铵硝比例对不同基因型小白菜硝酸盐积累影响机理研究

本研究以前期工作中筛选出的硝酸盐积累量存在显著差异的2个不同基因型小白菜品种为材料,在人工气候箱水培条件下研究了不同铵硝比例对小白菜硝酸盐积累量、硝酸还原酶活性（NRA）和硝酸盐吸收基因NRT1和NRT2的表达量的影响。结果表明,不同铵硝比例对小白菜硝酸盐积累量有显著影响,且存在基因型差异。四月慢对硝酸盐吸收、积累及同化利用的能力都强于华冠青梗菜,尤其是在高NO3- 比例处理时。与华冠青梗菜相比,四月慢对NO3- 的同化利用的能力更不易受铵硝比例的影响。NRT1和NRT2主要在根部表达,且NRT1的表达量显著高于NRT2,NRT1和NRT2的表达量变化规律只能在一定程度上解释小白菜不同基因型间硝酸盐积累量的差异,小白菜不同基因型品种间硝酸盐积累量差异的机理还需要进一步研究。     

氮水平和形态配比对巴西橡胶树花药苗生长及氮代谢、光合作用的影响

采用砂培方法研究了不同供氮水平及NH4+/NO3-配比对巴西橡胶树花药苗生长、氮代谢及光合作用相关指标的影响。结果表明,随供氮水平的提高,橡胶花药苗茎秆、叶、地上部及单株总干重、植株各部位氮含量和氮积累量、叶绿素含量均相应升高,其中粗根、茎秆、叶片含氮量、单株吸氮量及叶绿素含量各处理间差异均达显著水平;株高、茎粗、细根干重、叶片光合速率先增后减,且以8 mmol/L氮水平时最大;低氮水平下细根硝酸还原酶（NR）活性较高。不同NH4+/NO3-配比试验中,纯NH4+营养下小苗各部位氮含量、氮积累量最高（除细根和叶柄氮积累量）;NH4+/NO3-为75/25时,小苗株高、茎粗、叶柄、叶片、植株地上部及株干重最大,NH4+/NO3-为50/50时,小苗细根干重、茎秆干重、叶绿素含量、光合速率最大,且显著大于纯NO3-营养处理;而NH4+/NO3- 50/50时,处理间差异不显著（除细根和茎秆N含量）;纯NO3-营养下小苗细根NR活性最高,但生长最弱。结果说明橡胶花药苗不适宜于纯NO3-环境,而适宜于纯NH4+及NH4+/NO3-混合营养,其适宜水平为8 mmol/L和NH4+/NO3-50/50。     

外源氯处理对向日葵幼苗生长、养分吸收及植株硝态氮含量的影响

通过水培试验,研究了不同水平外源氯处理对向日葵(Helianthus.annuus)幼苗生长、干物质积累、Cl-、NO3-、全N、全P、全K含量的影响。结果表明,不同浓度外源氯(Cl-6.253～00.mmol/L)处理8.d,油葵幼苗的茎生长速率均显著下降,外源Cl-浓度越大,生长下降越显著。Cl-6.252～5.mmol/L处理8.d,油葵幼苗干物质积累速率极显著高于对照,Cl-25、50.mmol/L处理,油葵幼苗的干物质积累速率与对照差异不显著;而Cl-2003～00.mmol/L处理的幼苗干物质积累极显著下降。Cl-处理下,植株体内氯含量极显著上升,而叶片中硝酸盐含量显著下降,其中以Cl-50.mmol/L处理的叶片硝酸盐含量最低。Cl-6.251～00.mmol/L处理,油葵幼苗茎、叶全N、全P含量与对照差异不显著;Cl-200.mmol/L处理下,叶、茎全N含量显著下降,而根系全N、全P含量随Cl-处理的增加而增加。随着Cl-浓度处理的提高,油葵幼苗根、茎、叶的全K含量增加,其中以根、茎增加较快。因此,一定范围的外源氯处理,不影响向日葵生物量甚至促进生物量积累的同时,也可明显的提高向日葵幼苗的氮素利用效率。     

