外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片碳氮平衡和衰老特性的影響

谷聞東，劉春娟，李邦，劉暢，周宇飛

外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片碳氮平衡和衰老特性的影響

谷聞東，劉春娟，李邦，劉暢，周宇飛

沈陽農業大學農學院，沈陽 110866

【】研究外源色氨酸對低氮脅迫下高粱葉片衰老的影響，探討低氮條件下高粱葉片碳氮平衡與衰老的關系，旨在挖掘高粱耐低氮脅迫的有效調控手段。【】選用耐低氮高粱自交系398B和氮敏感自交系CS3541為試驗材料，采用水培試驗，設置正常氮（5 mmol·L-1）和低氮（0.5 mmol·L-1）2個氮水平，并進行50 mg·L-1外源色氨酸噴施處理，噴施10 d后測定葉片形態、組織結構、光合特性、葉綠素熒光參數、葉片碳氮代謝相關物質含量和酶活性、C/N及衰老相關基因表達水平，并分析低氮脅迫下高粱幼苗葉片C/N與衰老相關基因的相關性。【】（1）與正常氮水平相比，低氮脅迫顯著降低了398B和CS3541的葉面積，而外源色氨酸處理使398B和CS3541的葉面積顯著增加了36.72%和52.06%；外源色氨酸顯著增加了低氮脅迫下398B和CS3541的葉干重和葉鮮重。（2）與正常氮水平相比，低氮脅迫下，398B花環結構相對完整，而外源色氨酸處理使葉片細胞排列整齊，花環結構清晰；外源色氨酸顯著增加了低氮脅迫下398B葉片葉綠素含量（36.85%），而未顯著提高CS3541葉片各色素含量。（3）低氮脅迫下，與未噴施色氨酸相比，外源色氨酸處理使葉片光系統II（PSII）表現出更高的最大光化學效率（v/m）和熱耗散（NPQ），增加了葉片光合速率，從而維持葉片更強的光合能力。（4）外源色氨酸提高了低氮脅迫下高粱葉片氮含量和碳氮代謝相關酶活性；降低了高粱葉片碳水平（可溶性糖、蔗糖、淀粉和總糖）和C/N，進而保證低氮脅迫下植株的碳氮生理平衡。（5）外源色氨酸正調控低氮脅迫下衰老相關基因和的表達，負調控、、和的表達；另外，C/N與和表達量呈正相關，與、、和表達量呈負相關。【】低氮脅迫下，外源色氨酸通過降低C/N和衰老基因的表達量，影響葉片形態和光合特性，同時通過調節葉片碳氮代謝，延緩了葉片衰老，增強高粱幼苗對低氮脅迫的耐性。因此，噴施外源色氨酸是緩解低氮脅迫的一種潛在策略。

