銨硝營(yíng)養(yǎng)影響番茄幼苗生長(zhǎng)和氮素代謝的生理機(jī)制.pdf

1、番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）是我國(guó)栽培面積最大、種植最廣泛的蔬菜作物之一，而氮素(N)是與其生長(zhǎng)和發(fā)育最為密切的營(yíng)養(yǎng)元素。由于土壤中普遍存在的礦化作用和硝化作用，土壤中無(wú)機(jī)態(tài)N主要以硝態(tài)氮(NO3-)和銨態(tài)氮(NH4+)兩種形態(tài)混合存在且分布不均勻。已有很多報(bào)道，適當(dāng)?shù)腘H4＋、NO3-配比更有利于番茄的生長(zhǎng)，產(chǎn)量增加，N素利用率提高。但有關(guān)銨硝混合營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)番茄生長(zhǎng)的機(jī)理，目前還不明確。本文采用全根

2、和分根兩種培養(yǎng)方式，分別模擬均一和非均一兩種營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，以常規(guī)番茄品種“新品寶冠”為對(duì)象，研究了NH4+、NO3-營(yíng)養(yǎng)及不同配比對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)和N素代謝的影響，同時(shí)確立了提取和純化植物組織中6種細(xì)胞分裂素(CTK)組分和3-吲哚乙酸（IAA）并利用高效液相色譜(HPLC)測(cè)定的方法。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.采用全根和分根兩種培養(yǎng)方式，研究了在同一N素水平下，NO3-、NH4+及不同配比對(duì)番茄幼苗生物量及根系形態(tài)的影響。結(jié)果表

3、明，(1)在全根培養(yǎng)下，與單一NO3-(100NA)營(yíng)養(yǎng)相比，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液中NO3-：NH4+=75:25(75NA)時(shí)番茄幼苗地上部和根系的生物量均最大，NO3-：NH4+=50:50(50NA)時(shí)，地上部和根系生物量顯著降低，100％NH4+培養(yǎng)下地上部和根系生物量均最??；在分根培養(yǎng)下，與供單一NO3-營(yíng)養(yǎng)(N|N)相比，局部根系供NH4+處理(N|A)下番茄幼苗的地上部與N|N處理無(wú)顯著差異，而根系總生物量顯著增加；局部根系供NO3-

4、、NH4+混合營(yíng)養(yǎng)(NO3-：NH4+=75:25)(N|NA)處理下地上部和根系干重均無(wú)顯著差異。(2)供均一營(yíng)養(yǎng)液時(shí)，隨營(yíng)養(yǎng)液中NH4+比例的增加，根系總長(zhǎng)和表面積均降低。局部根系供單一NH4+營(yíng)養(yǎng)顯著增加根系的平均直徑，同時(shí)顯著促進(jìn)另一側(cè)（供NO3-）根系的體積和表面積；局部根系供NO3-、NH4+混合營(yíng)養(yǎng)兩側(cè)根系形態(tài)均無(wú)顯著影響。和Mn含量，同時(shí)增加了葉片和根系中Zn和Mo含量。在分根培養(yǎng)下，局部根系供單一NH4+營(yíng)養(yǎng)顯著增加了

5、根系中Fe、B、Zn、Cu和Mo含量。另外，全部和局部根系供NO3-、NH4+混合營(yíng)養(yǎng)(NO3-：NH4+=75:25)均提高了N、P和K在體內(nèi)的總積累量。
　　 3.利用15N示蹤技術(shù)，研究了全根和分根培養(yǎng)下番茄幼苗對(duì)NO3-、NH4+吸收及其在體內(nèi)分布的差異。在全根和分根培養(yǎng)下，增加營(yíng)養(yǎng)液中NH4+的比例對(duì)NH4+的凈吸收量無(wú)影響但顯著降低了NO3-的凈吸收量。與單一NO3-營(yíng)養(yǎng)處理相比，全部和局部根系供NO3-、NH4＋混

6、合營(yíng)養(yǎng)(NO3-：NH4+=75:25)時(shí)，植株凈吸收N量均增加22％,且吸收的N素主要分布在葉片中。全部根系供均一NO3-：NH4+=50:50營(yíng)養(yǎng)對(duì)葉片和莖中N積累量無(wú)影響但顯著降低根系中N素總積累量；局部根系供單一NH4+營(yíng)養(yǎng)對(duì)葉片和莖中N素積累量無(wú)顯著影響，但顯著降低了自身根系中N素積累量，同時(shí)顯著提高了另一側(cè)根系中N素積累量，因而番茄體內(nèi)N素總積累量無(wú)顯著差異。
　　 4.全根培養(yǎng)下，增加營(yíng)養(yǎng)液中NH4+的比例，葉片和

7、根系中NR活性顯著降低而葉片中GS活性增加，適量增銨（NO3-：NH4+=75:25）時(shí)，根系中GS活性最高；在分根培養(yǎng)下，局部根系供單一NH4+營(yíng)養(yǎng)和供NO3-、NH4+混合營(yíng)養(yǎng)顯著降低了葉片和自身根系中NR活性，同時(shí)提高了葉片和自身根系中GS活性，但對(duì)另一側(cè)根系中NR和GS活性均沒有顯著影響。在全根培養(yǎng)下，與100NA處理相比，增銨25％顯著降低了葉片中可溶性糖含量但提高了葉片和根系中可溶性蛋白含量，增銨50％時(shí)，葉片和根系中可溶性

