根系高效铵吸收系统是玉米获取氮素的重要补充机制

【目的】本研究旨在通过对植株根系铵吸收特征研究，揭示旱地玉米的氮素营养特征，研究结果为玉米补充氮素营养提供了一定的理论依据。 【方法】以玉米高产品种“郑单 958”为供试材料，采用水培试验模拟了玉米植株生长中的氮素营养环境，研究了玉米幼苗生长对不同氮素形态的反应；采用非损伤微测技术 (NMT)，重点研究了不同供氮状况下玉米根系对 NH₄+ 的吸收特征，并与其吸收硝态氮的规律进行了比较；利用实时定量 PCR 技术，初步揭示了玉米根系中的铵吸收蛋白 (AMT) 基因对铵的响应特征。 【结果】单一供应铵态氮条件下，玉米地上部鲜重、全株干重及根系含氮量与纯硝态氮条件下相近，表明铵态氮也可作为玉米的有效氮源。非损伤微测研究结果表明，玉米幼苗根系铵吸收过程呈典型的高亲和吸收特征 (表观 Km 值约为 60 μmol/L)，推测这一过程是由高亲和的转运体蛋白介导。氮饥饿预处理使根系的铵吸收速率 Vmax 和 Km 值分别降低了约 3 倍和 1 倍。这一现象与水稻等作物不同，暗示玉米的铵吸收过程可能不存在反馈抑制现象。另外，介质中硝态氮的存在对根系的铵吸收具有显著抑制作用 (抑制效果 > 20%)；在供试微摩尔浓度范围内，根系对 NO₃– (100 μmol/L) 的吸收速率显著低于对相同浓度 NH₄+ 的吸收。进一步对主要在玉米根系中表达的铵吸收蛋白基因 ZmAMT1;1a 和 ZmAMT1;3 的定量 PCR 分析表明，上述基因在维持供铵状态下的表达量较缺氮处理均有显著提高，与铵吸收测定结果相符。 【结论】玉米根系中保留着高效铵吸收系统，在低硝态氮浓度下，该系统对铵态氮的高效吸收可作为其获取足够氮源的一个重要的机制。高硝态氮则抑制玉米根系对铵态氮的吸收，以避免氮素吸收利用系统在功能上的冗余。

Efficient NH4+ uptake system could be an important complementary strategy for maize plants to absorb enough nitrogen