Effect of fertilization and cropping system on the expression of barley ammonium transporters HvAMT 1;1 and HvAMT 2;1

Abstract

Bakalaureusetöö Põllumajandussaaduste tootmise ja turustamise õppekavalEfektiivsema lämmastiku omastamisvõimega taimed võimaldavad kiiremat põllumajanduslike investeeringute tasuvust ning vähendavad väärtuslike toiteelementide kadu taime jaoks, aidates samal ajal kaasa keskkonnareostuse vähenemisele kasutamata jäänud lämmastiku arvelt. Käesolevas töös uuriti, kuidas erinevad viljelusviisid, lämmastikväetise normid ja kasvufaasid mõjutavad ammooniumtransportergeenide HvAMT 1;1 ja HvAMT 2;1 ekspressiooni odras (Hordeum vulgare L.). Töö keskendus kahele kasvufaasile: BBCH 46 (paisunud viljatupe faas) ja BBCH 55 (viljapea loomise keskpaik). Proovid koguti Eesti Maaülikooli pikaajalisest külvikorrakatsest Eerikal, kus võrreldi ammooniumtransporterite aktiivsust tavaviljeluse süsteemis erinevate lämmastiku normidega katsevariantidelt (N0, N40, N80, N120) ja maheviljelussüsteemi katsevariantidelt (Org0 - kontroll, OrgI - talvised vahekultuurid orgaanilise väetisena, OrgII - sõnnik + talvised vahekultuurid). RNA eraldati taime maapealsest biomassist ja sünteesiti komplementaarseks DNA-ks (cDNA), mille alusel määrati geeniekspressioon kvantitatiivse PCR-i (qPCR) meetodil. Tulemused näitasid, et lämmastiku lisamine suurendas mõlema geeni ekspressiooni, kuid märgatav erinevus sõltus pigem kasvufaasist. HvAMT 2;1 ekspressioon oli kõrgem varasemas kasvufaasis BBCH 46 mineraalväetisega variantides, samal ajal kui HvAMT 1;1 ekspressioon tõusis märgatavalt hilisemas kasvufaasis BBCH 55, eriti N120 ja maheviljeluse OrgI katsevariantides. Viimase puhul võib ekspressiooni suurenemine olla seotud ka võimaliku patogeensete seente mõjuga.Plants with more efficient nitrogen uptake allow a faster return on agricultural investment and reduce the loss of valuable nutrients to the plant, while contributing to a reduction in environmental pollution from unused nitrogen. The aim of the work is to investigate and measure the expression of the barley (Hordeum vulgare L.) ammonium transporter genes HvAMT 1;1 and HvAMT 2;1 in growth stages BBCH 46 and BBCH 55 using qPCR technology. This study investigated how different cultivation methods, nitrogen fertilizer rates, and growth stages affect the expression of ammonium transporter genes HvAMT1;1 and HvAMT2;1 in barley. The work focused on two growth stages: BBCH 46 (booting stage) and BBCH 55 (middle of heading). Samples were collected from the long-term crop rotation experiment field in Eerika, where ammonium transporter activity was compared with regular farming treatments (nitrogen levels N0, N40, N80, N120) and organic farming treatments (Org0, OrgI, OrgII). RNA was extracted from graind plant biomass and converted into complementary DNA (cDNA), which was then used to determine gene expression with quantitative PCR (qPCR). The results showed that nitrogen supplementation increased the expression of both genes, although noticeable differences were more dependent on the growth stage. HvAMT2;1 expression was higher in the earlier growth stage BBCH 46 under nitrogen fertilizer treatments, whereas HvAMT1;1 expression increased significantly in the later growth stage BBCH 55, especially in the N120 and organic OrgI treatments. In the latter case, the increased expression might also be related to potential effects of pathogenic fungi