高粱；衰老相關基因；C/N；光合特性；碳氮代謝

0 引言

【研究意義】高粱（L.）常種植于邊際土地，容易受到土壤養分供應不足的影響，氮素缺乏是影響高粱生長發育的重要因素，因此，闡明低氮脅迫對高粱造成的生理損傷，揭示增強其耐低氮脅迫能力的有效途徑，是促進高粱生產健康發展的重要目標。【前人研究進展】氮（N）是植物體內的大量元素之一，對植物的生長發育和生理代謝具有重要作用[1]。低氮條件下，植物葉片形態、光合能力、碳水化合物代謝、蛋白質合成與降解等生理過程都會受到不同程度的影響[2]。一方面，葉片中約70% N會被分配到葉綠體中，其中大部分用于光合作用，因此，低氮脅迫會直接抑制葉片的光合特性[3]；另一方面，低氮誘導葉綠素降解的同時，可以引起氮代謝受阻，蛋白質合成能力下降，進而影響植物的生命活動[4]。Liu等[5]研究表明，耐低氮糜子自交系通過維持較高的葉片葉綠素含量、光合能力和氮代謝相關酶活性，減弱了光抑制的損傷，因而具有更強的耐低氮脅迫能力。同時，氮素的缺乏也會引起植物葉片中糖分的積累，減少其轉化分解，致使可溶性糖和淀粉含量升高，加速了葉片的衰老[6]。葉片是植物進行生命活動的主要器官，其衰老受植株內部因素（如發育階段）和外部環境（如脅迫）共同調控，典型癥狀為形態上的黃化與生理活性的下降[7]。碳氮代謝作為維持葉片生理活性的關鍵過程，兩者的生理平衡調控葉片衰老，而非碳或氮代謝單獨發揮決定作用[8-9]。曹蓓蓓等[10]研究表明，碳氮平衡參與了低氮誘導的小麥葉片衰老，低氮條件下葉片光合能力下降，碳氮同化能力明顯減弱。周琴等[11]指出，黑麥草葉片內氮素的匱乏和轉移引起了葉綠素降解，導致碳同化能力降低，碳氮代謝平衡被打破，最終引起葉片衰老。擬南芥的全基因組表達分析也證實了碳氮信號在調控植物衰老中的重要性[12]。由此可知，維持碳氮平衡、延緩葉片衰老是植物適應低氮環境的一種重要策略。色氨酸（Tryptophan，Trp）由莽草酸途徑的中間體分支酸經過一系列酶催化而成。色氨酸（C11H12N2O2）含有13%—14%的N，可通過轉氨基作用、脫氨基作用及其他過程加以同化，被植物所吸收利用[13-14]。噴施外源色氨酸可使玉米和小麥氮吸收增加28%和31%[15-16]，其代謝過程中N的釋放可能是作物對色氨酸產生積極反應的關鍵原因。El-Awadi等[17]研究發現，葉片噴施外源色氨酸降低了菜豆對氮肥的需求，對植株生長發育具有積極的作用。此外，色氨酸通過維持植株體內離子與激素的平衡，增強細胞膜的穩定性，一定程度上提高了植株對非生物脅迫的耐受性[18]。【本研究切入點】近年來，隨著中國農業供給側結構性改革的推進，高粱以其優異的抗逆性和營養品質成為種植業結構調整中重要的替代作物[19]。長期以來，作物對低氮脅迫的響應及提高耐低氮能力的研究大多集中在水稻[20]、小麥[21]和玉米[22]等主要糧食作物上，有關低氮脅迫下高粱生理代謝適應能力，以及外源色氨酸提高耐低氮生理響應機制的研究卻鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】本研究以耐低氮和氮敏感高粱自交系為材料，探討外源色氨酸作用下高粱葉片形態-微觀結構-光合特性-生理生化水平的變化規律，從碳氮平衡角度揭示外源色氨酸緩解低氮脅迫下高粱葉片衰老的生理機制，以期為中國高粱生產的可持續發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和設計

選用耐低氮自交系（398B）與氮敏感自交系（CS3541）為試驗材料，在人工氣候箱內進行水培培養。挑選大小一致，籽粒飽滿的高粱種子，用10% NaClO溶液消毒5—10 min，蒸餾水洗凈后擺放于鋪有濕潤濾紙的培養皿中，置于培養箱中培養，培養箱條件設置為：晝夜溫度為28℃/25℃，光照與黑暗時間均為12 h。3 d后挑選長勢良好的幼苗移入減去底部的PCR板中，每板20株，置于水培盆中。待幼苗三葉期后分別進行正常氮（5 mmol·L-1，NN）和低氮（0.5 mmol·L-1，LN）處理，同時葉面噴施50 mg·L-1色氨酸（Trp），以噴施清水為對照（NTrp），并加入0.1%吐溫（Tween）作為黏合劑，連續噴施3 d，每天上午9：00進行葉面噴施，噴施狀態均以葉片表面形成水滴而不掉落為準。每個處理設置4個生物學重復，噴施外源色氨酸后10 d，選取長勢一致的高粱幼苗，取上數第1片完全展開葉進行相關指標的測定。

1.2 測定項目和方法

1.2.1 葉面積 每個重復中隨機選取3株幼苗葉片，重復4次，每個處理共12株高粱幼苗葉片用于測量葉面積，采用長寬系數法測定葉面積。

1.2.2 葉片顯微結構 每個處理選取4株高粱幼苗葉片，采用石蠟切片的方法對葉片顯微結構進行觀察。切取高粱幼苗葉片15—20 mm，用固定液固定。將固定好的葉片脫水、透明、包埋、切片、番紅染色2 h，用不同梯度酒精脫色、固綠染色、二甲苯透明及中性樹膠封片。使用掃描儀（Pannoramic DESK，P-MIDI，P250匈牙利）和掃描軟件（Pannoramic Scanner）分別對切片進行掃描和處理。

