不同氮效率水稻品种增硝营养下根系生长的响应特征

试验采用两室分根盒和溶液培养方法,研究了在增硝营养下不同氮效率水稻品种根系生长的响应特征。结果表明,在本试验条件下,与全铵培养下的根系相比,氮高效水稻品种南光在铵硝混合培养下的根系干重和氮积累量显著增加,增幅达33%和41%;同时其根系表面积、根系体积和侧根数增幅均达到显著水平,但根系长度却无明显增加。氮低效水稻品种Elio在铵硝混合培养下的根系生长差异均不显著。这表明氮高效水稻品种南光的根系生长对增硝营养的响应度强,进而促进了根系对氮素的吸收利用。从本试验的结果可推论,水稻对增硝营养的强响应度可能是水稻氮素高效吸收利用的生理机制之一。     

增硝营养对不同基因型水稻苗期硝酸还原酶活性及其表达量的影响

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)对两种不同的基因型水稻南光和云粳苗期生长和硝酸还原酶(NR)活性及基因表达量的影响。结果表明,不同基因型水稻在增NO3-营养下生物量、氮素含量、氮积累量的增幅南光大于云粳。NO3-的存在增强了水稻硝酸还原酶的活力和NR基因OsNia1、OsNia2的表达。不同基因在水稻幼苗中,两个品种OsNia2的相对表达量均高于OsNia1。就品种而言,无论叶片还是根系,增硝后南光OsNia2mRNA表达量都高于云粳;南光叶片OsNia1mRNA表达量也较云粳叶片高。增硝营养提高了水稻NR基因的表达,增加了NR活性,促进了水稻NO3-的同化利用,从而增加了氮素在植株地上部的积累同化。南光和云粳相比,前者对NO3-的响应更为强烈。     

水稻根系生长对不同氮形态响应的动态变化

土壤养分供应变异很大,植物根系生长对这种养分变异的响应非常敏感.为了探索水稻根系生长对N素供应响应的动态变化规律以及这种适应性变化与水稻N效率之间的关系,采用水培方法,以两个苗期不同N效率水稻品种桂单4号和南光为研究材料,比较了不同铵硝比、不同浓度NH4、不同浓度NO3-和不同浓度NH4NO3对水稻根系构型参数的影响.结果表明:NH4 和NH4NO3供应显著降低了总根长、总根表面积和总根体积,且有增加平均根直径的趋势;而NO3-供应在0～1 mmol/L浓度范围内,增加了总根长、总根表面积和总根体积,降低了平均根直径,但当NO3-供应超过1 mmo1/L后,NO3-却有降低总根长、总根表面积和总根体积的趋势,对平均根直径没有明显影响.苗期N高效基因型桂单4号总根长和总根表面积在各种N素营养条件下均显著高于N低效基因型南光.上述结果表明,NH4 和NH4NO3都抑制了水稻根系生长,而NO3-为低浓度诱导、高浓度抑制根系生长,根长和根表面积,对提高水稻N效率贡献较大.     

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。     

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.     

水稻根际的硝化作用与水稻的硝态氮营养

由于淹水条件下土壤硝化作用被强烈抑制 ,人们对水稻氮素 (N)营养的研究主要侧重在铵(NH 4 )营养而忽略了对硝 (NO-3 )营养的研究。但值得注意的是 ,水稻根系能分泌氧气 (O2 ) ,这些O2 能被硝化微生物利用 ,从而将NH 4 氧化成NO-3 ,在根表形成的NO-3 立即被水稻吸收。但通常情况下从水稻土中采集的土样中较难测到NO-3 或数量极微。事实上 ,即便是完全淹水 ,水稻根系也是处于铵、硝混合营养中。本文首先论述了水稻根际通过硝化作用产生NO-3 的过程 ,然后从吸收速率和根系生物量两方面提出了NO-3 对水稻NH 4 吸收和同化的促进机理 ,并比较了NO-3 对侧根生长发育的局部刺激作用和系统抑制作用 ,其中对于NO3 -对侧根生长发育的局部刺激作用是由于NO3 -的营养作用 (NO-3 对植物体内糖类、氨基酸和内源激素的影响 )还是信号物质作用进行了详细阐述 ,最后提出了今后在水稻硝酸盐营养方面的研究方向。     