供氮水平对菠菜产量、硝酸盐和草酸累积的影响

采用溶液培养方法研究了不同供氮水平对菠菜生物量、硝酸盐和不同形态草酸含量的影响。结果表明,供氮水平由4.mmol/L增加到8.mmol/L,菠菜产量显著增加,继续提高氮水平对产量没有显著影响。叶片中的维生素C(Vc)含量随着供氮浓度从4.mmol/L提高到8.mmol/L而显著增加,再增加氮水平,叶片中的Vc含量明显下降;而菠菜叶柄Vc的含量则随供氮水平的提高显著下降。叶片硝酸盐含量随着氮浓度的提高而增加,当供氮水平由4mmol/L增加到8.mmol/L时,叶柄硝酸盐含量显著下降,而氮水平由8.mmol/L提高到20.mmol/L时,叶柄硝酸盐含量则随之升高。供氮浓度从4.mmol/L增加到8.mmol/L,叶片可溶态草酸含量略有下降,再提高供氮水平则明显上升,供氮水平低于12.mmol/L时,叶柄中的可溶态草酸和菠菜叶片和叶柄中的草酸总量则随着氮水平的提高而升高,高于12.mmol/L草酸含量反而降低。由此可见,菠菜在供氮浓度为8mmol/L(N2)时能够获得较高的产量和Vc含量,较低的硝酸盐和草酸含量,表明适宜的供氮水平下可获得高产优质的菠菜。     

低氮胁迫对不同光皮桦基因型苗期生长及生理生化特征的影响

为探讨低氮胁迫对不同基因型光皮桦(Betula luminifera)生长及生理生化响应特性,本研究采用裂区设计,以光皮桦G49-3、G50-1和优3组培苗为材料,通过水培培养研究其在正常供氮(CK,15 mmol·L^-1 NO₃^-)和低氮胁迫(LN,0.03 mmol·L^-1 NO₃^-)条件下的苗期生长及生理生化响应。结果表明,低氮胁迫处理21 d后,3个光皮桦基因型的叶绿素含量、株高、地上部干重、地上氮含量和氮积累量均显著降低,其中G49-3降幅最大,G50-1降幅最小;3个光皮桦基因型根冠比、根系总根长、总表面积和平均直径均增加;叶片过氧化物酶(POD)、超氧化物岐化酶(SOD)和硝酸还原酶(NR)活性降低,G50-1降幅最低。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析表明,相较于CK,低氮胁迫处理下3个光皮桦基因型叶和根中NRT1.1和NRT1.2均下调表达,而NRT2.1在根中上调表达,说明根中NRT2.1在低氮胁迫下的硝酸盐转运过程中发挥主要作用...     

黄瓜幼苗内源激素和多胺对NO3-胁迫的适应性变化研究

通过溶液培养试验,研究了黄瓜幼苗内源激素和多胺对NO3-胁迫的适应性变化研究。结果表明,黄瓜幼苗在56~98 mmol/L NO3-浓度范围内培养7 d,根中ZR、GA和IAA含量均比对照显著升高;ABA含量降低。说明在此浓度范围内,根系有关酶活性首先被激活,从而引起促进生长的激素合成加速;而ABA等促进衰老的激素合成受抑,黄瓜生长势增加。叶中激素变化规律与根中正好相反,说明主导黄瓜幼苗生长的关键激素是根中相关激素的变化。当NO3- 浓度达140 mmol/L时,叶片中ZR、GA、ABA和IAA含量比对照极显著升高;而根中ZR、GA和IAA含量开始降低,ABA含量开始升高,幼苗生长受到严重抑制,从而加速了幼苗的衰老。叶片中Spm和Spd及根中Spm含量在一定浓度范围内,均随NO3-浓度的增加而升高,当NO3-浓度高于140 mmol/L时,其含量反而开始降低;叶片中Put含量均明显低于对照。而叶片和根中（Spd+Spm）/Put比值却显著高于对照。结果表明,黄瓜幼苗内各种激素之间通过此消彼长的变化过程,以提高对高浓度NO3- 胁迫的抗性。     