1.2.3 葉片色素含量 每個重復中隨機選取4株幼苗葉片，重復4次，每個處理共16株高粱幼苗葉片用于測量葉片色素含量，使用打孔器（直徑1.2 mm）對高粱幼苗葉片進行取樣，取樣后將葉片放入裝有10 ml 80%丙酮溶液的不透光試劑瓶內，黑暗保存24 h提取總葉綠素。采用分光光度計（UV-2550，島津，日本）法分別測定葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素及類胡蘿卜素含量（mg·L-1）。

2.3.3 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片總氮含量的影響 如圖7所示，噴施外源色氨酸與未噴施色氨酸時，與正常氮條件下相比，低氮脅迫顯著降低了葉片總氮含量；未噴施色氨酸時398B和CS3541葉片總氮含量分別下降67.09%和74.77%；低氮脅迫下，與未噴施色氨酸相比，噴施外源色氨酸398B和CS3541葉片總氮含量顯著提高了24.81%和41.04%，不同自交系間、低氮處理和外源色氨酸三者交互作用顯著，但兩兩之間不顯著。

1.2.5 熒光參數 選取高粱幼苗上數第1片完全展開葉，每個處理4次重復。蒸餾水洗凈后用濾紙吸干表面水分，于室溫暗處理30 min后，采用FlourCam FC 800-O/2020葉綠素熒光儀（Brno, Czech Republic）對葉片進行拍照。測定的參數設置為：用小于0.1 μmol·m-2·s-1的測量光照射葉片，測得初始熒光（0），隨后施加飽和脈沖光（10 000 μmol·m-2·s-1，0.7 s），測得最大熒光（m），光適應15 min（800 μmol·m-2·s-1）后獲得最大熒光m′。獲取的主要參數有：0（初始熒光）、m（最大熒光），v=m–0（可變熒光），v/m（PSⅡ最大光化學效率或原始光能轉換效率），（m–m′）/m′（NPQ熱耗散）。

軟件工程專業是目前很多高校開設的計算機類專業，其主要以培養軟件人才為目標，隨著社會的發展，高素質軟件人才的需求越來越大，而我國軟件人才的培養，尤其是高校高素質軟件人才的培養和社會需求有較大的差距，從而造成了高素質軟件人才的匱乏。由此可見，建設好高校的軟件工程專業是培養社會需要的高素質軟件人才的重要保障。

采用Excel 2016對數據進行整理，使用Graph Pad Prism 8作圖，用SPSS21.0對各性狀進行方差分析，以Duncan法檢驗處理間差異顯著性。不同小寫字母表示不同處理間在＜0.05水平下差異顯著。

1.2.7 氮代謝相關指標 將葉片烘干粉碎后，采用濃硫酸消煮，凱氏定氮法測定全氮（N）含量。碳氮比（C/N）=全碳含量/全氮含量。硝酸還原酶活性（nitrate reductase，NR）和亞硝酸還原酶（nitrite reductase，NiR）活性參照李合生[23]的方法進行測定。谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase，GS）和谷氨酸合成酶活性（glutamate synthase，GOGAT）分別參照Gong等[27]和Liu等[5]的方法進行測定。

1.2.8 定量PCR檢測衰老相關基因表達量 稱取葉片鮮樣25—100 mg，選用多糖多酚植物總RNA提取試劑盒（TSP412）提取葉片總RNA。使用逆轉錄試劑盒Goldenstar RT6 cDNA Synthesis Mix進行反轉錄擴增，反轉錄得到的cDNA產物3倍稀釋后作為qPCR模板，qPCR在杭州博日FQD-96A儀器中進行，反應體系（20 μL）為：cDNA 1 μL、SYBR Green 10 μL、Primer F 1 μL、Primer R 1 μL和ddH2O 7 μL。qPCR反應條件為：95℃ 2 min；95℃ 15 s，60℃ 15 s，72℃ 20 s，40個循環。根據擴增的循環數（CT值），采用2-ΔΔct方法對數據進行相對定量分析。用于qPCR的基因ID和引物信息如表1所示。

