资环系危常州教授团队在Scientific Reports期刊在线发表研究论文

发布者:农学院发布时间:2019-09-06浏览次数:96

    2019年9月3日,Nature旗下子刊Scientific Reports在线发表了我院资环系危常州教授“植物营养与养分管理”团队题为“NH4+-N alleviates iron deficiency in rice seedlings under calcareous conditions”的研究成果。该论文第一作者是我院张新疆博士,通讯作者是危常州教授。
    水稻是亚洲包括我国人民的主食,但水稻也是耗水量最大的农作物。在当前淡水资源极其紧张的背景下,采用节水灌溉进行水稻种植对缓解淡水危机具有决定性的意义。水稻采用滴灌技术可以节水55-65%之间,产量显著高于传统旱稻,因此具有重大应用潜力。然而,新疆水稻滴灌实践证明,水稻苗期缺铁性黄化比较严重,成为滴灌水稻种植的一个限制因素。

    危常州团队前期研究表明,石灰性土壤上水稻滴灌栽培后土壤铁有效性低,土壤低温、相对干旱、以硝酸盐为主的土壤氮素特征均对水稻缺铁有直接影响。常规的土壤施用铁肥和水稻叶面喷施铁肥等措施对缓解滴灌水稻缺铁营养障碍效果差且耗资高。该研究尝试在不增加外源铁投入,通过对水稻供应铵态氮肥,通过生理代谢酸实现缓解滴灌水稻缺铁。论文从水稻组织亚细胞水平铁含量、根系形态发育解剖,通过比较不同形态氮素处理下水稻体内亚细胞水平铁的分布和移动以及水稻根系通气组织比例的大小,证明铵态氮可以在石灰性条件下改善水稻体内铁的吸收和运输效率。其主要机制是铵态氮提高水稻体内铁的再分配、抑制水稻根系通气组织形成提高水分和Fe运输效率,从而提高水稻体内的铁运输效率,缓解滴灌水稻苗期缺铁症状。

图一 不同缺铁耐性水稻在滴灌条件下均表现出黄化现象,而供应铵态氮显著降低水稻黄化程度。AN,NN分别表示铵态氮和硝态氮处理。T43为耐缺铁品种,T04为缺铁敏感性品种。

图二 铵态氮供应显著降低水稻根系通气组织的比例,从而提高了水稻Fe和水分的运输效率。AN,NN分别表示铵态氮和硝态氮处理。T43为耐缺铁品种,T04为缺铁敏感性品种。

    该成果表明,人工调控水稻氮素形态可以达到缓解滴灌水稻缺铁障碍(实践中可采用施用铵态氮肥结合硝化抑制剂实现),研究结果为防治滴灌水稻缺铁性黄化提供了技术支持。
   

通讯员:王海江、危常州、张新疆