8、糖和蛋白含量無(wú)影響。在分根培養(yǎng)下，與N|N處理相比，局部根系供單一NH4+營(yíng)養(yǎng)顯著提高了葉片和兩側(cè)根系中可溶性糖和蛋白含量。
　　 5.在全根和分根培養(yǎng)下，利用半定量RT-PCR分析NO3-、NH4+及其不同配比對(duì)番茄幼苗根系中NO3-、NH4+轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因(LeNRT1.2(X92852)、LeAMT1.1(X92854)和LeAMT1.2(X95098))和N素還原同化相關(guān)基因(LeNR(X14060)、LeGS(U1505

9、9)和LeGSH(AF017894))表達(dá)模式的影響。LeNRT1.2是誘導(dǎo)型表達(dá)，與單一NO3-營(yíng)養(yǎng)相比，增銨25％時(shí)，LeNRT1.2表達(dá)沒有受到顯著影響，但當(dāng)增銨強(qiáng)度達(dá)到50％時(shí)，LeNRT1.2表達(dá)顯著受到抑制，且LeNRT1.2表達(dá)量變化趨勢(shì)與植株凈吸收NO3-量相一致。局部根系供單一NH4+營(yíng)養(yǎng)和供NO3-、NH4+混合營(yíng)養(yǎng)，顯著抑制了自身根系中LeNRT1.2表達(dá)量。在全根培養(yǎng)下，不同NO3-、NH4＋配比對(duì)LeAMT1.

10、1表達(dá)量無(wú)影響，局部根系供單一NH4+營(yíng)養(yǎng)時(shí)自身根系中LeAMT1.1不表達(dá)；全根和分根培養(yǎng)下，LeAMT1.2表達(dá)不受N素形態(tài)的影響，這可能是造成不同NO3-、NH4＋配比下，植株凈吸收NH4+量無(wú)差異的主要原因。在全根培養(yǎng)下，增加營(yíng)養(yǎng)液中NH4+的比例，顯著抑制了LeNR表達(dá)；在分根培養(yǎng)下，局部根系供單一NH4+營(yíng)養(yǎng)顯著抑制了自身根系中LeNR表達(dá)但對(duì)另一側(cè)根系中LeNR表達(dá)無(wú)顯著影響，局部根系供NO3-、NH4+混合營(yíng)養(yǎng)不僅抑制了

11、自身根系中LeNR表達(dá)同時(shí)也抑制了另一側(cè)根系中LeNR表達(dá)量。在全根和分根培養(yǎng)下，不同形態(tài)N素對(duì)LeNRT1.2和LeNR表達(dá)量影響的變化趨勢(shì)一致，且對(duì)GS的兩個(gè)基因（LeGS和LeGSH）的表達(dá)量均無(wú)顯著影響。
　　 6.應(yīng)用HPLC測(cè)定了全根和分根培養(yǎng)下，番茄幼苗木質(zhì)部傷流液中6種CTK組分和IAA含量.結(jié)果表明，在全根和分根培養(yǎng)下，玉米素核苷和二氫玉米素核苷(ZR+(diH)ZR)占木質(zhì)部傷流液中CTK總量的60-80％，

12、是CTK的主要組分。在75NA和N|A處理下，木質(zhì)部傷流液中均保持較高水平的ZR+(diH)ZR。在兩種培養(yǎng)方式下，木質(zhì)部傷流液中NH4＋濃度和總CTK含量（r＝-0.951*,n＝6，r0.01,4=0.917）和ZR+(diH)ZR含量（f＝-0.963*，n=6，r0.05.4=0.811）存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；木質(zhì)部傷流液中NO3-濃度與玉米素(ZT）含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.879*(n=6，r0.05,4＝0.81

13、1)。在全根培養(yǎng)下，增加營(yíng)養(yǎng)液中NH4+的比例則24h內(nèi)番茄木質(zhì)部傷流液中總CTK和IAA量顯著降低。在分根培養(yǎng)下，與單一NO3-營(yíng)養(yǎng)相比，在營(yíng)養(yǎng)液體系中增加NH4＋比例均顯著降低了24h內(nèi)運(yùn)輸?shù)降厣喜恐蠧TK和IAA的總量，但營(yíng)養(yǎng)液體系中NH4+比例（N|A和N|NA）對(duì)24h內(nèi)運(yùn)輸?shù)降厣喜恐蠧TK和IAA總量無(wú)顯著影響。
　　 以上研究結(jié)果表明，與單一NO3-或NH4+營(yíng)養(yǎng)相比，NO3-、NH4+混合營(yíng)養(yǎng)促進(jìn)番茄生長(zhǎng)取決于介

14、質(zhì)中NO3-的存在和NH4+的比例。NO3-、NH4＋混合銨硝營(yíng)養(yǎng)下，番茄主要以吸收NO3-為主，但當(dāng)NH4+/NO3-＞25％時(shí)，體內(nèi)NR活性和根中LeNRT1.2和LeNR的表達(dá)下降，N素吸收和利用率降低。適當(dāng)NO3-、NH4+配比(NO3-：NH4+=75:25)能使木質(zhì)部傷流液中ZR+(diH)ZR含量維持在較高水平，從而協(xié)調(diào)根系和地上部之間碳水化合物的分配，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，有助于氮素和其它營(yíng)養(yǎng)元素吸收和利用，改善番茄體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)水平