尿素代谢对蒙古柳（Salix linearistipularis）耐盐性影响及关联性研究

Carbonate (NaHCO3, Na2CO3) as the main salt damage Songnen plain soil salinization, commonly known as the soda saline soil. Salix linearistipularis has strong salt adaptability, was the only one special woody plant resources has a certain community distribution in this region, however failed to form a natural distribution. Seed germination process is a key link in the process of plant natural engraftment, in the studies of the relation between urea metabolism and salt-tolerant, we treated the wild type (WT) with a urease inhibitor and found that its salt stress tolerance was improved, shows that a close relationship between urea metabolism and salt tolerance under high salt stress condition. In order to explain the inherent principle at the molecular level, the project will carry out the following major research: 1, through determination the content of related urea metabolites under salt stress (e.g. arginine, urea, NH4+), understand the changing rule of the urea metabolites; 2, analyses the response relationship between gene expression、enzyme activity of urease gene and salt tolerance, 3, analyses the salt resistance phenotype of urease overexpression and RNA interference mutant materials, determination the content of metabolite in Salix linearistipularis, define the correlation relationship between the phenotype and metabolic product. Through these above and other related research to explore the relationship between the urea metabolism and plant salt tolerance.

松嫩平原盐碱化土壤是以碳酸盐(NaHCO3, Na2CO3)为主要盐害，俗称苏打盐碱土。蒙古柳具有较强的盐碱适应性，是该区域唯一具有一定群落分布的特殊木本植物资源，然而未能广泛分布。种子萌发过程是植物自然定植关键环节之一，申请者在探讨尿素代谢与植物耐盐性关系研究中，添加脲酶抑制剂阻断尿素代谢能明显提高蒙古柳种子萌发耐盐性，表明在高盐胁迫下植物体内的尿素代谢与耐盐性存在密切关系。为了在分子水平阐释其内在原理，本项目将开展如下主要研究：1、通过测定盐胁迫下尿素代谢途径相关产物含量（如：精氨酸、尿素、NH4+），了解尿素代谢产物的变化规律；2、解析尿素代谢途径关键酶（脲酶）基因表达、酶活性与盐胁迫间的应答关系；3、解析蒙古柳脲酶基因过表达株系、RNAi突变体材料的耐盐性表型，测定蒙古柳体内代谢产物含量，明确表型与代谢产物相关性关系。通过上述及其它相关研究探讨蒙古柳尿素代谢与植物耐盐性之间的关系。

松嫩平原盐碱化土壤是以碳酸盐(NaHCO3, Na2CO3)为主要盐害，俗称苏打盐碱土。蒙古柳具有较强的盐碱适应性，是该区域唯一具有一定群落分布的特殊木本植物资源，然而未能广泛分布。种子萌发过程是植物自然定植的关键环节之一，本项目基于脲酶抑制剂（PPD）阻断尿素代谢能明显提高盐胁迫下蒙古柳种子的萌发研究，首次认知了植物种子萌发期尿素代谢与耐盐性存在着密切关系。.本项目为探讨尿素代谢对蒙古柳耐盐性的影响及关联性，主要开展了以下几项研究：1、在蒙古柳种子萌发期，分析了盐胁迫下尿素代谢途径相关产物含量的变化；2、重点分析了尿素代谢途径中精氨酸酶、脲酶基因与耐盐性之间的关系；3、分析了不同形态氮素与对植物耐盐性之间的影响。研究结果表明：利用精氨酸酶抑制剂阻断尿素的生成或脲酶抑制剂阻断尿素的进一步代谢，从而减少由尿素代谢产生少量的NH4+，可以提高蒙古柳在盐胁迫下种子的萌发；此外，外源添加精氨酸、尿素或NH4Cl为唯一氮源处理，能够增强盐胁迫对种子萌发的抑制作用，通过对尿素代谢物（尿素、NH4+）含量的分析显示，植物体内过量NH4+的积累不利于盐胁迫下种子的萌发，即阻断尿素的代谢（NH4+的生成）可以缓解盐胁迫对种子萌发的影响作用，尿素代谢产物（NH4+）在该过程中起到关键性作用。.另外，依据上述的研究结果开展的新研究方向：GS-GOGAT循环途径中谷氨酰胺合成酶(GS)氨同化（NH4+的消耗）对盐胁迫种子萌发影响研究；基于脲酶抑制剂(PPD)阻断尿素能明显缓解ABA对种子萌发的抑制作用的实验结果，ABA与尿素代谢存在相关关系，这些结果为项目的下一步基础研究奠定了基础。这些研究不仅为盐碱地区域种苗培育的施肥策略（特别是尿素的合理施用）、提高种子萌发率提供科学依据，也为木本植物耐盐碱机理的研究和抗性分子育种方面研究奠定理论基础，盐碱地植被的恢复改良，对于生态环境建设提高区域生态效益，进而对社会、经济和环境效益有着重要意义。