表1 衰老相關基因引物序列

1.3 數據分析

1.2.6 碳代謝相關指標 采用硫酸蒽酮比色法測定可溶性糖、蔗糖和淀粉含量[23]。稱取葉片鮮樣0.1 g，放入80%乙醇溶液中進行提取，收集上清液，用80%乙醇定容到20 mL，分別用于測定可溶性糖和蔗糖含量，沉淀用于淀粉含量的測定。全碳（C）含量=可溶性糖含量+淀粉含量。采用北京索萊寶科技有限公司的測試盒測定蔗糖合酶（sucrose synthase，SS）、蔗糖磷酸合酶（sucrose phosphate synthase，SPS）和轉化酶（invertase，INV）活性[24-26]。

“你好，我能幫你點兒什么？”女孩抬起頭，滿臉的雪，看不清鼻子眼睛，很滑稽。最后只哆嗦著說出兩個字：“好冷。”

2 結果

2.1 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片形態特征與顯微結構的影響

2.1.1 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片形態特征的影響 由葉片表型可以看出（圖1），低氮脅迫使CS3541第1片葉表現出早衰癥狀，該癥狀始于葉尖及中上部葉邊緣，起初表現為黃褐色，而后葉片出現皺縮逐漸枯萎。與正常氮相比，低氮脅迫顯著降低了398B和CS3541的葉面積，分別減少了30.74%和36.01%；同時，低氮脅迫下398B葉面積顯著大于CS3541（36.30%）。與未噴施外源色氨酸相比，正常氮和低氮條件下外源色氨酸處理使398B和CS3541的葉面積顯著增加了17.26%、33.29%和36.72%、52.06%。同時，低氮脅迫下外源色氨酸顯著增加了398B和CS3541葉干重和葉鮮重，色氨酸與氮素互作對葉片干重和鮮重的影響均達顯著水平。

2.1.2 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片顯微結構的影響 如圖2所示，在正常氮條件下，398B和CS3541細胞排列整齊，花環結構清晰，細胞染色較深，尤其398B表現更好。低氮脅迫下，398B花環結構完整，維管束鞘結構清晰可見，葉肉及泡狀細胞數量較多；CS3541細胞部分解體，花環結構模糊，維管束縮小，染色較淡。外源色氨酸處理后，2個自交系葉片結構均得到恢復，398B泡狀細胞數量增多，利于控制葉片的失水。

在不同濃度標氣的情況下,標準CO2氣體濃度與六次重復實驗的電壓比值fi(i為實驗次數)測試數據如表1所示。

2.2 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片光合特性的影響

2.3.5 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片碳氮比值的影響 正常氮條件下，高粱幼苗葉片碳氮比（C/N）維持在0.35—0.50；低氮脅迫使葉片總糖含量增多，而總氮含量減少，從而使葉片C/N顯著提高（圖9）。同時，未噴施色氨酸時398B和CS3541葉片C/N分別增加了147.42%和188.40%，但噴施外源色氨酸后，398B和CS3541葉片C/N分別降低了35.50%和44.56%。其中，各處理及各處理互作對葉片C/N的影響均達顯著水平。

不同小寫字母代表不同處理下在5%水平上差異顯著性。C：自交系；T：色氨酸；N：氮。*、**和***分別在0.05、0.01和0.001概率水平上差異顯著。ns：沒有顯著差異。NN：正常氮處理；LN：低氮處理；NNT：正常氮外源色氨酸處理；LNT：低氮外源色氨酸處理。下同

表2 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱幼苗葉片色素含量的影響

NTrp：噴施清水；Trp：噴施50 mg·L-1色氨酸。NN：正常氮處理；LN：低氮處理；NNT：正常氮外源色氨酸處理；LNT：低氮外源色氨酸處理。表中數據為平均值±標準誤；同列數據后不同小寫字母表示處理間在＜0.05水平差異顯著水平

NTrp: spraying with water; Trp: spraying with 50 mg·L-1tryptophan. NN: Normal nitrogen; LN: Low nitrogen: NNT: Normal nitrogen+ tryptophan; LNT: Low nitrogen+tryptophan. The data in the table is the mean of 3 replicates, values followed by different lowercase letters are significantly different at＜0.05

