山师、山东农科院：NMT发现铵硝复合处理致根排NH₄⁺排H⁺吸IAA均减小为硝缓解小麦铵毒的机制提供证据

基本信息

主题：NMT发现铵硝复合处理致根排NH₄⁺排H⁺吸IAA均减小为硝缓解小麦铵毒的机制提供证据

期刊：植物生理学报

研究使用平台：NMT植物营养创新平台

标题：NO₃⁻缓解小麦NH₄⁺胁迫的生理机制研究

作者：山东师范大学、山东省农业科学院作物研究所孔令安、张燕

检测离子/分子指标

H⁺、IAA、NH₄⁺

检测样品

小麦根分生区

中文摘要（谷歌机翻）
本实验研究了NO₃⁻对单一NH₄⁺胁迫下小麦（Triticum aestivum）根系生理特性的响应机制。结果表明：单一NH₄⁺处理下，与对照相比，根系鲜重显著降低；吲哚乙酸（IAA）和茉莉酸含量显著降低，水杨酸含量显著升高；抗氧化酶活性显著降低，活性氧与丙二醛含量显著升高；氮代谢酶活性显著降低，谷氨酰胺含量显著增加。傅里叶转换红外光谱检测表明，纤维素、木质素等峰值增大，其含量也显著升高。非损伤微测技术（NMT）结果表明，NH₄⁺、H⁺外排速率以及IAA内流速率增加。NH₄⁺+NO₃⁻处理能提高小麦根系IAA、茉莉酸等激素含量，降低水杨酸含量，提高抗氧化酶与氮代谢关键酶活性，降低NH₄⁺、H⁺外排速率以及细胞壁结构性成分的含量，从而缓解NH₄⁺抑制作用。综上所述 NH₄⁺+NO₃⁻处理有效缓解了单一NH₄⁺处理对小麦根系的抑制作用。

离子/分子流实验处理方法

对照（1/2 Hoagland营养液）、单一NH₄⁺（7.5 mM NH₄Cl）、NH₄⁺+NO₃⁻（6.5 mM NH₄Cl+1 mM NH₄NO₃⁻）处理2 d。

离子/分子流实验结果

利用NMT检测小麦根尖分生区处的H⁺、IAA、NO₃⁻和NH₄⁺的吸收速率，结果显示：与对照相比，单一NH₄⁺处理后, 根部NO₃⁻和H⁺外排增加，IAA内流增加；经NH₄⁺+NO₃⁻处理后, 与单一NH₄⁺处理相比，NH₄⁺和H⁺外排减少，IAA内流减少（图1）。

图1. 外源NO₃^-对单一NH₄⁺胁迫下小麦根尖分生区H⁺、IAA和NH₄⁺流速的影响。正值代表离子、分子外排，负值代表离子、分子吸收。

其他实验结果

单一NH₄⁺处理条件下，NH₄⁺抑制根系生长，添加1 mM的NO₃^-有效地缓解了铵毒害。
单一NH₄⁺处理抑制根的生长, 而NH₄⁺+NO₃^-处理缓解了单一NH₄⁺对根系生长的抑制作用。
NH₄⁺+NO₃⁻处理下SOD、CAT、POD、APX等抗氧化酶活性以及总抗氧化能力显著高于单一NH₄⁺处理。
与单一NH₄⁺处理相比，NH₄⁺+ NO₃^-处理显著降低了MDA、超氧阴离子 (O₂^-·)、H₂O₂含量。
NH₄⁺+NO₃^-处理后，谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和谷氨酸脱氢酶活性显著高于单一NH₄⁺处理，但均低于对照。单一NH₄⁺处理下，根系谷氨酸含量显著降低；铵态氮含量显著增加。
单一NH₄⁺处理促使根系伸长区表皮细胞壁纤维素、半纤维素和木质素的含量增加。
NH₄⁺+NO₃^-处理能够稳定植物内源IAA的平衡。

结论
单一NH₄⁺处理使小麦根系的抗氧化能力降低，活性氧含量增加，质膜过氧化程度加剧; 同时，细胞壁纤维素、半纤维素等成分含量增加，使细胞壁僵硬，延展性降低，细胞伸长受到抑制；H⁺、NH₄⁺大量外排造成能耗费增加；IAA、茉莉酸、水杨酸等激素稳态改变，根系生长受到抑制。而NH₄⁺+NO₃^-处理后通过提高氮代谢关键酶、活性氧清除酶活性促进氮同化和活性氧的清除；通过减少H⁺与NH₄⁺外排，缓解根基酸化，降低能耗；通过调控IAA等激素水平促进根系生长等途径，缓解单一NH₄⁺处理的抑制作用，促进小麦幼苗根系的生长。