不同基因型小白菜硝酸盐积累差异及筛选研究

采用溶液培养方法研究了43种基因型小白菜在不同硝铵比条件下体内硝酸盐含量的变化情况。结果表明,不同基因型小白菜的硝酸盐含量差异较大,东妃青梗菜、上海白叶四月蔓和夏优高抗为低硝酸盐含量基因型小白菜,而高雄甜脆小白菜、宝大矮棋青和苏州青为高硝酸盐含量基因型小白菜。硝铵比50/50是最适宜筛选的氮素形态比例,而叶片中的硝酸盐含量也是最适宜的筛选指标。对上述6个基因型小白菜进一步分析结果表明,不同部位硝酸还原酶、根系硝态氮最大吸收速率以及亲和力这三个因素对小白菜各部位的硝酸盐积累都有显著的影响,但在不同部位,这三个因素所起的贡献率不同。     

不同氮形态对两种基因型水稻根系形态及氮吸收效率的影响

为了探索不同铵硝配比对水稻根系形态和地上部N累积量的影响及其与根系吸N量的关系,以苗期N高效品种桂单4号和N低效品种南光为材料,设置1.0mmol/L NO3--N、0.5mmol/L NH4NO3、1.0mmol/L NH4 -N 3个N处理开展了研究.结果表明:含有NO3--N的处理总根长、总根数和总根表面积均明显高于NH4 -N的处理,且桂单4号和南光两种基因型水稻之间存在差异.两品种均在0.5 mmol/L NH4NO3处理中根系吸N量最高,其次是1.0 mmol/L NH4 -N处理,1.0 mmol/L NO3--N的处理根系吸N量最少.     

光质对菠菜草酸、单宁及硝酸盐积累效应的影响

用彩色荧光灯得到红光、蓝光和黄光,以白光为对照,研究不同光质对菠菜产量,草酸、单宁及硝酸盐积累的影响。结果表明,处理间的菠菜叶柄和叶片硝酸盐和草酸含量的变化不同,但地上部生长量的变化趋势相同。叶片占植株地上部鲜质量的比例高于叶柄。不同处理叶片和叶柄鲜质量依次为白光(对照)>黄光>红光>蓝光。红光处理有利于干物质和碳水化合物的形成与积累。菠菜叶柄的硝酸盐含量显著高于叶片,是积累硝酸盐的主要场所,并且各处理间叶片硝酸盐和单宁含量的差异远大于叶柄。白光和黄光处理下,菠菜叶片草酸含量大于叶柄,而红光和蓝光处理则相反,其中红光处理草酸含量最低。菠菜在红光处理下生物量虽不高,但可极大地降低硝酸盐和草酸含量,提高菠菜品质。     

局部供应硝酸盐诱导玉米侧根生长的基因型差异

以两个玉米(Zea.mays.L.)自交系478和Wu312为研究材料,采用琼脂培养方法,研究局部供应不同浓度的硝酸盐(NO3-)对侧根生长的影响。结果表明,根系局部供应0.5mmol/L硝酸盐,可以促进两个基因型相应部位的侧根长度,对478的促进效果显著高于Wu312。在双层局部供应0.5mmol/L硝酸盐时,能够刺激两个层次478局部侧根伸长,而Wu312只在上层表现出促进作用。多浓度试验结果表明,在0.5～25mmol/L范围内,局部供应硝酸盐均能在478上表现促进效果。而在Wu312上,当局部硝酸盐浓度超过5mmol/L,刺激作用消失。在低浓度范围内,局部供氮不影响侧根。当局部供应的硝酸盐浓度超过5mmol/L时,Wu312的侧根数量急剧下降,超过15mmol/L后,478的侧根数量开始下降。478侧根对局部硝酸盐刺激的响应能力显著高于Wu312。     

