氮素形態(tài)對小麥礦質(zhì)吸收和氮素代謝相關(guān)酶類活性的影響.pdf

1、氮元素對植物生長具有非常重要的作用,植物能從土壤溶液中吸收的氮素主要是銨鹽和硝酸鹽,也即銨態(tài)氮(NH4+-N)和硝態(tài)氮(NO3--N)。根系養(yǎng)分吸收動力學(xué)的研究為闡明養(yǎng)分吸收特性、鑒定和篩選養(yǎng)分吸收高效的基因型提供了有利的手段。
　　 本文以小麥幼苗為研究材料,在保證處理中的氮元素摩爾濃度一致的前提下,設(shè)定三種不同氮素形態(tài)處理(單純硝態(tài)氮處理,單純銨態(tài)氮處理和混合氮素處理),結(jié)合營養(yǎng)耗竭研究技術(shù)和營養(yǎng)液水培的方法,測定氮素和其它

2、礦質(zhì)元素的吸收速率,分析比較不同氮素形態(tài)下礦質(zhì)元素吸收動力學(xué)參數(shù)的差異,探尋不同氮素形態(tài)對小麥植株礦質(zhì)營養(yǎng)吸收的影響。
　　 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:與單純硝態(tài)氮處理相比較,雖然混合氮素處理的米氏常數(shù)(Km)和臨界濃度(Cmin)無明顯差異,但是混合氮素處理下小麥根系最大吸收速率有所增強(qiáng);與單純銨態(tài)氮處理相比較,混合氮素處理的米氏常數(shù)(Km)差異不大,但后者的最大吸收速率顯著變大,而后者的臨界濃度也有明顯下降,表明在混合氮素處理下小麥根

3、系對NH4+吸收的內(nèi)在潛力明顯增加,對銨根離子的利用能力也更強(qiáng)。單純硝態(tài)氮處理下小麥幼苗對于磷酸根和硫酸根離子的吸收具有抑制效應(yīng);與混合氮素處理相比較,單獨(dú)的銨態(tài)氮處理下幼苗對磷酸根離子的吸收影響不大,對硫酸根離子的吸收有較明顯促進(jìn)作用;硝酸根離子對于K+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Zn2+、Cu2+和Fe3+的吸收有促進(jìn)效應(yīng),而銨根離子則對K+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Zn2+、Cu2+和Fe3+的吸收相對來說作用很小或者具

4、有抑制效應(yīng);本實(shí)驗(yàn)中,用一元二次多項(xiàng)式方程來描述小麥幼苗對不同氮素形態(tài)下,氮元素以及其它礦質(zhì)元素的吸收過程,從相關(guān)系數(shù)的顯著性來看,擬合度非常好,所獲得動力學(xué)參數(shù)完全可以滿足吸收差異分析所需。
　　 硝酸還原酶(Nitrate reductase,NR)是NO3-同化步驟中的第一個酶,在植物氮素代謝過程中起關(guān)鍵作用。谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase,GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)是高等植物中氨同化的關(guān)

5、鍵酶。氮素形態(tài)以及銨態(tài)氮與硝態(tài)氮的比值對氮素代謝相關(guān)酶類的活性有很大影響。本實(shí)驗(yàn)以小麥為材料,研究不同氮素形態(tài)配比(NH4-/NO3-)下小麥苗期葉片硝酸還原酶和氨同化關(guān)鍵酶(GS與GOGAT)的動態(tài)變化。在本實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)單一硝態(tài)氮處理以及混合氮素處理2天后,小麥幼苗葉片硝酸還原酶活性即達(dá)到最大,然后有所降低,但就同一時期的NR活性來看,單一硝態(tài)氮處理要顯著高于混合氮素處理。而單一銨態(tài)氮處理下幼苗葉片的NR活性則一直維持偏低水平。不同氮素

6、形態(tài)的三個處理的小麥幼苗葉片谷氨酰胺合成酶(GS)活性在處理期間均呈現(xiàn)增加趨勢。銨態(tài)氮處理下,小麥幼苗葉片GS活性增加快于硝態(tài)氮處理;但在處理后期,混合氮素處理比單純的銨態(tài)氮處理更有利于提高葉片的GS活性。不同氮素形態(tài)的三個處理的小麥幼苗葉片谷氨酸合成酶(GOGAT)活性在處理期間均呈現(xiàn)增加趨勢,表明不同形態(tài)氮素處理均可促進(jìn)小麥幼苗葉片GOGAT活性提高;但是三者的幼苗葉片GS活性差異明顯,銨態(tài)氮處理下小麥幼苗葉片GS活性要高于硝態(tài)氮處

7、理。
　　 在利用營養(yǎng)耗竭法研究小麥幼苗對不同氮素形態(tài)比例營養(yǎng)液中幾種礦質(zhì)元素的吸收過程中,礦質(zhì)元素含量測定收到諸多因素的影響。本文主要討論了分析溶液中出現(xiàn)的幾種離子對硝酸根和銨根離子含量測定的影響,反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度對銨根和磷酸根離子含量測定的影響以及離心法和過濾法對磷酸根離子含量測定的影響。在本實(shí)驗(yàn)中,SO42-,PO43-和Cl-離子對于NO3-和NH4+測定的干擾作用基本可以不予考慮。選擇25-30℃作為適宜反應(yīng)溫度范圍

8、,反應(yīng)時間30min,基本上滿足營養(yǎng)液中銨根離子的測定要求。選擇以25-30℃作為適宜反應(yīng)溫度范圍,反應(yīng)時間在20-30min以內(nèi),基本上也滿足營養(yǎng)液中磷酸根離子的測定要求。通過離心法制備得到的鉻酸鋇懸浮液中殘留的鉻酸根離子要明顯低于常規(guī)的靜置沉淀法。使用常規(guī)的靜置沉淀法得到的鉻酸鋇懸浮液應(yīng)用于樣品測定,較用離心沉淀法得到的鉻酸鋇懸浮液實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高。通過對過濾法和離心法得到的鉻酸根離子待測液進(jìn)行比色分析,顯示這兩種處理方法所得的結(jié)果差異