铜胁迫对水稻幼苗中硝态氮吸收和同化的影响
作者单位：南京农业大学
会议名称：《第七届长三角植物科学研讨会暨青年学术报告会》
会议日期：2018年
摘 要：铜(Copper,Cu)是植物生长发育所必需的微量营养元素之一。我国快速的工业化进程和大量使用含铜杀菌剂增加了土壤和水体中Cu含量,过量的Cu破坏植物叶片的光合作用,氮素代谢和细胞壁代谢等过程,严重抑制植物的生长。氮素作为植物生长所必需的大量营养元素之一,施用氮肥在保障我国作物高产的同时,对生态环境产生的负面影响也不可忽视。水稻(Oryza sativa L.)是世界上最主要的粮食作物,约一半以上的人口以水稻为主食。由于硝化作用氧化NH4+生成NO3-,在淹水条件下生长的喜铵作物如水稻吸收的氮素有15-40%是NO3-。早期的报道已经指出氮素形态影响小麦和拟南芥等植物组织中重金属的吸收和积累,但都很少关注于氮素形态对水稻吸收和积累Cu的影响。我们前期的研究发现在10μmol·L-1CuSO4胁迫处理下,和NH4+作为氮肥水培处理下水稻幼苗相比,NO3-显著降低水稻幼苗地上部组织生物量和Cu含量,但根系和植株中Cu含量显著增加。为探究NO3-和Cu胁迫处理抑制水稻幼苗生长的机理,我们测定水稻组织中氮素含量和氮素同化关键酶活性发现Cu胁迫显著降低根系和地上部组织中可溶性蛋白,氨基酸,总氮和NO3-含量,并且显著降低地上部组织中NR活性。水稻幼苗植株中NO3-含量与Cu SO4浓度的增加呈负相关进一步说明了Cu胁迫影响水稻植株中NO3-的稳态。随后我们通过q RT-PCR技术分析水稻幼苗根系中编码NO3-吸收转运体和NO3-同化关键酶的基因的相对表达。我们的研究结果发现Cu毒害显著抑制Os NRT1.1和Os NPF2.4的表达,但上调Os NRT2.1和Os NRT2.2和Os NAR2.1的表达。综上所述,我们的实验结果证实了Cu胁迫下水稻幼苗植株中NO3-含量的降低主要是由于过量的Cu抑制了水稻根系中Os NRT1.1和Os NPF2.4的表达。Cu胁迫抑制水稻幼苗植株中NO3-的同化。在过量Cu胁迫下,施加过量硝态氮显著增加根系中Cu积累量,并严重抑制水稻幼苗的生长。本研究为解决Cu污染土壤上水稻的生产提供一些初步的理论依据,后续还需进一步的研究来阐明施加硝态氮和Cu积累之间的矛盾。