两个品种水稻中硝酸盐吸收和利用率对氮素饥饿的响应特征

Ammonium（NH＋4） is the main nitrogen（N） form for rice crops, while NH＋4near the root surface can be oxidized to nitrate（NO-3）by NH＋4-oxidizing bacteria. Nitrate can be accumulated within rice tissues and reused when N supply is insufficient. We compared the remobilization of NO-3stored in the tissue and vacuolar between two rice（Oryza sativa L.） cultivars, Yangdao 6（YD6, indica）with a high N use efficiency（NUE） and Wuyujing 3（WYJ3, japonica） with a low NUE and measured the uptake of NO-3, expression of nitrate reductase（NR）, NO-3transporter genes（NRTs）, and NR activity after 4 d of N starvation following 7-d cultivation in a solution containing 2.86 mmol L-1NO-3. The results showed that both tissue NO-3concentration and vacuolar NO-3activity were higher in YD6 than WYJ3 under N starvation. YD6 showed a 2- to 3-fold higher expression of OsNRT2.1 in roots on the 1st and 4th day of N starvation and had significantly higher values of NO-3uptake（maximum uptake velocity, Vmax） than the cultivar WYJ3.Furthermore, YD6 had significantly higher leaf and root maximum NR activity（NRAmax） and actual NR activity（NRAact） as well as stronger root expression of the two NR genes after the 1st day of N starvation. There were no significant differences in NRAmax and NRAact between the two rice cultivars on the 4th day of N starvation. The results suggested that YD6 had stronger NRA under N starvation, which might result in better NO-3re-utilization from the vacuole, and higher capacity for NO-3uptake and use, potentially explaining the higher NUE of YD6 compared with WYJ3.     

增硝营养对不同基因型水稻苗期氮素吸收同化的影响

利用控制条件下的溶液培养方法,研究了增硝营养(NH4+∶NO3-比例为100∶0和50∶50)对4种不同的基因型水稻(常规籼稻、常规粳稻、杂交籼稻、杂交粳稻)苗期生长和氮素吸收同化的影响。结果表明,增NO3-营养可以增加水稻叶片的光合速率,促进水稻对氮素的吸收,提高氮素利用率,进而促进水稻生长;不同基因型水稻在增NO3-营养下氮积累量增幅不同主要是由于其生物量增幅不同,而整株氮素含量增幅差异不大;NO3-的存在可增强谷氨酰胺合成酶和硝酸还原酶的活力,促进水稻对NH4+和NO3-的同化利用,从而增加了氮素在植株地上部的积累同化;籼稻与粳稻相比,杂交粳稻与杂交籼稻相比,前者在氮素吸收利用上均表现出更为明显的优势。     

水稻幼苗根系吸收NO3-对细胞膜电位的影响

利用玻璃微电极技术测定了扬稻6号(籼稻)幼苗根尖细胞在吸收不同NO3-浓度(0.01、0.02、0.1、0.2、0.5、1.0和2.0.mmol/L)过程中膜电位的变化。结果表明,1)水稻根系吸收NO3-引起膜的去极化,去极化到一定程度后出现复极化;有小部分水稻根表现为超极化。在0.01～1.0.mmol/L范围内,去极化大小随外界NO3-浓度的增加而增加,且差异显著(P0.05)。0.01.mmol/L.NO3-产生较小的去极化,平均为3.8.mV;0.5.mmol/L.NO3-产生了最大去极化,平均为40.2.mV;当外界NO3-浓度大于1.0.mmol/L时膜电位去极化大小呈下降趋势。根系吸收不同浓度的NO3-而使膜电位去极化的进程符合Michaelis-Menten动力学。2)复极化有部分复极化和完全复极化两种。超极化也有两种:一种是膜电位先超极化,后缓慢复极化;另一种是先出现一个小的去极化,然后是较大幅度的超极化。3)运输蛋白抑制剂PGO抑制了根系吸收NO3-而产生的膜电位的响应。4)对于经CaSO4溶液预培养的水稻来说,C2+主要引起膜电位超极化。     

外源精胺对NO_3~-胁迫下黄瓜幼苗抗氧化酶活性及光合作用的影响

采用营养液培养方法,研究了添加不同浓度的精胺(Spm)对NO3-胁迫下黄瓜幼苗生长、叶片抗氧化酶活性及光合作用的影响。结果表明,140 mmol/L NO3-胁迫下,外加1 mmol/L Spm,10 d后,黄瓜幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著增加,电解质渗漏率和丙二醛(MDA)含量显著降低;气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和净光合速率(Pn)显著升高,气孔限制值(Ls)显著降低。说明1 mmol/L Spm处理能增强黄瓜幼苗对活性氧的清除能力,降低膜脂过氧化程度;降低气孔关闭,改善叶片的气体交换,幼苗生长势增加,对高浓度NO3-胁迫的抗性增强。当Spm浓度高达1.5~2 mmol/L时,与1mmol/L Spm相比,SOD、POD、APX、CAT活性均开始降低,电解质渗漏率和MDA含量增加,Gs、Ci和Pn显著降低,黄瓜幼苗生长受到抑制。可见,外加一定浓度的Spm可通过提高抗氧化酶活性、降低膜脂过氧化程度及改善光合作用来缓解NO3-胁迫对黄瓜幼苗的影响。     

