植物氮铝相互作用研究取得进展
南京土壤研究所,2012-11-06
铝毒是酸性土壤限制作物生产潜力发挥的重要因子。同时，由于酸性土壤上铵的硝化作用比较弱，无机氮的形态是以铵态氮为主。长期以来，酸性土壤上这两个特性（铝毒和铵态氮为主）是否在植物体内（耐铝毒和偏喜铵）有关联倍受关注，但是一直没有取得显著的进展。
最近5年来，中科院南京土壤研究所沈仁芳研究员课题组通过室内培养实验，研究了铵态氮和硝态氮供应对水稻铝毒表现的影响，发现与硝态氮供应相比，铵态氮显著降低了铝对水稻的毒害，水稻根系铝积累量在硝态氮条件下是铵态氮条件下的几十倍。铵根离子本身以及植物吸收铵态氮产生的氢离子与铝离子在水稻根表竞争吸附位点，是铵态氮减轻铝对水稻毒害的机制之一。该成果发表在Plant and Soil（2009，315：107-121）上。
胡枝子是一种广泛分布于酸性土壤的耐铝植物。课题组在胡枝子氮铝相互用上的研究表明，虽然铝胁迫下根系分泌有机酸是胡枝子耐铝的机制之一，但是添加铵态氮仍能够进一步增强胡枝子对铝毒的耐性，充分证明了铵态氮在减轻植物铝毒中的有效性。该研究成果发表在Plant and Soil（2010，337：389-398）上。
针对铵态氮在减轻植物铝毒害中的重要性，联系到水稻又是较为偏好铵态氮的作物种类，课题组进一步研究了30个水稻品种氮铝相互作用，发现水稻的耐铝能力与偏好铵态氮能力之间存在极显著正相关关系，与硝态氮偏好能力之间存在极显著负相关关系；铝在铵态氮供应下甚至促进水稻生长，在硝态氮供应下抑制水稻生长。依据上述结果，研究人员建立了土壤-植物系统氮铝相互作用模式，阐述了植物耐铝与“喜”铵的协同作用，耐铝与“喜”硝的拮抗作用。这一作用模式不仅存在于不同水稻品种之间，在不同植物种类间也有类似规律。由于铵态氮在酸性土壤无机氮源中占有较大比例，依据上述知识，有望实现协同提高酸性土壤植物耐铝能力和氮效率的目的。该成果最近在线发表在Annals of Botany（doi:10.1093/aob/mcs234）上。
上述研究成果为植物适应酸性土壤机制提供了新观点，同时也为酸性土壤养分管理和植物品种选育提供了依据，具有科学理论和应用实践双重价值。
