植物氮素吸收及其转运蛋白研究进展

氮素是植物生长不可缺少的重要营养元素之一,直接影响植物的生长发育和形态建成。植物吸收氮素的过程中受到诸多因素的影响,为了提高氮素利用率,植物形成一套吸收和转运NH4+-N及NO3--N的分子机制。本文综述了影响植物氮素吸收的因素、氮素转运蛋白及其基因调控、氮素高效利用转基因研究进展,旨在为今后提高氮素利用效率及培育氮素高效利用新品种提供理论依据。     

水稻氮吸收转运利用生理机制及耐低氮遗传基础研究进展

氮素是水稻生长发育所必需的营养物质之一,同时也是水稻需求最大的矿质营养元素之一。在水稻生长过程中,单位面积用氮量高和利用率低已成为其发展所面临的两大难题。为了给剖析水稻耐低氮的分子机制提供参考,本研究总结了水稻氮素吸收转运、利用的生理机制及氮高效型水稻的形态生理特性等方面的内容,并且对近年来水稻耐低氮相关性状的QTL定位结果及水稻耐低氮遗传基础方面作了分析,包括耐低氮QTL定位与克隆、转录组研究、蛋白组研究等。目前关于水稻对氮素响应的分子机制的研究较少,水稻氮素吸收、转运和利用相关的机制仍是一个谜团。开展氮素吸收、转运和利用相关基因/QTL以及耐低氮遗传基础的研究是选育优良氮高效品种工作的有效途径。     

花生钙素营养研究进展

综述了花生的缺钙症状,钙素对花生生长发育、产量组成、品质的影响及其形态解剖、生理生化及分子生物学的机理,归纳了钙肥与其他肥料配施的综合效应,对比分析了花生缺钙的几种判断标准。认为今后花生钙素营养研究似应进一步研究缺钙导致花生空壳的内部机理;改进花生缺钙的诊断方法与判别标准;广泛收集鉴定耐低钙或钙素利用率高的花生种质,并进行有关的品种改良;加强钙肥的精量、快速、高效、缓释等施用技术的研究。     

植物氮素吸收与利用的分子机制研究进展

氮素是重要的营养元素之一,是植物生长发育中的主要影响因子。为了提高氮素的利用效率,植物体不仅需要一个有效的氮素吸收机制,还需要将所积累的氮素在体内高效转运并在储藏器官中充分利用。植物体利用转运蛋白从土壤中吸收硝态氮、铵态氮和氨基酸态氮等形式的氮素后,通过NO3-还原、NH4+同化中的酶类和一些氨基转移酶、尿素酶等的作用来完成体内的氮素代谢。介绍了近年来这些与氮素利用效率相关基因的分离与表达调控,以及利用基因工程手段对相关基因进行过表达分析的主要研究进展,为进一步阐明植物高效吸收利用氮素的分子机理以培育氮高效利用新品种提供重要的分子依据。     

钙离子参与硝酸盐信号网络

氮是组成生物体基本结构的必需营养元素之一,同时也是参与产生能量及代谢路径中最重要的分子。植物的生长发育以及作物产量很大程度上取决于土壤中植物可获取氮的多少。硝酸盐作为自然和农业系统中植物或作物吸收的最重要的一种氮形式,不仅是一种营养物质,也是一种信号分子。目前农业作物的高产过分依赖于氮肥施用,但是滥用氮肥不仅成本高,而且破环自然环境。因此提高植物对氮素的利用效率已经成为当前亟待解决的问题。然而,我们在了解硝酸盐信号如何影响植物生理生化过程方面仍然存在许多不清楚的地方。了解植物是如何感知、吸收以及响应外界有效氮并揭示这其中的分子机制是开发和发展生物技术来实现氮素高效利用的重要的一步。本综述讨论了钙离子作为重要的第二信使参与硝酸盐信号网络,以及该信号网络中的其他的重要成员及其之间存在的联系,旨在为植物硝酸盐吸收以及氮素的高效利用提供借鉴。     

玉米花生间作氮磷营养间作优势分析

以玉米花生单作为对照,主要研究了玉米花生间作对玉米和花生氮磷营养吸收的影响,及玉米花生间作复合群体氮磷营养间作优势。结果表明:玉米花生间作极显著地降低了玉米和花生氮磷营养的吸收量,但间作复合群体却表现出明显的氮磷营养间作优势,其大小分别为N:61.5~85.9kg/hm2和P2O5:36.6~51.6kg/hm2,增施氮肥能提高氮营养间作优势,增施磷肥能提高磷营养间作优势;玉米对花生氮磷营养竞争比率CRmp均大于1,表明花生处于氮磷营养竞争劣势,而间作花生全株氮含量略有降低,磷含量明显升高,证明玉米对花生氮磷营养的竞争并不是间作花生生长的限制因素;增施氮肥可提高间作玉米和间作花生全株氮含量,极显著提高间作玉米氮营养吸收,而间作花生氮营养吸收变化不明显,增施磷肥均明显提高间作玉米和间作花生全株磷含量,极显著提高了间作玉米和间作花生磷营养吸收。     

