铵对不同作物根系钾高亲和转运系统的影响

为探讨植物苗期根系高亲和转运系统的K+吸收动力学特征及其是否受吸NH4+的影响,采用溶液培养和添加K+通道抑制剂的方法,对低K+浓度下5种植物在有铵和无铵时的K+吸收动力学特征进行了研究。结果表明,植物根细胞K+高亲和系统的吸钾特征曲线符合Michaelich-Menten方程。不同植物K+高亲和系统的Km值之间差异较小,均在50%以内,说明不同植物的载体与K+间的亲和性差异较小;不同植物K+高亲和系统的Vmax值间差异很大,说明不同植物根细胞膜上的K4+载体数量间差异很大,这是导致不同植物在低钾条件下吸钾能力差异较大的主要原因。铵的存在可以明显降低供试植物在低钾条件下对K+的吸收速率。与无NH4+情况比较,NH4+的存在可使大豆K+吸收的Vmax减少80%;但NH4+对不同载体与K+之间亲和性(Km的影响较小,由NH4+所导致的Km的降低率均在10%以内。可见,对高亲和系统而言,NH4+对K+吸收的影响主要是由于铵竞争细胞膜上的钾载体所造成的。     

不同温度型小麦K+吸收动力学特征及其盐胁迫效应

本试验采用吸收动力学方法结合药理学方法,研究了NR9405（暖型）、小偃六号（中间型）、RB6和陕229（冷型）等4种不同温度型小麦幼苗（14 d）K+ 的高亲和和低亲和吸收特征。结果表明: 1）在0～50mmol/L的K+浓度范围内,K+吸收可分为0～1和1～50mmol/L两个阶段,均可用米氏方程描述;2）对于高亲和吸收系统（0～1 mmol/L）,冷型小麦具有高的饱和吸收率Imax [42.46～43.12 mol/（h?g）,RDW]和亲合系数Km（0.430～0.432 mmol/L）,暖型小麦（NR9405）和小偃六号具有较低的Imax［33.57～35.38 mol/（h?g）,RDW］和Km（0.332～0.353 mmol/L）,抑制低亲和系统后增加了4种小麦的高亲和转运载体数量,降低了冷型小麦对K+的亲和力,但对NR9405和小偃六号的Km值影响较小; 3）抑制高亲和吸收后,低亲和系统的Imax和Km均增加; 4）在盐胁迫下,K+高亲和和低亲和吸收系统均受到抑制,小麦幼苗K+吸收能力均显著降低,暖型小麦NR9405和小偃六号的高亲和系统Km几乎不受盐胁迫的影响,而冷型小麦的Km值因盐胁迫而降低。因此,在盐胁迫下高亲和吸收系统的稳定性可能是影响暖型小麦耐盐性高的一个重要因素,这对小麦耐盐性研究及耐盐品种选育均具有一定的指导意义。     

不同钾水平下外源铵对烟草幼苗根系生长及钾吸收的影响

为探明铵参与低钾胁迫下烟株根系的生长及吸钾机制,采用室内水培法,以“豫烟6 号”为试验材料,研究了不同供钾水平下外源NH4+ 对烟株根系的生长生理和钾吸收速率的影响。结果表明,未添加外源NH4+ 时,低钾胁迫下烟株根系可溶性蛋白、根系活力、烟株各部位干重和钾含量均显著低于常钾水平。两种供钾水平下,随着外源NH4+ 浓度增加,烟株根系干重、根系扫描参数、钾积累量和钾最大吸收速率均呈下降趋势,但根系可溶性蛋白含量和根系活力则先上升后下降并在外源NH4+ 浓度为1 mmol/L 时最大。外源NH4+ 可抑制植物根系高亲和及低亲和K+ 吸收系统,且NH4+浓度越大,钾吸收速率越低,其中溶液K+ 浓度为0.2 和10 mmol/L 时,N5.00 较N0处理分别显著降低55.78% 和37.68%。可见,低钾胁迫显著抑制烟株根系生长和钾吸收,而外源NH4+ 可抑制高亲和或低亲和的K+ 吸收系统,从而影响烟株的钾吸收速率和吸收量。     