不同水稻品种根尖吸收NO3-过程中表皮细胞膜电位变化特征

越来越多的结果表明给水稻提供部分硝酸盐营养可促进水稻的氮素总吸收量并明显改善水稻的生长发育。利用微电极技术分别测定了4个水稻品种即农垦57(粳稻)、泗优917(杂粳)、扬稻6号(籼稻)和汕优63(杂籼)幼苗根尖表皮细胞在3种NO3^-浓度(0．1mmol L^-1、1mmol L^-1、10mmol L^-1)处理过程中膜电位的变化特征。结果表明：水稻根系吸收NO3^-引起膜的去极化，去极化到一定程度出现复极化。去极化程度随外界处理液中NO3^-浓度的增加而加强，0．1mmol L^-1 NO3^-处理产生的去极化值平均为7mV，1mmol L^-1 NO3^-处理的平均为11mV，10mmol L^-1 NO3^-处理的平均为21mV；就复极化来说，0．1mmol L^-1 NO3^-处理自动出现复极化，1mmol L^-1 NO3^-处理和处理10mmol L^-1 NO3^-处理只有当除去NO3^-时才出现复极化。就单位时间膜电位变化大小而言，扬稻6号对外界NO3^-较敏感，3种NO3^-浓度引起的去极化值均高于其他3个品种，表现出对NO3^-的吸收能力较强；泗优917和汕优63表现出相似的去极化大小和相似的反应时间，而农垦57对NO3^-相对不敏感，3种NO3^-浓度引起的去极化值均低于其他3个品种，表现出对NO3^-的吸收能力较弱。另外，有部分品种的水稻根在吸收NO3^-以后表现为膜电位先超极化后去极化。上述结果表明用根系对NO3^-响应的细胞膜电位变化来研究水稻的硝酸盐营养是有可行性的。     

钼对冬小麦硝态氮代谢的影响

采用全硝态氮霍格兰营养液为培养基质,在供应0(缺钼)、0.78(适钼)、2.74mol/L(高钼)3种钼浓度下培养小麦.,分期测定其体内ＮＯ3--Ｎ、NH4+-N、全Ｎ、吸氮量及硝酸还原酶活性.(ＮＲＡ).,研究钼对小麦ＮＯ3--Ｎ代谢的影响。结果表明.,ＮＲＡ受硝酸盐代谢库和贮存库之间的调节而不断变化.,但任何情况下钼对ＮＲＡ都有明显影响。培养初期适钼处理ＮＲＡ最高.,高钼次之.,缺钼最低.;培养后期由于缺钼处理的NO3--N浓度高于施钼处理.,ＮＲＡ随之增至最高。植株内NH4+-N、ＮＯ3--Ｎ浓度之和在不同测定时间大致稳定.,ＮＯ3--Ｎ浓度高时则NH4+-N浓度低.,反之亦然.,两者之间存在一定的负相关关系。稳定情况与钼供应有关.,适钼条件下培养开始时高的NH4+-N与低的ＮＯ3--Ｎ浓度明显对应.,之后两者浓度接近.;缺钼条件下与此类似.,但NO3--N浓度变化不大.,NH4+-N、ＮＯ3--Ｎ浓度之和最高.;高钼条件下NH4+-N浓度一直高于NO3--N。作物由溶液吸收的NO3--N与作物的吸氮量一致.,适钼时最多.,高钼次之.,缺钼最少。从适钼时作物体内NH4+-N、ＮＯ3--Ｎ浓度之和最低.,而吸氮量又最高可以看出.,合适的钼供应不但有利于NO3--N的吸收和向NH4+-N转化.,也有利NH4+-N向有机氮转     

