AM真菌共生系统中硝态氮吸收转运途径及对寄主生长的作用

研究了AM真菌共生系统中硝态氮NO3-吸收转运、铵和硝态氮吸收合成精氨酸及对寄主生长的影响。利用AM真菌（Glomus intraradices）与毛根农杆菌质粒DNA转化的胡萝卜根（Ri T-DNA transformed carrotroots）建立的双重培养系统，以及同位素示踪技术研究了AM真菌共生系统中硝态氮NO3-转运吸收途径，研究了铵和硝态氮吸收合成精氨酸和其转运动态；并用农田试验研究铵和硝态氮吸收转运对寄主生长的影响。研究发现AM真菌菌丝在NH4+和NO3-共存时，优先吸收NH4+。当AM真菌的根外菌丝在NH415NO3培养1周时，虽然根外菌丝的自由氨基酸没有被15N标记，包括精氨酸，但是菌根组织中的自由氨基酸是被15N标记的，揭示了15NO3-沿着菌丝直接扩散或转运至菌根组织而不是来自于精氨酸转运的新模式；而根外菌丝在15NH4NO3培养时菌根组织中只有精氨酸被15N标记的结果，而其它氨基酸合成的氮素主要来自从菌丝室运转来的14NO3-，所以没有标记。AM真菌根外菌丝施加13C6-葡萄糖后，培养6周后，发现菌根组织的精氨酸和蛋白质中都没有13C标记，说明了其根外菌丝不能利用葡萄糖。当在菌丝室施加13C1,2-乙酸钠时，发现菌根组织的精氨酸和蛋白质中都有13C标记,分别为8.5?2.3%和7.6?0.7%，说明了其根外菌丝能吸收利用乙酸盐中的碳素，当在菌丝室施加13C1,2-乙酸钠+15NO3时，随着氮源的增加，提高了其自由精氨酸浓度为54.2?19.3%，菌根蛋白质中精氨酸浓度变化不大；同时大大提高了菌根组织的精氨酸和蛋白质中C/N同位素标记丰度分别为57.4?4.8%和50.3?2.8%。说明了菌丝室加碳源乙酸和氮源，可以提高精氨酸的合成。大田试验中，在低磷条件下，接种AM真菌之后，添加硝酸钾可以明显地提高菌根化甜玉米茎叶重，相比对照的甜玉米提升了12.28%；硫酸铵则不如硝酸钾对AM真菌菌根化甜玉米株重的促进作用，反而是降低了其生物量8.19%，尿素则降低了13.02%，但是尿素再加有机肥则可以缓解对生物量的降低作用。AM真菌对铵和硝态氮的吸收和转运是有两种不同模式，对于铵态氮（NH4+和尿素），AM真菌通过根外菌丝内谷氨酰氨合成酶-谷氨酸合成酶（GS-GOGAT）途径被吸收利用的，而吸收的氮大都是整合入精氨酸（Arg）分子，合成的精氨酸可以被AM真菌根外菌丝完整地运转至根内菌丝，而对于NO3-，用同位素示踪技术揭示了AM真菌共生系统中硝态氮NO3-通过菌丝吸收转运至根内菌丝的途径；硝态氮对寄主甜玉米生长有促进作用，而铵则相反有抑制作用。

Modes of Uptake and Translocation of NO3- Affecting Growth of Host Plants in Arbuscular Mycorrhizal Symbiosis