生境因子作用下NO_3~-/NH_4~+吸收及硝酸还原酶活性变化

土壤中的氮素因土壤类型和季节变化产生异质性。在长期的进化过程中,植物适应各自的氮营养生境,形成了对NO3-/NH4+吸收的分子机制。饱和高亲和传输系统(HATS)中,植物在不同的转录基因控制下吸收NO3-/NH4+,表现出对两种氮源的偏选性。这种偏选性主要取决于植物种的特性,但是NO3-/NH4+的吸收受光照、介质N强度、pH值、外源氨基酸和温度等生境因子的影响,同时植物的营养生境也因NO3-/NH4+的吸收被深刻改造。硝酸还原酶(NR)在氮同化过程中作用于NO3-还原阶段,其活性受各种生境因子的制约,影响植物对NO3-吸收利用。     

双阻NH4+选择性微电极测定水稻叶片细胞中NH4+的活度

本文介绍了双阻NH4+选择性微电极的制作方法、工作原理及操作方法。微电极电位响应値与溶液中NH4+的活度呈对数曲线的关系,NH4+选择性微电极与其他类型的电极(如H+、NO3-)最大区别是K+的干扰,在含有72 mmol/L K+的标定溶液中,电极标定曲线的斜率为48~58 mV,对NH4+的检出限小于10-4 mol/L,说明电极对NH4+有较高的选择性,受K+的影响较小,可以用来测定。用以测定2.5 mmol/L NH4+培养2周的水稻叶片,结果表明,叶片细胞中NH4+活度分布在高低不同的两个区间内,分别代表了细胞质和液泡中的测定,水稻叶片细胞质和液泡NH4+的活度分别为2.58~9.30 mmol/ L和11.36~25.20 mmol/L。水稻叶片组织中的NH4+主要来自液泡,流动分析仪测定的水稻叶片组织的NH4+浓度为11.12 mmol/L。NH4+选择性微电极为研究水稻对NH4+的吸收利用提供了技术支撑。     

NH4+对不同基因型棉花幼苗K+吸收和利用的影响

溶液培养条件下研究了NH4+对棉花不同基因型幼苗干物质积累以及K+吸收和利用的影响。结果表明,NH4+在不同供钾条件下均显著降低了棉花幼苗的干重、钾吸收量和钾利用指数,低钾条件下（K+ 0.03 mmol/L）尤其如此。中等供钾（K+ 0.5 mmol/L）在一定程度上缓解了NH4+对棉花幼苗干物质积累以及K+吸收和利用的抑制; 充分供钾 （K+ 2.5 mmol/L）却未能在中等供钾的基础上进一步减轻NH4+的毒害作用。鲁棉研22苗期的干物质积累在不同供钾条件下受NH4+影响的程度均较153018品系大,这主要与其体内钾利用能力受NH4+影响较153018大有关。     

水稻OsAKT2的钾吸收功能及其在地上部分K+回流中的潜在作用

  【目的】  研究水稻钾通道OsAKT2的基本功能和调控特征,揭示其在地上部K+回流中的潜在作用。  【方法】  通过构建系统进化树和关键氨基酸区域序列比对,对不同物种来源的Shaker类钾离子通道基因进行了同源性分析;利用蛙卵电生理技术,研究水稻OsAKT2的膜电位敏感性及其对钾离子的吸收特征、离子选择性和对钾通道抑制剂的响应变化;并利用实时荧光定量PCR技术,探究了水稻OsAKT2的表达与钾浓度、铵转运及胁迫处理间的相互关系。  【结果】  OsAKT2与AtAKT2等典型通道高度同源(56%),属于AKT2类弱电压依赖—双向整流型钾离子通道。OsAKT2所介导的K+转运过程,与典型该类通道表现出不同的性质,主要体现在以介导K+的吸收为主,缺失了AKT2通道标志性的K+外排活性,且其K+吸收过程转变为明显的电压依赖性。OsAKT2对K+吸收Km值为43 mmol/L,是一典型的低亲和钾离子通道(>1 mmol/L);与典型Shaker通道相比,钾通道抑制剂Ba2+对OsAKT2的K+吸收活性的抑制效率(<78%)较低,而且表现出一定程度的NH₄+通透性(约占K+的22%)。进一步模拟田间种植水稻可能遇到的胁迫环境,发现水稻地上部OsAKT2基因的表达丰度在缺铵、缺钾及山梨醇处理下显著提高,且表现出一定的避光性(黑暗中基因表达水平较高)。  【结论】  水稻OsAKT2能够提高植物K+吸收能力,或将有助于增强其在地上部K+回流和再利用中的功能,且对水稻体内氮素营养吸收转运具有潜在的贡献。     

