中的表达量较高。

3 讨论

3.1 烤烟和白肋烟对硝态氮和铵态氮吸收的差异

从吸收动力学参数结果可以看出，T1 和T2 处理下，K326 对硝态氮的吸收潜力和亲和力表现均高于TN90，说明烤烟更偏好于硝态氮，这与张梦等[25]的研究结果一致；T2 处理下，NH4+的相关参数表现为Km(TN90)＜Km(K326)，Cmin(TN90)＜Cmin(K326)，说明TN90 更偏好铵态氮。在硝态氮与铵态氮均存在的情况下（T2 处理），K326 的Km值和Cmin值表现为Km(NO3-)＜Km(NH4+)，Cmin(NO3-)＜Cmin(NH4+)；TN90 关于NO3-和NH4+的Km值和Cmin值差异较小，说明氮饥饿后对烤烟品种K326和白肋烟品种TN90同时供应硝态氮和铵态氮，K326 在硝态氮和铵态氮之间表现出明显的硝态氮选择倾向，而TN90 未表现出这种特性。此外，T1 和T2 处理下，K326 对NO3-和NH4+的最大吸收速率（Vmax）均显著高于TN90，说明K326 对氮素的吸收能力高于TN90。

3.2 烤烟和白肋烟硝酸盐含量和氮代谢关键酶活性的差异

NR 和GS 是烟株氮代谢过程中的关键限速酶[26]，NR 活性高低会影响植株体内的硝酸盐含量[3]，但与酶活性相比，氮高效基因型的硝酸盐含量显著低于氮低效基因型的硝酸盐含量[27]，可见品种是硝酸盐含量的决定性因素。本试验表明，在各处理下，白肋烟品种TN90 的NR 和GS 活性均低于烤烟品种K326，根系及地上部分的硝酸盐含量均显著高于烤烟品种K326，这与Li[4]的研究结果较为一致。烤烟品种K326 全株和白肋烟品种TN90 根系中的硝酸盐含量变化表现均随处理中硝态氮含量的减少而减少，而白肋烟品种TN90地上部硝酸盐含量表现为降低后又略有升高，这可能是因为硝铵配比供应时可以加速原先累积的硝态氮还原，而单一铵态氮源处理下，原先累积在液泡内的硝态氮不易被还原[28]，从而造成硝酸盐含量略有提升。

3.3 烤烟和白肋烟差异表达基因数目的差异

根系是氮素的吸收的关键部位，白肋烟对氮素的利用能力低于烤烟已有研究[3-4]，本试验选取烤烟中具有代表性的品种K326 和白肋烟中具有代表性的品种TN90 互相作为对照，最大限度地比较了二者在不同氮处理下的吸收差异。差异表达基因数目结果显示，与对照相比，K326 在3 种氮供应处理下的上下调基因数目均高于TN90，这说明在饥饿后再次供氮，K326比TN90 更为敏感。不同供氮处理下，K326 表现为T1 处理下差异表达基因数目最多，T2 和T3 处理下差异表达基因数目相近，但TN90 表现为在T1 和T2 处理下差异表达基因数目相似，T3 处理下差异表达基因数目较少，这说明不同形态氮素对K326 和TN90 的刺激效果不同，K326 对硝态氮的反应更为强烈。此外，NO3-/NH4+比例高时，K326 和TN90 之间的共表达差异基因数目会增加，氮代谢通路相关基因数目也增加。

3.4 烤烟和白肋烟NR 和GS 相关基因表达的差异

氮代谢基因通路热图显示，T1 处理下，编码NR和NiR 的基因在K326 中的表达量低于TN90，但T2和T3 处理下，编码NR 和NiR 的基因在K326 中的表达量均高于TN90，酶活性结果表明TN90 的NR 活性在各处理条件下均低于烤烟，这可能是因为NR 活性还与植株体内糖含量等因素相关[29]。在玉米[30]、水稻[31]等众多植株上研究表明，GS 与氮素利用效率直接相关，控制植株生长。编码GS 的基因有细胞质中的Gln1和叶绿体中的Gln2两种基因，Gln1主要在根部表达[32-33]，植株通过根系吸收的铵离子主要通过GS 的同工酶之一GS1 被同化[34]，Gln1-1在根系的皮层细胞中表达，合成谷氨酸用于根系生长[35]，在烟草中过表达拟南芥的AtGLN1;4基因可以提高烟草在低氮条件下的GS 活性[36]。本研究结果表明，在各处理条件下，GLN1-1在TN90 中的表达量均低于K326，酶活性结果也表明TN90 的GS 活性在各处理下均低于K326。因此，转录组结果从基因层面证实了酶活性弱是白肋烟氮素利用效率低的一个重要原因。碳氮代谢密不可分，白肋烟碳代谢能力弱也是造成其氮代谢能力弱的一大重要原因，今后应加强氮代谢与碳代谢之间的关联研究，以期挖掘出更多的调控机制，从而为烟叶品质的提升提供更多理论支撑。

3.5 烤烟和白肋烟硝酸盐转运基因表达的差异

黄化刚等[37]研究发现烟草NtNRT2.4基因在根部的表达量较高，负责硝酸盐吸收，硝态氮会诱导NtNRT2.4表达而铵态氮抑制其表达。氮代谢基因热图显示烤烟品种K326和白肋烟品种TN90根系的硝酸盐转运蛋白差异基因均为NRT2家族，在各处理下，NRT2.6、NRT2.1在K326 根系中表达量较高，NRT2.5在TN90 根系中表达量较高，而NRT2.4在K326 和TN90 根系中均有表达。不同硝酸盐转运蛋白基因在K326 和TN90 中的表达情况不一致，这也说明了K326和TN90 对氮素的吸收利用存在着显著差异。本试验中NRT2.5在TN90 根系中的表达量高，与NRT2.5在TN90 叶片中的表达量低[4]研究结果不一致，可能是因为NRT2.5在烟株的不同器官中表达情况不一致，TN90 根系对硝态氮的吸收转运能力可能大于叶片。

4 结论

本研究结果表明，烤烟品种K326 对氮素的吸收能力高于白肋烟品种TN90，在硝态氮和铵态氮均存在的情况下，K326 对硝态氮的亲和力高于TN90，TN90 对铵态氮的亲和力高于K326。TN90 根系的NR和GS 活性在各处理条件下均低于K326，GLN1-1在TN90 中的表达量也均低于K326，可见氮代谢相关酶活性低是造成白肋烟品种TN90 硝酸盐含量高于烤烟品种K326 的一个重要原因。氮饥饿后再次供应硝态氮与铵态氮，烤烟品种K326 优先吸收NO3-而白肋烟品种TN90 优先吸收NH4+。