铵态氮/硝态氮对水稻铝毒害的影响

由于酸性土壤中硝化反应受到抑制,NH4+-N是酸性土壤中无机氮存在的最主要的形式,故酸性土壤中Al3+经常与NH4+-N共存,但这种现象往往被忽视。因此,了解氮形态与Al3+之间的相互关系不仅有助于我们更好地理解水稻的耐铝机制,还能够为酸性土壤施肥提供理论依据。试验选用2个水稻品种武运粳7号和扬稻6号,采用水培方法,进行长期和短期观察,分析铵态氮和硝态氮对水稻铝毒害的影响。结果显示:在长期(14 d)硝态氮与铝交替处理下,铝对2个水稻品种生物量和根系形态的抑制作用明显大于长期铵态氮与铝交替处理,而且硝态氮处理下水稻根部铝浓度显著高于铵态氮处理;在短期(24 h)处理条件下,与铵态氮相比,硝态氮加重了铝对水稻根伸长的抑制,同时提高了2个品种水稻根尖的铝含量,而且铵态氮与硝态氮处理之间根尖铝含量的差异随着培养时间的推移而增大;与铵态氮相比,硝态氮增加了水稻根中其他阳离子(K+、Ca+、Mg2+和Mn2+)的浓度。因此,与硝态氮相比,铵态氮减轻了铝对水稻的毒害,降低了水稻根系对铝的累积。     

铝处理对不同耐铝水稻品种吸收铵态氮和硝态氮以及相关基因表达的影响

选用水稻铝敏感品种'Kasalath'和耐铝品种'Koshihikari'为试验材料,研究了不同铝处理方式(先铝后氮和氮铝同时处理)对水稻铵态氮/硝态氮吸收及其相关基因表达的影响.结果表明:对于铝敏感品种,铝主要抑制铵态氮的吸收,低浓度铝甚至促进对硝态氮的吸收;对于耐铝品种,铝预处理对铵态氮和硝态氮吸收的影响很小,只有在铵态氮和硝态氮吸收过程中存在铝,无论铝浓度高低,铝都会抑制铵态氮和硝态氮吸收;铝敏感品种对硝态氮的吸收速率高,而耐铝品种对铵态氮的吸收速率高,这与OsAMT1;2、OsNRT2;1和OsNRT2;2的相对表达丰度存在对应关系.因此,铝对水稻铵态氮和硝态氮吸收的影响取决于水稻的耐铝能力、铝浓度和铝氮处理方式.     

丛枝菌根真菌领域专利情报分析

丛枝菌根真菌 (AMF) 与植物共生在提高植物的抗逆性、抗病性和维护植物健康方面发挥着关键作用，其在农业、林业和生态环境等方面的应用受到广泛关注。本研究基于incoPat科技创新情报平台，检索了2019年前国内外丛枝菌根真菌的专利产出，对专利申请数量、主要申请人、技术构成等方面进行了分析，以揭示国内外丛枝菌根真菌领域的研发状况、技术发展趋势和产学研合作情况。近年来，中国丛枝菌根真菌领域专利数量急剧增加，AMF产品化不断加强，AMF应用领域从农业领域向污染修复领域拓展，结合现代生物、信息技术等新兴技术的AMF检测技术和研究方法正在快速发展，新的研发充分考虑了AMF产品化和应用的结合；我国在丛枝菌根真菌领域的专利申请人多隶属高校和科研院所，企业参与度较低。AMF菌种扩繁和污染修复领域的应用已成为焦点，生物和信息新技术成果正引入AMF检测技术的开发；中国在丛枝菌根真菌领域的产学研合作研发亟需加强。     

红壤上小麦对磷肥的响应及其机理

缺磷是酸性土壤上作物生长的重要限制因子之一,但在研究酸性土壤磷缺乏问题时大多不顾及铝毒害的问题.本试验研究了小麦在红壤上对磷肥的响应特点,并主要从磷和铝相互作用的角度对其响应特点的原因进行了探讨.结果表明,在红壤上小麦对磷肥没有明显的响应;在磷铝交替处理条件下,铝在高磷下对小麦的毒害比低磷下更严重,提高供磷水平能促进铝在小麦根系中的累积.在高磷下铝对小麦毒害更为严重可能是小麦对磷肥表现不出明显响应的原因之一.     

