AMS | 以叶色变化预示氮流失：解析水稻灌浆期氨挥发的生理与分子机制
研究背景 氮素是水稻生长发育的关键元素，其利用效率备受关注。传统研究多聚焦于土壤氮流失，而忽视了植株地上部分的氮气损失。研究发现，水稻植株尤其在开花和灌浆后期，会排放大量氨气。这一时期，叶片中的叶绿体成分大量降解，产生大量的NH4+。谷氨酰胺合成酶（GS）通常促进氮的循环利用，但衰老过程中GS活性的下降会损害NH4+的同化能力，导致NH3挥发损失。叶片由绿变黄是灌浆期氮素再利用最直观的指标。那么，叶片变色的快慢是否可以预测氨挥发的多少？中国水稻研究所的王丹英老师团队联合华中农业大学和浙江大学等团队对此进行了深入探讨。相关成果发表在《The Crop Journal》期刊。研究以灌浆期不同叶片颜色变化特征的水稻品种为研究对象，采用15N同位素示踪结合动态流通室技术精准量化植株源氨挥发，并同步监测叶片颜色动态变化及关键生理指标。研究发现，水稻叶片颜色变化率与灌浆期氨挥发量呈极显著正相关，叶片变色快的品种因质外体 NH4+ 浓度高、NH3 补偿点高及GS活性低而导致更高的气态氮损失。该结果揭示了叶片表型与氮素气态损失的内在联系，为选育低氨挥发氮高效水稻品种及通过栽培管理延缓叶片衰老以减少氮损失提供了理论依据。 图1.采用动态流通室（DFC）法测定植物氨挥发量。研究方法实验设计：研究在2023年和2024年在杭州市富阳分别进行了水稻不同品种的水培实验，采用分区实验设计，选取5个叶片颜色变化特征差异显著的水稻品种（包括籼粳杂交稻和籼稻）为实验材料，使用（NH4）2SO4作为唯一氮源建立两个氮水平：低氮（LN）：0.54 mmol L-1；高氮（HN）：1.62 mmol L-1；测定指标：利用SPAD值拟合方程，计算叶色变化速率（R）、使用动态流通室（DFC）技术监测水稻植株的氨气挥发量、同步监测叶片的质外体NH4+浓度、NH3补偿点以及GS活性等生理指标。最终，通过统计分析，评估叶片颜色变化速率、氨气挥发量以及相关生理指标之间的相关性。在该研究中，研究人员采用Smart-Chem 450全自动化学分析仪对动态流通室吸收液中的NH₄⁺-N含量及叶片质外体提取液中的NH₄⁺浓度进行精准定量。该仪器通过先进的样品管密封技术，有效降低了样品蒸发和交叉污染的风险，同时减少了环境因素对测量参数的干扰，确保了分析结果的准确性和可靠性。 图2.植物在籽粒灌浆期的氨挥发。 图3.不同处理下，...
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