铁膜对水稻根表面电化学性质和氮磷钾短期吸收的影响

通过水培试验研究了水稻根表铁膜对根表电化学性质、根表对NH4+、K+和磷酸根吸附和吸收的影响。结果表明,铁膜降低根表阳离子交换量,使根表zeta电位绝对值减小,说明根表负电荷数量减少。与对照相比,铁膜抑制了水稻根表对NH4+和K+的吸附,但促进了其对磷酸根的吸附。6 h培养实验结果表明,铁膜使水稻对NH4+、K+、H2PO4-的吸收速率分别降低了21.1%、42.7%、59.1%。因此,作为物理、化学屏障或者临时储存库,铁膜抑制了水稻对大量营养元素的短期吸收。     

不同pH条件下生物质灰渣中K+释放动力学研究

试验选取4种生物质灰渣(玉米灰渣、水稻灰渣、锯木灰渣和谷壳灰渣)为研究材料,以不同pH(4、7、9)的NH4Ac为交换液,采用渗透交换法,研究了生物质灰渣中K+的释放动力学特征。结果表明,在pH为4、7和9条件下,供试生物质灰渣中K+释放量在20~80 min达到平衡,平衡释放量分别为14.77~255.17 cmol·kg-1、4.83~106.71 cmol·kg-1和12.11~224.33 cmol·kg-1。相关分析表明,K+释放量与生物质灰渣中全钾含量极显著相关,说明受生物质灰渣中全钾含量影响,其K+释放平衡时间和释放量存在显著差异。方差分析显示,同一生物质灰渣中K+释放速率在不同pH条件之间存在极显著差异。由此可见,受交换液pH和全钾含量的影响,不同生物质灰渣中K+的释放量和平衡时间均存在较大差异。不同pH条件下,水稻灰渣和玉米灰渣K+释放量(Q)表现为Q4Q9Q7,锯木灰渣和谷壳灰渣的释放量表现为Q9Q4Q7;在3种pH条件下,4种生物质灰渣K+的释放总量均表现为Q水稻灰渣Q锯木灰渣Q谷壳灰渣Q玉米灰渣。平衡前不同时段K+的释放率(v)与反应时间的自然对数(lnt)极显著相关。4种生物质灰渣K+的释放动力学最适模型均表现为:pH=4时为Elovich方程,pH=7时为双常数方程,pH=9时为Elovich方程;同一pH条件下,4种生物质灰渣的模型拟合性最优为Elovich方程,双常数方程次之,抛物线扩散方程最差。     

铵态氮/硝态氮对水稻铝吸收的影响及其机制研究

选用两个水稻品种武运粳7号（耐铝品种）和扬稻6号（铝敏感品种）作为实验材料,利用水培试验,通过长期和短期处理相结合的方式研究了NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收的影响及其作用机制。结果表明,与NH4+-N相比,NO3--N促进了水稻对Al的吸收。而且随着NO3--N浓度的提高,水稻根中Al含量显著增加,随着NH4+-N浓度的提高,水稻根中Al含量显著降低。这些结果表明NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收的影响具有浓度效应。当向Al溶液添加pH缓冲剂后,NH4+-N和NO3--N对根尖Al累积的影响变小,表明NH4+-N和NO3--N处理下溶液pH的变化可能是NH4+-N和NO3--N对水稻Al吸收影响不同的一个原因。     