20倍放大，比例尺為50 μm。B：葉泡細胞，V：維管束鞘；M：葉肉組織

那么教師“支架”能起到哪些作用？什么樣的教師“支架”才更有效？影響教師“支架”起作用的因素有哪些？本文試圖從社會文化理論視角并基于先前實證研究結果對這些問題進行探討。

圖3 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱幼苗葉片光合參數的影響

2.2.3 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片熒光參數的影響 由圖4可知，與正常氮相比，低氮脅迫顯著降低高粱幼苗葉片v/m和NPQ，且降幅表現為398B＜CS3541；未噴施色氨酸時，398B和CS3541葉片v/m和NPQ分別降低了18.04%、24.59%和9.94%、36.05%；噴施外源色氨酸后，398B和CS3541葉片v/m和NPQ分別提高了13.21%、26.24%和38.95%、63.09%，色氨酸降低了低氮脅迫誘導的高粱葉片的光氧化損傷，從而減緩了葉片衰老。

總之，神經肌電生物反饋在急性期重癥腦梗死患者防止其骨骼肌萎縮是一個有效和可行應對策略，但是否會轉化為長期好處，如提高生存率、減少住院治療滯留時間、改善康復結果還需進一步研究。

Fv/Fm：PSⅡ最大光化學效率，NPQ：熱耗散

2.3 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片碳氮代謝的影響

2.3.1 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片糖含量的影響 低氮脅迫顯著提高了高粱幼苗葉片總糖、可溶性糖、蔗糖和淀粉含量，增幅表現為398B＜CS3541（圖5）。未噴施外源色氨酸時，低氮脅迫使398B和CS3541葉片總糖、可溶性糖、蔗糖、淀粉含量分別提高了47.93%、14.33%、23.34%、83.65%和51.67%、63.97%、76.89%、66.32%；而外源色氨酸處理顯著降低了低氮脅迫下398B和CS3541葉片總糖、可溶性糖、蔗糖、淀粉含量，分別降低24.13%、11.42%、18.76%、34.27%和27.87%、21.92%、47.79%、36.03%。各處理及各處理互作對葉片總糖和蔗糖含量的影響均達顯著水平，葉片糖的積累是衡量葉片衰老的另一項重要指標，外源色氨酸降低了糖積累量，從而緩解了低氮脅迫對高粱葉片衰老的影響。

2.2.2 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片光合參數的影響 低氮脅迫后，398B與CS3541葉片n、s、r和i均呈現下降趨勢，下降幅度有所不同（圖3）。與正常氮相比，398B葉片n、s、i和r分別顯著降低了43.34%、43.64%、28.34%和43.54%，而CS3541各光合參數分別顯著下降了57.12%、67.22%、28.85%和64.77%。無論正常氮與低氮脅迫下，噴施外源色氨酸較未噴施色氨酸均顯著提高了各光合參數。其中，低氮脅迫下，噴施外源色氨酸較未噴施，398B與CS3541葉片n、s、i和r分別顯著增加1—2倍。因此，外源色氨酸提高了低氮脅迫下高粱幼苗葉片的光合能力。自交系與色氨酸互作，色氨酸與氮素互作，三者之間互作對葉片n的影響均達顯著水平；除三者互作，各處理及各處理互作對葉片i的影響均達顯著水平；而各處理及處理互作對葉片r的影響均達顯著水平。

2.3.2 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片碳代謝關鍵酶活性的影響 低氮脅迫顯著提高了高粱幼苗葉片蔗糖合酶（SS）和蔗糖磷酸合酶（SPS）活性，但顯著降低了葉片蔗糖轉化酶（INV）活性（圖 6）。無論正常氮還是低氮處理，外源色氨酸均顯著增加了葉片SS、SPS和INV活性。低氮脅迫下，外源色氨酸處理分別顯著增加了398B和CS3541葉片SS（6.87%和6.56%）、SPS（6.87%和6.56%）及INV（8.33%和7.14%）活性。各處理及各處理互作對葉片INV活性的影響均達顯著水平。由此推測，低氮脅迫下外源色氨酸促進了葉片蔗糖的分解，降低了糖的合成。