局部根系干旱条件下分蘖期水稻对供氮形态的生物学响应

采用室内分根营养液培养及PEG模拟水分胁迫的方法,研究不同氮素形态(NH4 -N、NO3--N、NH4 -N/NO3--N比为50/50)对水稻局部根系遭遇水分胁迫后的生物学响应状况。结果表明,在非水分胁迫的条件下,供应NO3--N营养相对促进分蘖期水稻的根系发育,而供应NH4 -N营养相对促进分蘖期水稻的地上部发育;在局部根系受到水分胁迫的条件下,NH4 -N和NO3--N混合营养水稻生物量增量分别比全NO3--N和全NH4 -N营养水稻高31.7%和37.7%,其中地上部生物量增量也分别比全NO3--N和全NH4 -N营养水稻高33.5%和33.2%。全NO3--N营养水稻未受水分胁迫一侧根系生物量的增量明显高于另一侧受水分胁迫的根系生物量的增量,且明显高于两侧根系均未受水分胁迫的相同供氮形态营养的水稻单侧根系生物量的增量;而全NH4 -N以及NH4 -N和NO3--N混合营养水稻未受水分胁迫一侧根系和受水分胁迫的根系生物量增量之间没有明显差异,但均高于两侧根系均未受水分胁迫的相同供氮形态营养的水稻,为NH4 -N营养提高水稻抗旱能力提供了证据。     

水稻对硝态氮响应的生理指标筛选

采用温室水培试验方法 ,系统评价了 4 0个遗传特性不同的水稻品种对 3种比例氮营养(NH 4 /NO-3 比例分别为 10 0∶0、5 0∶5 0和 0∶10 0 )的反应和对硝态氮响应的生理指标筛选。结果表明 ,4 0个水稻品种 (系 )在NH 4 /NO-3 比为 5 0∶5 0的营养液中生长最佳 ,植株总干重最高 ,但各个基因型的表现差异较大。根据水稻在两种比例氮营养液 (10 0∶0和 5 0∶5 0 )中的表现可将水稻分为 3种类型 :硝高度响应型、硝中度响应型、硝不响应型。在混合氮营养液中硝高度响应型水稻地上部干重、根干重、总干重和氮积累量显著比单一铵营养液中的高。在评价不同水稻基因型对硝营养的响应时 ,根干物重和氮积累量可作为筛选的主要生理指标     

不同水、氮条件对水稻苗生长及伤流液的影响

为探明不同水分供应和氮素形态对水稻根苗及伤流液的影响,设正常水分及50 g/L PEG模拟水分胁迫和3种不同质量比例的NH4+-N/NO3--N（9/1,5/5,1/9）氮素营养处理,测定了水稻幼苗生物量,根系形态指标,根系活力及根基伤流量。结果表明,正常水分条件下,NH4+-N促进水稻根系平均直径增大,有利于水稻地上部物质累积;NO3--N则使水稻根系总吸收面积增大,促进根系物质累积;NH4+-N/NO3--N为5/5处理的水稻活跃吸收面积最大,活跃吸收面积比亦最高。水分胁迫条件下,NH4+-N/NO3--N为5/5的处理更有利于水稻地上部分的生长,NO3--N有利于水稻鲜重和干重增加,促进根系平均直径增大,水稻的根系总吸收面积、活跃吸收面积均随NO3--N供应比例的增加呈上升趋势。正常水分条件下,水稻幼苗白天的耗水量随NH4+-N/ NO3--N比例降低呈下降趋势,水分胁迫条件降低了水稻对水分的吸收。水分胁迫显著降低各处理水稻伤流量,正常水分条件下,NH4+-N/NO3--N为5/5处理的水稻伤流量最大;水分胁迫后,9/1处理的水稻伤流量相对较多。     