铵、硝营养对水稻叶细胞膜H+-ATPase和质子泵活性的影响

用两相法分离铵态氮(NH4+-N)和硝态氮(NO3--N)培养的水稻苗期叶细胞膜,并测定了细胞膜H+-ATPase水解活性和质子泵活性,以期阐明铵、硝营养对水稻叶细胞膜H+-ATPase的影响。结果表明,叶细胞膜H+-ATPase活性最佳pH值均为6.2。 NO3--N培养的水稻叶细胞膜H+-ATPase的水解活性、Vmax和Km均显著高于NH4+-N培养的水稻叶;Western Blot分析结果看出,NO3--N培养的水稻叶细胞膜H+-ATPase酶浓度也高于NH4+-N培养的水稻叶,说明NO3--N培养的水稻叶中单位细胞膜上的H+-ATPase酶分子数量大于NH4+- N培养的水稻叶,这与细胞膜上H+-ATPase蛋白的表达量升高有关。此外,NO3--N培养的水稻叶质子泵初速度和膜囊体内外H+浓度梯度均高于NH4+- N培养。由于NO3-的跨膜运输是与细胞膜上H+-ATPase紧密联系的主动运输过程,NO3--N培养的水稻叶片细胞膜H+-ATPase活性和质子泵活性高可能与水稻叶细胞吸收大量NO3-有关。     

Mechanisms of fixation and release of ammonium in paddy soils after flooding. IV. Significance of oxygen secretion from rice roots on the availability of non-exchangeable ammonium – a model experiment

In a model experiment the effect of O₂ secretion from imitated rice roots on the availability of non-exchangeable NH₄⁺ and N uptake by imitated roots under flooding conditions was investigated. O₂ secretion favoured the mobilization of non-exchangeable NH₄⁺ and increased N uptake by increasing the uptake of NO₃^--N. O₂ secretion resulted in a significant decrease in the concentration of exchangeable NH₄⁺ due to nitrification and in a lower pH of the rhizosphere. The protons are derived from the oxidation of Fe²⁺. In contrast, coating of clay minerals with Fe oxides, which is promoted by O₂ secretion and formation of free Fe oxides in the rhizosphere, may hinder the release of non-exchangeable NH₄⁺.     

几种铵盐对土壤吸附Cd2+和Zn2+的影响

采用平衡吸附法,研究了不同铵盐对潮褐土、红壤吸附Cd2+、Zn2+的影响。结果表明,土壤对Cd2+、Zn2+的吸附量随平衡溶液中Cd2+、Zn2+浓度的增加而增加;潮褐土和红壤对Cd2+、Zn2+的最大吸附量为:Zn2+ Cd2+,且潮褐土红壤;随NH4HCO3浓度的增加,两种土壤对Cd2+、Zn2+的吸附率显著提高,NH4Cl、NH4NO3和(NH4)2SO4抑制红壤对Cd2+、Zn2+的吸附及潮褐土对Cd2+的吸附,对潮褐土Zn2+的吸附率影响不显著;铵盐浓度相同时,红壤对Cd2+吸附率为:NH4HCO3NH4ClNH4NO3≈ (NH4)2SO4,红壤对Zn2+吸附率为:NH4HCO3NH4Cl NH4NO3(NH4)2SO4。     

长白落叶松幼苗对铵态氮和硝态氮吸收的动力学特征

采用养分吸收动力学原理并利用溶液培养法研究了不同生长期的长白落叶松苗木对NH+4和NO-3的吸收特点。结果表明,单一氮源条件下,苗木根系吸收NH+4、NO-3的速率均随着苗木的生长呈下降趋势,并且苗木对于NH+4的吸收速率整体上高于NO-3。与无NO-3时相比,在速生期加入NO-3会影响载体与NH+4的亲和力,从而大幅度降低苗木对于NH+4的吸收速率,但不会明显影响苗木在生长初期和木质化期对于NH+4的吸收速率。与单一NO-3为N源时相比,NH+4的加入会降低苗木在速生期对于NO-3的载体亲和力,从而影响其吸收速率,但是会明显提高根系在生长初期吸收NO-3的载体数量和速率。在长白落叶松苗木的养分培育过程中,为了提高苗木对于氮的利用效率,建议以铵态氮肥为主,但是在其生长初期可以适当增施硝态氮肥。     