木本植物适应酸性土壤机理的研究进展——以胡枝子(Lespedeza bicolor)和油茶(Camellia oleifera)为例

综述了近年来木本植物适应酸性土壤的耐铝机理研究进展,重点以酸性土壤先锋植物胡枝子(Lespedeza bicolor)和铝累积植物油茶(Camellia oleifera)为例,总结了木本植物根系有机酸的分泌、铝吸收和运输机制及铝与氮磷胁迫的协同适应等。木本植物有铝累积和铝排斥植物之分;铝排斥植物胡枝子耐铝的重要机制是其根系同时分泌柠檬酸和苹果酸;铝累积植物油茶高效累积铝的原因在于其不仅可以高效吸收土壤和土壤溶液中广泛存在的铝(Al3+和Al-F),而且可以通过木质部运输和特定季节韧皮部运输的配合实现铝的高效分配和传输;铵态氮相对于硝态氮可缓解胡枝子的铝毒害;磷对不同胡枝子耐铝作用的影响明显不同。木本植物适应酸性土壤机理的深入研究将会有助于完善植物的耐铝机理及铝运输理论,并为酸性土壤中矿质养分管理提供理论基础。     

红壤土柱中营养元素的淋失:Ⅱ.NH4-N和NO3-N的淋失

在实验室用土柱对发育于红砂岩的红壤进行了ＮＨ４－Ｎ、ＮＯ３－Ｎ淋失的研究，不同处理的土柱每天用蠕动泵从土柱顶端加去离子水１２０ｍｌ，持续９２天，结果表明，对照处理的ＮＨ４－Ｎ、ＮＯ３－Ｎ淋失量均很低，并以ＮＯ３－Ｎ略高。施用尿素后，ＮＨ４－Ｎ和ＮＯ３－Ｎ淋失均有一定的增加，但ＮＨ４－Ｎ的淋失量增加较多，Ｍｕｌｔｉｐｌｅ（多种肥料的混合）处理的这种趋势就更加明显；ＫＮＯ３处理的，ＮＯ－Ｎ淋失很快，淋     

高磷胁迫对黄瓜幼苗生长及养分吸收和分配的影响

在不同磷水平(0、0.1、0.5、1.0、10.0、20.0 mmol/L)下培养黄瓜幼苗,研究磷素对黄瓜生长及养分吸收和分配的影响.结果表明,①随磷浓度增加,黄瓜根、茎和叶干重呈先增加后降低的趋势;供磷浓度为10.0 mmol/L时开始产生高磷胁迫症状,症状首先出现在老叶,沿叶脉两侧发黄、有光泽、向上凸起,子叶出现红色坏死斑点,严重时老叶坏死,新叶会出现叶脉间失绿症状.②随供磷水平增加,植株体内磷浓度增加,最高达到干重的1.28％;钾浓度在茎中呈先增加后降低的趋势,铜浓度降低,钙、镁、锰、锌等元素浓度及其在根、茎及叶间分配趋势无显著变化.     

红壤区旱地和水田土壤磷素状况及其流失风险

红壤一般偏酸且铁铝富集,磷与铁、铝形成Fe-P、Al-P,降低了红壤磷的有效性。施磷提高红壤供磷能力,但是未被作物利用的磷积累在土壤中,对水体环境构成威胁。研究红壤磷素状况对于提高作物产量和保护环境具有重要意义。已有很多关于红壤磷素状况方面的报道,但是很少将红壤磷素状况与水体磷进行关联分析。在典型红壤区江西省余江县布点采集了旱地和水田土样各54份,周边水样24份,分析了土壤有效磷(Olsen-P和Bray-P)含量、水溶性磷(CaCl2-P)含量和水样总磷含量。结果表明,以Olsen-P为指标,11%的旱地和39%的水田土壤缺磷,61%的旱地和39%的水田土壤磷适合作物生长,11%的旱地和11%的水田土壤处于高磷状态。以Bray-P为指标,11%的旱地和33%的水田土壤缺磷,6%的旱地和33%的水田土壤磷适合作物生长,77%的旱地和6%的水田土壤处于高磷状态。Olsen-P、Bray-P与CaCl2-P三者之间具有极显著相关关系,对Olsen-P与Ca Cl2-P、Bray-P与CaCl2-P分别进行回归分析,求得土壤磷流失突变点的Olsen-P和Bray-P含量分别为56.31和118.4 mg·kg^-1。依据这两个标准,水田土壤有效磷均未超过磷流失突变点,旱地土壤Olsen-P和Bray-P超过突变点的样品比例分别为50%和33%。水田周边排水沟渠水的总磷含量均低于《地表水环境质量标准》Ⅱ类水标准。总之,调查的红壤区水田土壤整体较为缺磷、磷流失风险低,旱地土壤有效磷含量和磷流失风险都较高。     