增铵营养对番茄植株伤流液组分及含量的影响

在总氮(N)浓度相等的条件下,研究全硝营养(100% NO3-)和25% 增铵营养(NH4+∶NO3- = 25%∶75%)对开花期和幼果期番茄植株伤流液各组分含量的影响.结果表明,增铵营养显著增加幼果期伤流液中 K的含量,对Ca、Mg、P元素含量没有显著影响;增铵营养下伤流液中 NO3- 的含量下降、NH4+ 含量增加,氨基酸、苹果酸等的含量均显著增加,氨基酸/硝态氮含量之比显著提高,表明喜硝作物适当增铵不仅能够提高根系活力,显著促进K的吸收以供果实发育之需,而且提高了植株整体同化N素的能力.     

不同基因型小麦侧根生长对硝态氮的响应差异

以4个小麦品种石麦15、衡观35、H10和L14为供试作物,进行营养液培养试验,研究不同浓度硝态氮供应对小麦侧根发育的影响。结果表明:0.05~25.0 mmol/L硝态氮处理13 d,小麦生物量及侧根形态尚未受到明显影响;硝态氮处理22 d后,植株地上部生物量和氮含量明显增加,石麦15、H10和衡观35增加幅度较大,L14增幅较小;0.05 mmol/L低浓度硝态氮处理下,4个小麦品种的侧根平均长度较长。进一步研究发现,小麦侧根发育对不同浓度硝态氮供应的反应存在明显的基因型差异:0.05 mmol/L硝态氮处理下,石麦15的侧根长度和总根长增加,侧根密度无明显变化;H10的侧根总长度增加,侧根密度减少;衡观35的侧根密度减少,侧根总长度变化不大,而L14的侧根总长度和侧根密度均无明显改变。硝态氮处理浓度在2.5~20.0 mmol/L范围内,小麦侧根数量和长度均没有受到明显影响,在均匀供应硝态氮条件下,高浓度的硝态氮处理未影响小麦的侧根长度和数量。     

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。     

硝态氮和铵态氮供应比例对雷竹碳、氮、磷化学计量的影响

【目的】硝态氮（NO₃--N）和铵态氮（NO₄+-N）是土壤中容易被植物吸收利用的两种无机态氮,对植物养分吸收的影响不同。研究不同比例硝态氮（NO₃--N）和铵态氮（NO₄+-N）供应下植物器官碳（C）、氮（N）、磷（P）化学计量特征,有助于了解土壤养分对植物体内C、N、P营养元素分配规律的影响。【方法】采用盆栽方法,以一年生雷竹（Phyllostachys violascens）为试材,进行了NO₃--N和NO₄+-N配比试验。在供氮量均为12.5 g/pot的前提下,设5个硝、铵供应比例处理:1:0、2:1、1:1、1:2、0:1。试验处理20天后,取雷竹竹冠上、中、下部叶片和细根样品,测定其C、N、P含量,并对其异速生长关系进行分析。【结果】不同硝铵比例处理间雷竹叶片和细根C含量差异不显著,N、P含量差异显著。随着氮素供应中NO₄+-N比例的增加,叶片和细根的N、P含量均在硝铵比为1:1、1:2时显著高于其他处理,C:N、C:P、N:P总体上呈降低趋势,表明生长速率提高;叶片和细根N与C、N与P的Ⅱ类线性回归斜率在硝铵比为1:1、1:2时显著增大,表明相同N供应水平下,硝铵比为1:1、1:2时,C、P有更多的积累量。【结论】不同硝铵比显著影响着雷竹叶片和细根C、N、P的化学计量特征,合理的硝铵混合比例可促进雷竹对C的固定和N、P吸收,以硝铵比为1:1、1:2较适宜雷竹生长与养分积累。     

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。