圖5 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱幼苗葉片糖含量的影響

圖6 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱幼苗葉片碳代謝酶活性的影響

1.2.4 光合相關指標 利用Li-6400光合儀（美國，LI-COR公司）測定高粱上數第1片完全展開葉n（凈光合速率）、s（氣孔導度）、r（蒸騰速率）和i（胞間CO2濃度），每個處理4次重復。設定的測定參數為光照強度1000 μmol·m-2·s-1，CO2濃度為（385±5）μmol·mol-1，葉面積為2 cm2，溫度為28℃。

本文的被解釋變量是企業勞動生產率。參考以往涉及勞動生產率的研究文獻，特別是實證文獻，以人均產出來定義企業的勞動生產率，采用人均工業增加值來度量。

2.3.4 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片氮代謝關鍵酶活性的影響 正常氮和低氮條件下，外源色氨酸處理顯著提高了硝酸還原酶（NR）、（谷氨酰胺合成酶）GS和谷氨酸合成酶（GOGAT）的活性，而顯著降低了亞硝酸還原酶（NiR）活性（圖8）。在低氮脅迫下，外源色氨酸分別顯著增加398B和CS3541葉片的NR（7.39%和11.16%）、GS（16.01%和20.50%）及GOGAT（17.04%和23.22%）活性；低氮脅迫下外源色氨酸處理使398B和CS3541葉片NiR活力分別降低了83.60%和87.23%。自交系、色氨酸、氮素對葉片氮代謝關鍵酶活性的影響均達顯著水平；除葉片GS活性外，三者互作對葉片NR、NiR和GOGAT活性的影響均達顯著水平。

為適應未來城市化加速發展、工業化深化發展、土地、耕地和水等資源日益短缺、國內人口流動規模不斷加大、國際游客不斷增多等的態勢，新世紀我國養豬業將朝著優質、高效、安全的目標發展，養豬生產將以適度規模化、規范化、標準化、生態循環經濟模式為主體，多項技術的綜合配套利用是提高養豬業整體生產水平和效益的關鍵。下面將從育種、營養、豬肉安全生產等方面探討我國新世紀養豬業的發展。

圖7 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱幼苗葉片氮含量的影響

2.2.1 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片色素含量的影響 由表2可以看出，未噴施外源色氨酸時，低氮脅迫分別使398B和CS3541葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量和葉綠素含量顯著降低了48.93%、53.41%、58.02%、49.70%和66.10%、133.46%、51.15%、75.34%，且降幅表現為398B＜CS3541。低氮脅迫下，外源色氨酸顯著提高了398B葉片葉綠素a（36.92%）、葉綠素b（36.50%）、類胡蘿卜素含量（53.15%）和葉綠素含量（36.85%），而未顯著提高CS3541葉片各色素含量。

圖8 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱幼苗葉片氮代謝關鍵酶活性的影響

2.4 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱苗期葉片衰老相關基因表達量的影響

由衰老相關基因表達情況可知（圖10），與正常氮條件下398B葉片和表達量相比（均以正常氮條件下398B為對照，作為起點 1，其他同），低氮脅迫使398B葉片兩者基因表達量分別下降了36.18%和18.02%，而、、和分別增加了109.53%、13.75%、289.76%和102.32%；相同情況下，低氮脅迫使CS3541葉片和表達量分別下降了54.58%和29.97%，但、、和分別增加了247.84%、79.49%、336.08%和482.09%。低氮脅迫下，與未噴施色氨酸相比，噴施外源色氨酸398B葉片和表達量分別增加了136.70%和176.22%；噴施外源色氨酸CS3541葉片各基因表達量分別增加了90.35%和168.70%。除葉片和外，各處理及各處理互作對葉片、、和表達量的影響均達顯著水平。

圖9 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱幼苗葉片碳氮比的影響

2.5 碳氮比值與衰老相關基因之間相關性分析

衰老相關的基因（、、、、和）與葉片C/N之間的關系見圖11。葉片C/N與和呈極顯著負相關，與、、和呈極顯著正相關。另外，與、、和之間呈極顯著負相關；與呈顯著負相關，與、和之間呈極顯著負相關；、和三者之間均呈極顯著負相關。

3 討論

3.1 外源色氨酸對低氮脅迫下高粱幼苗葉片形態的影響

氮素是調控作物葉片形態和衰老進程的重要因素，葉片結構能夠反映植物生命活動對低氮條件的響應[28]。在不利環境條件下，葉面積的增加對