中国土壤环境监测装备领域专利情报分析

土壤环境动态数据可为农业可持续发展和环境管理决策提供科学依据。研发成本低、性能稳定且精度高的土壤监测装备是实现土壤数据快速获取的关键。基于incoPat科技创新情报平台,检索了2000年至2019年期间国内外土壤环境监测装备的专利产出,对专利申请数量、技术构成、区域分布、主要申请人、法律状态等方面进行了分析,以揭示中国土壤环境监测装备领域的研发状况、技术发展趋势和产学研合作情况。结果表明,近年来,中国土壤环境监测装备领域专利数量急剧增加;土壤监测指标从土壤肥力指标向污染物和生物监测指标拓展,结合现代信息技术等新兴技术发展智能化的原位监测装备正在发展,新的研发充分考虑了定性与定量的结合;我国在土壤环境监测装备领域的专利申请人多隶属高校和科研院所,企业参与度较低。综上,土壤污染物和生物指标的监测已成为焦点,生物和信息新技术成果正逐步引入土壤环境监测设备的开发;中国在土壤环境监测装备领域的产学研合作研发亟需加强。     

硼促进缺铁条件下拟南芥根系细胞壁铁的再利用

【目的】为了探讨在缺铁条件下外源施加硼对植株表型以及体内铁含量的影响,揭示拟南芥在缺铁状态下体内铁的再分配机理,为缓解植株缺铁症状提供一个新的策略。【方法】以模式作物拟南芥(野生型)为供试材料进行了水培试验。供试营养液以正常铁浓度为加铁(+Fe)处理,不含铁营养液为缺铁(-Fe)处理,在两种铁营养液中分别加入H_3BO_3 100、1000μmol/L,共形成6个处理。拟南芥幼苗在全营养液中培养3周后,在处理溶液中培养7 d,收集根系和地上部,分别测定植株全铁、有效铁以及细胞壁吸附的铁含量;剪下根尖部位检测内源NO含量,提取根系RNA检测铁运输相关基因的表达量。【结果】在缺铁条件下,外源添加硼(1000μmol/L H_3BO_3)后植株根系和地上部有效铁含量分别是不加硼时的1.56倍和2.65倍,拟南芥新叶缺铁黄化的症状受到显著缓解。细胞壁组分含量分析结果表明,与不加硼相比,添加1000μmol/L H_3BO_3后植株根系细胞壁铁含量、半纤维铁含量以及半纤维素含量分别降低了60%、52%和53%,同时与100μmol/L H_3BO_3相比也分别降低了41%、41%和43%,说明随着外源添加硼浓度的增加,细胞壁以及细胞壁铁的解析作用也愈加明显。通过对植株不同部位总铁含量以及铁运输相关基因表达量分析后发现,只有在添加1000μmol/L H_3BO_3时缺铁胁迫下铁运输相关的3个基因才能受到显著诱导,具体表现为:与不加硼相比,1000μmol/L H_3BO_3处理后AtFRD3、AtYSL2和AtNAS1 3个基因的表达量分别上调了1.44、1.15和0.75倍,并且伴随着植株体内总铁含量的升高;而100μmol/L H_3BO_3浓度处理对铁相关基因的表达以及总铁含量的积累影响不大。最后,通过对根系内源NO含量的检测分析显示,硼可以影响内源NO的代谢,且外源施加硼后根系NO含量是不施加硼时的1.5倍,暗示信号分子NO可能参与这一过程。【结论】硼主要是通过改变细胞壁中的半纤维素含量和半纤维素上结合的铁含量来增加拟南芥根系细胞壁铁的释放,进而提高植株体内有效铁的含量,促进植株在缺铁的条件下正常生长。在缺铁的条件下,外源添加硼(1000μmol/L H_3BO_3)可以通过促进拟南芥植株体内铁的再利用机制来缓解植物缺铁症状,而添加100μmol/L H_3BO_3则对植株体内铁的再分配过程影响不大。