水稻根系形态生理与钾素吸收利用的关系

钾是决定农业丰产的三大营养元素之一,根系是植物吸收利用养分的重要器官。文章综述了钾素高效水稻根系特征、水稻根系形态生理与钾素吸收利用关系,探讨了促进水稻根系形态生理与钾素吸收利用关系研究的发展方向。     

甜菜耐盐性形态学、生理生化特性及分子水平研究进展

盐胁迫被认为是主要的非生物胁迫之一,对作物生长发育有着重要影响。甜菜具有一定的耐盐性,明确甜菜耐盐机理并加以利用,进而培育出耐盐性较强的甜菜新品种对高效利用盐渍化土壤具有重要意义。从盐胁迫对甜菜的形态学特征、生理生化特性及分子水平3个方面阐述了甜菜耐盐的研究进展,同时对当前耐盐研究存在的问题和今后可以进行的研究方向进行了探讨。     

芝麻土肥水高效利用研究进展

芝麻生产在中国油料作物产业中具有重要地位, 土、 肥、 水是芝麻获得优良经济性状和高产的关键因素。笔者结合国内外文献, 综述了芝麻土肥水高效利用的研究进展, 侧重于土壤耕作、 肥料和水分利用对芝麻产量及生长发育的调控, 包括耕作与 N、 P、 K肥配施作用, N、 P、 K肥对芝麻产量影响, 水分胁迫对芝麻理化性质的影响以及肥水高效利用等, 对目前中国芝麻生产和土肥水高效利用研究提出了展望。     

施用磷和钙对花生生长、产量及磷钙利用效率的影响

发挥元素间互作优势是作物高产及养分高效利用的重要措施。为探明外源磷钙配施在花生上的作用效果及磷钙互作关系,在豫南砂姜黑土区开展了施用磷钙对花生生长、产量及磷钙吸收利用的影响研究。结果表明,单独施磷和磷钙配施比不施磷钙肥显著促进了花生生长和增产;磷钙配施比单独施磷显著增产29.75%,主要原因是增加了花生单株饱果数、单株饱果重、百果重和出仁率,且磷钙配施比单独施磷显著增加花生体内磷积累量、磷吸收和利用效率,其中磷吸收和利用效率分别增加5.36%和8.08kg/kg;单独施磷比不施磷钙显著增加花生体内钙积累量、吸收和利用效率,其中钙吸收和利用效率分别增加1.72%和3.60kg/kg,表明磷钙之间存在协同效应。因此,磷钙合理配施可提高花生磷钙吸收效率,有利于花生生长和增产,是花生高产及磷钙高效利用的一种优化施肥模式。     

施氮量和玉米-花生间作模式对氮磷吸收与利用的影响

2004—2005年在山东泰安研究了施氮量与种植方式对玉米和花生产量、生物量、氮磷吸收与利用以及蛋白质产量的影响。结果表明, 与单作相比, 玉米-花生间作显著提高了玉米产量和氮、磷吸收量, 但降低了花生产量和氮吸收量。2行玉米4行花生间作模式(2∶4间作模式)的产量、生物量、蛋白质产量、氮磷吸收量以及氮磷吸收利用效率均高于2行玉米8行花生间作模式(2∶8间作模式); 2∶4间作模式的氮、磷吸收效率均显著高于单作模式, 土地当量比(LER)和蛋白质土地当量比(PLER)均大于1, 土地利用率提高8%~17%, 间作优势明显。与不施氮处理相比, 施氮处理显著提高间作玉米产量, 间作花生增产不显著, 促进玉米-花生间作体系氮、磷积累, 提高了氮、磷吸收总量及磷吸收利用效率, 从而显著提高了间作体系的产量和蛋白质产量, 间作优势却随施氮量的增加而降低。     

植物吸收运转氨基酸的分子机制进展

氨基酸作为含氮的小分子有机化合物是植物生长和发育所必需的营养物质,吸收和利用土壤中的氨基酸,也是其获得氮源的方式之一,不同种类的氨基酸吸收后在植物体内也具有不同的生理效应。生物膜上具有转运氨基酸的载体蛋白,根据各自对不同的底物选择性和亲和力不同分为三大家族,其家族蛋白成员在植物体的不同部位及发育时期表达不尽相同。本综述了植物对氨基酸吸收与转运的分子机制,及氨基酸在植物生长发育过程中的重要功能。为今后利用植物氨基酸转运蛋白提高植物对土壤氨基酸吸收的研究提供理论参考。     