丛枝菌根根外菌丝对铵态氮和硝态氮吸收能力的比较

采用空气隔板分室法并结合15N标记技术,以玉米为宿主植物并接种Glomus mosseae和Glomus intraradices,比较了这两种真菌根外菌丝对铵态氮和硝态氮吸收传递能力的差异。结果表明,丛枝菌根根外菌丝吸收传递氮的能力因菌种和氮素形态而异。两种真菌根外菌丝吸收传递NH4+-N能力均高于NO3--N;G. intraradices根外菌丝吸收传递氮的能力高于G. mosseae,这可能与两种真菌根外菌丝生长量有关。     

不同硝铵比对霞多丽葡萄幼苗生长和氮素营养的影响

采用沙培试验,设置了等氮条件下5种不同硝铵比营养液处理,探讨了氮形态对霞多丽葡萄幼苗生长和氮素营养的影响。结果表明,霞多丽幼苗的生长量以硝铵比70/30时最大,全铵营养时最低;植株根系氮的平均吸收量在硝铵比为70/30时为最大值,达到70.89%,全铵营养时为最低值;叶片中的氮浓度和总氮量以全硝营养最大,全铵营养最低,后者仅是全硝营养的61.8%和19.46%。霞多丽幼苗根系内NH4+-N浓度与营养液中NH4+-N的浓度成极显著正相关(r=0.9805),且当铵态氮比例超过30%时根系中NH4+浓度显著增加。叶片中硝酸还原酶的活性以硝铵比70/30最高,当铵态氮比例大于30%,再继续增加铵态氮的比例时,显著抑制了叶片中硝酸还原酶的活性;而对根的硝酸还原酶活性无明显影响。试验证明,硝铵比70/30是霞多丽较适宜的氮素形态配比,较高比例的铵态氮增加了植株器官中NH4+的浓度,抑制了霞多丽幼苗的生长及对氮素的吸收积累。     

CO2与NH4+/NO3-比互作对番茄幼苗培养介质pH、根系生长及根系活力的影响

为探讨CO2浓度升高能否减缓高浓度NH4+-N对番茄根系的毒害作用,本试验在营养液栽培条件下,以番茄为材料,在CO2生长箱中研究2个CO2浓度与5个不同NH4+/NO3-配比的交互作用对生长介质的pH、根系生长及根系活力的影响。结果表明,随着生育期的推进与CO2浓度的升高,pH变化幅度增大。两个CO2浓度均表现为全NO3--N含量营养液的pH呈上升趋势,其它处理营养液的pH均呈现出不同程度的下降趋势,下降的幅度随NH4+/NO3-比例的增加而增加;而且全NH4+-N引起pH值下降的程度大于全NO3--N引起pH增加的程度。CO2浓度升高增加了低NH4+/NO3-比例供应处理的蕃茄幼苗冠干重、根干重、根系活力、根系总吸收面积、活跃吸收面积。这些指标对CO2的响应随NH4+/NO3-比例的降低而加强,冠干重、根干重、根系活力、根系总吸收面积、活跃吸收面积增加分别高达65.8%、78.0%、18.9%、12.9%与18.9%。说明在CO2浓度升高条件下,番茄幼苗根生长潜力在全NO3--N处理中最大,但不能减弱全NH4+-N对番茄根系的毒害作用。     

外源氮对NaCl胁迫下库拉索芦荟生理特性的影响

温室盆栽条件下,研究了外施不同浓度硝酸铵对200 mmol/L NaCl 胁迫下库拉索芦荟叶片离子含量、质膜透性、丙二醛含量及脯氨酸和可溶性糖积累的影响。结果表明,外施不同浓度NH4NO3（3.75 ~18.75 mmol/L）能够显著增加200 mmol/L NaCl胁迫下植株干重,明显促进芦荟叶片脯氨酸和可溶性糖积累,提高叶片K+、Ca2+含量,抑制叶片对Na+、Cl-的吸收;同时促进K+ 和Ca2+ 向相对幼嫩叶片、Na+ 和Cl-向相对成熟叶片中的积累。外施氮显著降低盐胁迫下叶片细胞质膜透性和丙二醛含量。各项指标变化表明,外施11.25和15 mmol/L NH4NO3对盐胁迫下芦荟生理特性的调控作用较好;外源氮缓解芦荟盐害与氮促进盐胁迫下叶片离子选择吸收、增加有机渗透物质积累及维持植株体内养分平衡有关。