钼是植物必需的微量元素,在植物体内具有不可代替的生理功能。油菜是我国第一大油料作物,缺钼会影响油菜的生长、产量及品质,通过获得钼养分高效吸收品种是改善油菜钼营养的有效途径之一。本文通过两步筛选法获得钼高、低积累品种各1个,在初步分析其钼效率差异的基础上,研究了竞争离子、不同氮源对2个品种钼吸收、转运和分配的影响,在对甘蓝型油菜钼转运基因进行同源克隆和酵母异源表达验证的基础上,进一步分析了油菜钼高、低积累品种钼转运基因表达的差异,同时运用代谢组学法解析了供钼前后两个品种木质部汁液代谢物的差异及其参与的代谢途径。获得的主要结果如下:1.筛选获得油菜钼高低积累品种各1个。以30个甘蓝型油菜品系为材料,通过大田试验筛选获得高钼效率系数品系4个,中钼效率系数品系20个,低钼效率系数品系6个,进一步以4个高钼效率系数品系、4个低钼效率系数品系及另外10个不同品系为材料,通过营养液培养进一步筛选验证,获得油菜钼高积累品种ZS11和钼低积累品种L0917。2.研究了油菜钼高、低积累品种钼效率差异的生理基础。以钼高积累油菜品种ZS11和钼低积累油菜品种L0917为材料,在盆栽条件下探索了两个品种的生理差异。施钼可以提高两油菜品种单株干物质积累和单株钼积累量、薹期蒸腾速率Tr、叶片可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量、叶片NR活性、产量,提高了籽粒不饱和脂肪酸含量,促进了饱和脂肪酸向不饱和脂肪酸的转化。相对于L0917,ZS11具有更高的生物量、产量、籽粒钼含量和单株钼积累量,同时具有高的钼效率系数。另一方面,ZS11在施钼条件下薹期具有高的色素含量(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素)、光合参数(蒸腾速率、胞间CO2浓度)、叶片可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量;ZS11籽粒具有更高的不饱和脂肪酸转化值。3.分析了油菜钼高、低积累品种钼转运基因表达的差异。同源克隆了钼酸盐转运基因Bn MOT1和Bn MOT2,并通过酵母异源表达进行功能验证,结果表明:转Bn MOT1和Bn MOT2酵母对钼的吸收受到硝酸盐的诱导,且钼吸收速率分别比对照高6.21%和25.43%;进一步分析了钼酸盐转运基因Bn MOT1和Bn MOT2在钼高、低积累品种中的表达模式,结果表明:缺钼条件下2个油菜品种Bn MOT1和Bn MOT2表达量高;在苗期,高钼积累品种ZS11根部Bn MOT1及地上部Bn MOT2表达量高于低积累品种,在薹期、花期和成熟期,高钼积累品种ZS11根部和地上部Bn MOT2均高于低积累品种,推测Bn MOT2的高表达是钼高积累品种ZS11具较强的钼吸收和转运能力的原因之一。4.研究了竞争离子钨酸盐对两个油菜品种钼吸收、转运和分配的影响。通过营养液培养试验探究两个钼酸盐水平下,等浓度钨酸盐对钼高、低积累品种ZS11和L0917的生长,钼积累、转运及亚细胞分布的影响及差异。两个油菜的生物量及根系参数在低钼水平下具有最大值,施钨处理显著降低了生物量和根系参数。低浓度钨改变了根尖细胞和叶肉细胞超微结构,高浓度钨处理产生更严重破坏。钨酸盐处理抑制了油菜对钼的积累。低浓度钨提高了木质部和韧皮部液钼含量;高浓度钨处理降低了两个品种木质部和ZS11韧皮部钼含量,提高了L0917韧皮部钼含量。对于ZS11品种,低浓度钨增加叶细胞壁钼百分比,高浓度钨增加根部可溶性组分钼含量,表明可溶性组分是根部钼储存的主要部位,而叶片细胞壁是钼的主要储存位置。综上,钨酸盐不利于油菜生长和钼的积累,ZS11和L0917在高、低钨酸盐处理下具有不同的响应机制。5.研究了不同氮源对两个油菜品种钼吸收、转运和分配的影响。采用营养液培养试验,分析了不同硝铵比对钼高、低积累品种ZS11和L0917钼吸收、转移和亚细胞分布的影响。在等硝铵比(NO3-:NH4+为7.5:7.5)条件下,两个品种均获得最大生物量和最大单株钼积累量,高铵处理(NO3-:NH4+为1:14)降低了生物量和钼积累量。在1:14处理下,两个品种具有高的叶片钼积累量百分比和叶片/茎秆迁移系数,表明低NO3-:NH4+促进钼从茎秆向叶片转移。相对于14:1处理,1:14处理下L0917木质部钼含量和韧皮部钼积累量呈现下降趋势,ZS11木质部液钼含量和韧皮部钼积累量呈现升高趋势。在叶片亚细胞中,1:14处理提高了L0917细胞壁和可溶组分钼含量及钼含量百分比,对ZS11影响不大。因此在不同硝铵比条件下,钼高积累品种ZS11积累更多钼与其具有高木质部和韧皮部运输及亚细胞钼代谢平衡具有重要关系。6.分析了供钼前后2个油菜品种木质部汁液代谢物差异及其参与的代谢途径。结果表明,钼高积累品种ZS11供钼前后差异代谢物45个,钼低积累品种L0917供钼前后的差异代谢物39个,其中2品种共有的差异代谢物有29个,这些差异代谢物主要包括氨基酸、生物碱、有机酸、激素、脂肪酸及芳香类等化合物,表明钼调控油菜氨基酸、脂肪酸、激素、生物碱物等代谢过程,尤其是氨基酸代谢和吲哚乙酸、水杨酸等激素代谢。供钼48h后木质部汁液中丙酸甲酯、9羟基-十八碳三烯酸、苦参碱、油酰胺、乙酰酪胺、单甘油酯、12-酮脱氧胆酸、茉莉酸甲酯、柠檬酸、脱氢抗坏血酸、糖糠和精氨酸等化合物含量有较大幅度提高,推测其中部分化合物可能参与钼酸盐在木质部中的运输。同时发现钼高低积累品种的关键差异代谢途径是脂肪酸代谢。