外源钾对盐胁迫下植物生长和生理特征影响的研究进展

钾离子参与植物多个生理代谢过程,能不同程度地缓解植物受到的盐胁迫,促进植物生长发育。为了全面了解外源钾对盐胁迫下植物生长的影响,本研究归纳了盐胁迫对植物生长代谢的影响,钾在植物体内的生理作用以及外源钾对盐胁迫下植物生长生理特征的影响;分析了钾对盐胁迫下植物的生长发育、光合荧光特性、渗透物质及抗氧化酶活性、体内水分状况及离子分布的影响。针对当前钾离子缓解植物盐胁迫的分子机制及应用研究较少的问题,建议在今后的研究着重从以下两方面开展：（1）明确盐胁迫下植物体内钾离子转运机制、信号转导和相关基因的调控表达;（2）开展盐碱地肥料长期定位研究并研发可以提高植物耐盐性的新型钾肥。通过以上研究的开展,可为今后利用钾提高植物耐盐性以及盐渍土壤的改良提供解决方案。     

植物对UV-B辐射增强的响应及其分子机制

总结归纳了近年来 UV-B辐射增强对植物形态特征、 生理生化特性的影响及其分子机制等方面的相关研究, 具体分析了 UV-B辐射增强对植物生长发育的影响、 DNA的损伤与修复、 光合作用的变化及抗氧化系统和次生代谢的响应。分析表明 UV-B辐射的增强不同程度地影响了植物的生长发育和生理生化特征, 同时植物也激活了相应的保护机制以维持各种生理生化活动的正常进行。最后对 UV-B辐射增强相关领域未来的研究方向提出了展望, 期望为研究植物对 UV-B辐射的适应策略和机制提供理论基础。     

植物磷吸收的分子机理研究进展

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素.植物磷营养高效利用通常与根形态、根分泌物、膜与体内磷转运以及菌根等因素有关,表现为受多基因控制.随着分子生物学技术的发展和研究的不断深入,对植物磷吸收的研究也深入到分子水平.本文主要从根的构型、根系分泌物、菌根、植物的磷转运子以及磷胁迫条件特异性表达基因等方面对植物磷吸收的分子机制进行综述.     

水稻氮高效吸收利用机制及栽培调控措施

氮素的大量施用不仅会造成资源的浪费还会造成环境的污染。水稻氮素的高效利用是实现资源高效利用,建立环境友好型农业的关键。从氮素高效吸收与利用的机制及其调控途径等角度进行阐述,一是根系对氮素的高效吸收,包括形态特征和生理特性对氮高效的响应;二是地上部对氮素的高效利用,包括光氮分布、氮代谢相关酶和氮代谢相关激素等方面;三是提高水稻氮高效的栽培调控途径,如秸秆还田、实地养分管理新技术和轻干湿交替灌溉等措施。并讨论分析目前氮素高效吸收面临的问题以及今后研究的重点。     

叶面喷施NaH_2PO_4,K_2SO_4以及KH_2PO_4对葡萄磷钾吸收相关基因表达的影响

为了研究叶面喷施磷、钾以及磷钾复合肥的时效性。以‘魏可’葡萄为试材,选择葡萄花序展露期、果实膨大期和转色期,喷施磷钾相关肥料,统计分析其相关生理指标,测定磷、钾8个吸收相关基因的表达情况。叶面喷施三种肥料后,葡萄叶片的新梢生长率,叶绿素含量,果实大小等生理指标均有不同程度的提升。植株应答外源磷钾从基因水平、时间长短等与生长发育情况基本一致。喷施磷肥后基因应答效果在果实膨大期最佳,喷施钾肥则是在转色期最佳。磷钾吸收相关基因在6 h就已经开始表达,在12~24 h达到最高,并在需求高的时期可持续至48 h,磷素一般在24 h达到最高,钾素一般在12 h达到最高。综合生理指标和基因表达两个方面三种肥料的肥效为KH_2PO_4K_2SO_4Na H_2PO_4。可以利用磷钾吸收相关基因表达情况预先判断植株生长发育的情况,即可以利用该基因信息判断喷施磷钾肥对葡萄生长发育的影响。     

植物内源激素研究进展

植物内源激素的作用在于调控植物生长发育以及提高作物产质量,其准确测定对于调控植物生长发育、作物遗传育种、栽培技术推广、激素残留鉴定等方面有重要意义。文章叙述了植物激素的生理作用、分子机制、产质量调控及内源激素测定方法,以期为植物激素研究提供参考指标。     

水稻根系特征与氮吸收利用效率关系的研究进展

植物根系是活跃的物质代谢和吸收器官,对植株生物量积累、养分和水分高效吸收利用具有重要作用。本文主要综述了水稻根系形态、解剖、生理特征与氮吸收利用效率的关系以及不同氮效率品种根系特征的差异,并综述了促进根系生长和提高氮吸收利用效率的栽培调控措施,展望了未来水稻根系的研究方向,为水稻氮肥减施、氮高效栽培管理技术优化和氮高效品种选育提供理论依据。     

枣胚败育因素分析及提高幼胚发生的措施

枣胚退化或败育特性是枣树杂交育种的重要障碍。本文重点介绍了枣胚败育类型及特征、胚败育的生理与分子机制,提出了诱导幼胚合成内源激素以及利用胚挽救技术等提高幼胚发生的措施,为进一步深入探索枣胚败育的分子机制以及枣树杂交育种提供一定的理论参考。