恒电荷土壤与可变电荷土壤对Cl~-和NO_3~-吸附的差异及其机理

对 3种可变电荷土壤和 4种恒电荷土壤在不同 pH、不同浓度、不同相伴阴阳离子下混合体系中Cl-和NO3-的吸附进行了测定。结果表明 ,在Cl-和NO3- 共存体系中 ,Cl-比例增大使可变电荷土壤Na+吸附量及OH-释放量增加 ,而对恒电荷土壤影响不大。Cl-和NO3-吸附量随平衡Cl-和NO3-浓度增加而增大 ,随pH升高而减少。但恒电荷土壤在上述各种条件下对Cl-和NO3-吸附均相同 ,而可变电荷土壤对Cl-吸附量大于NO3-的吸附量 ;NO3-、Cl-的选择系数为 0.51～0.78,Cl-和NO3-的相对吸附量分别为56.9%和 43.1%。在不同相伴阳离子下 ,可变电荷土壤平衡溶液Cl-/NO3-比值均小于 1,且为Na+K+Ca2+Mg2+Fe3+;而恒电荷土壤Cl-/NO3-比值为 1左右 ,且不受阳离子类型的影响。由此认为 ,Cl-和NO3-在两类土壤中均以电性吸附为主 ,恒电荷土壤对Cl-和NO3-的亲合力及吸附机理相同 ;而可变电荷土壤对Cl-的亲合力 NO3- ,Cl-存在着专性吸附     

铵硝比和磷素营养对菠菜生长、氮素吸收和相关酶活性的影响

通过水培试验研究了不同铵硝比的氮素营养和磷素营养对菠菜生长、氮素吸收及硝酸还原酶活性（NRA）和谷氨酰胺合成酶活性（GSA）的影响。结果表明：在供磷水平相同时，菠菜的生物量随着铵硝比的降低而降低，但铵硝比为25：75与0：100两个处理之间没有显著差异；在铵硝比相同时，随着营养液中磷含量的增加，菠菜的生物量随之增加。菠菜茎叶中硝酸盐的含量随着铵硝比和磷水平的降低而升高。不同铵硝比处理，菠菜含氮量没有明显差异，随着磷水平的提高，菠菜植株含氮量有升高的趋势，但各处理之间差异不显著；受到生物量显著差异的影响，菠菜植株中氮素累积量随着铵硝比的降低和磷素水平的增加而增加。在铵硝混合营养条件下，缺磷会显著抑制菠菜对铵态氮和硝态氮的吸收，且磷索缺乏对菠菜吸收硝态氮的抑制作用要大于对铵态氮吸收的抑制作用。铵硝比相同时，随着营养液中磷索供应量的增加，菠菜茎叶中NRA显著增加；但是营养液中铵硝比较高时，会显著抑制菠菜茎叶中NRA，而铵硝比较低时，则有利于提高菠菜的NRA。缺磷会严重抑制GSA；在磷素水平相同时，随着营养液中铵比例的增加，菠菜茎叶中GSA显著增加。为此，在一些硝酸盐含量较高的土壤上栽培蔬菜时，可以采取增施适量磷肥的方法，以降低叶菜的硝酸盐含量。     

Column Studies on Nitrate Removal from Potable Water

Biological processes can achieve nitrate removal from groundwater. The sulfur/limestone autotrophic denitrification by Thiobacillus denitrificans was evaluated with three laboratory-scale column reactors. The optimum sulfur/limestone ratio was determined to be 2:1 (mass/mass). Different hydraulic retention times were used during the column tests to examine nitrate removal efficiencies. Under an HRTs of 13 h, nitrate concentration of 60 mgNO₃ ^--N L^-1 was reduced to less than 5 mg NO₃ ^--N L^-1. On a higher HRT of 26 h the nitrate removal efficiency was close to 100% for all nitrate-nitrogen loading rates. Different initial nitrate-nitrogen concentrations (30, 60, and 90 mg NO₃ ^--N L^-1) were used in the study. Column tests showed that the nitrate-nitrogen loading rate in this study was between 50 to 100 g NO₃ ^--N m^-3 d^-1 to obtain a removal efficiency of 80–100%. It was found that approximately 6 mg SO₄ ^2- was produced for 1 mg NO₃ ^--N removed. Nitrite-nitrogen in all cases was less than the maximum allowable concentration of 1 mg NO₂ ^--N L^-1. Effluent pH was stable in the range of 7 to 8; the effluent dissolved oxygen was less than 0.15 mg L^-1 and the oxidation-reduction potential in all columns was in the range of –110 to –250 mV.