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Effects of nitrogen forms on transport and accumulation of ions in canola (B. napus L.) and rice (Oryza sativa L.) under saline stress

盐胁迫下氮素形态对油菜和水稻幼苗离子运输和分布的影响



全 文 :植物营养与肥料学报 2015,21(1):181-189
JournalofPlantNutritionandFertilizer doi牶1011674/zwyf.20150120
收稿日期:2014-03-07   接受日期:2014-04-15
基金项目:国家支撑项目(2011BAD13B09)资助。
作者简介:刘梅(1989—),女,重庆人,硕士研究生,主要从事植物逆境营养生理生态研究。Email:2011103003@njau.edu.cn
 通信作者 Email:sguo@njau.edu.cn
盐胁迫下氮素形态对油菜和水稻幼苗
离子运输和分布的影响
刘 梅,郑青松,刘兆普,郭世伟
(南京农业大学资源与环境科学学院,江苏省海洋生物学重点实验室,江苏南京 210095)
摘要:【目的】土壤盐碱化是制约农作物产量的主要因素之一,盐胁迫影响养分运输和分布,造成植物营养失衡,导
致作物发育迟缓,植株矮小,严重威胁着我国的粮食生产。在必需营养元素中,氮素是需求量最大的元素,NO-3 和
NH+4 是植物吸收氮素的两种离子形态。植物对盐胁迫的响应受到不同形态氮素的调控,研究不同形态氮素营养
下植物的耐盐机制对提高植物耐盐性及产量具有重要的意义。【方法】本文以喜硝植物油菜(BrasicanapusL.)和
喜铵植物水稻(OryzasativaL.)为试验材料,采用室内营养液培养方法,研究了NO-3 和NH

4 对NaCl胁迫下油菜及
水稻苗期生长状况、对Na+运输和积累的影响,以对照与盐胁迫植株生物量之差与 Na+积累量之差的比值,评估
Na+对植株的伤害程度。【结果】1)在非盐胁迫条件下,硝态氮营养显著促进油菜和水稻根系的生长;盐胁迫条件
下,油菜和水稻生物量均显著受到抑制,NaCl对供应铵态氮营养植株的抑制更为显著。2)盐胁迫条件下,两种供氮
形态下,油菜和水稻植株Na+含量均显著增加,硝态氮营养油菜叶柄 Na+显著高于铵态氮营养,叶柄 Na+含量/叶
片Na+含量大于铵营养油菜,硝态氮营养水稻根系Na+含量显著低于铵营养,地上部则相反。3)铵营养油菜和水
稻Na+伤害度显著高于硝营养植株。4)盐胁迫条件下,硝态氮营养油菜地上部和水稻根系K+含量均显著高于铵
态氮营养。5)盐胁迫条件下,硝营养油菜和水稻木质部Na+浓度,韧皮部 Na+和 K+浓度及水稻木质部 K+浓度均
高于铵营养植株。【结论】与铵营养相比,硝营养油菜和水稻具有更好的耐盐性。硝态氮处理油菜叶柄Na+显著高
于铵态氮处理,能够截留Na+向叶片运输。同时,供应硝态氮营养更有利于油菜和水稻吸收 K+,有助于维持植物
体内离子平衡。盐胁迫下,硝营养油菜和水稻木质部Na+浓度,韧皮部Na+和K+浓度及水稻木质部K+浓度均高
于铵营养植株,表明硝态氮营养油菜和水稻木质部-韧皮部对离子有较好的调控能力,是其耐盐性高于铵营养的
原因之一。
关键词:油菜;水稻;氮素形态;盐胁迫;离子运输;离子积累
中图分类号:S1431+9;S5654   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2015)01-0181-09
Efectsofnitrogenformsontransportandaccumulation
ofionsincanola(B.napusL.)andrice(OryzasativaL.)
undersalinestress
LIUMei,ZHENGQingsong,LIUZhaopu,GUOShiwei
(ColegeofResourcesandEnvironmentalSciences,NanjingAgriculturalUniversity/
JiangsuProvincialKeyLaboratoryofMarineBiologyNanjing210095,China)
Abstract:【Objectives】Soilsalinizationisoneofthemainfactorsrestrictingcropyields,saltstressadversely
impactsnutrienttransportanddistribution,resultinginnutritionimbalanceandtuntedplants,seriouslythreatens
thecountry’sfoodproduction.Nitrogenisthelargestdemandelementforplantgrowth,NO-3 andNH

4 arethetwo
nitrogenionicformsplantsabsorberd.Thestudyofammoniumandnitrateinfluencesonplantgrowingandsalt
toleranceundersaltstressisofgreatsignificanceforimprovingplantsalttoleranceandyield.【Methods】Canola
(BrasicanapusL.)andrice(OryzasativaL.)wereusedasexperimentalmaterial,andhydroponicexperiments
wereconductedtoinvestigatetheefectsofNO-3 andNH

4 andsaltstressoncanolaandriceseedlingsgrowth,Na

植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
accumulationindiferentorgans,Na+concentrationinxylemsapandphloemexudates.【Results】1)Rootgrowths
ofcanolaandriceweresignificantlypromotedbynitratenutritionundernonstressedconditions.Biomassesof
canolaandriceweresignificantlydecreasedundersaltstress,andthedecreasesuppliedwithammoniumwas
significantlylargerwhenthanwithnitrate.2)Na+contentsincanolaandriceseedlingsweremarkedlyincreased
undernutritionsupplywithbothnitrateandammoniumnutritionundersaltstress.Incanola,theNa+contentin
petioleofplantswassignificantlyhigherwhensuppliedwithnitratethanwithammoniumnutrition,the[Na+]petiole/
[Na+]bladeofcanolaseedlingswasgreaterwhensuppliedwithnitratethanwithammonium.Inrice,theNa

contentintherootsofplantssuppliedwithnitratewassignificantlylowerthanthatwithammoniumnutrition,
whereastheoppositetrendwasfoundintheshoots.3)Na+injuryeficiencyofcanolaandriceseedlingssupplied
withnitratewasgreaterthanthatwithammoniumnutrition.4)TheK+absorptioncapacityofNO-3N +NaClin
canolashootandricerootwasgreaterthanthosewithammoniumnutrition.5)Na+ concentrationinxylemsap,
Na+andK+concentrationinphloemexudatesofcanolaandriceseedlingssuppliedwithnitrateweresignificantly
higherthanthatwithammoniumnutritionundersaltstress.【Conclusions】Comparedwithammoniumnutrition,
canolaandriceseedlingssuppliedwithnitratenutritionhashighersalttolerance.Incanola,theNa+contentin
petioleofplantssuppliedwithnitrateissignificantlyhigherthanthatwithammoniumnutrition,indicatingthatthe
petioleofcanolaseedlingsfedwithnitrateplaysgreaterroleinretentionNa+thanthatdidwithammonium.Nitrate
nutritionismoreconducivetoabsorbK+,helpsplantstomaintaintheionhomeostasis.Canolaandriceseedlings
suppliedwithnitratenutritionhasstrongerabilityofionregulatoryinxylemphloem,whichisoneofthereasonsof
highersalttolerancethantheammoniumsaltnutrition.
Keywords牶canola牷rice牷nitrogenform牷saltstress牷ionstransport牷ionsaccumulation
  土壤中盐分过多会影响作物生长,并导致产量
下降。盐胁迫对植物的伤害作用主要是通过渗透胁
迫、离子毒害、营养失衡三个方面来实现的[1]。盐
胁迫引起的渗透胁迫对干物质分配、细胞伸展、叶
片光合作用等造成不利影响,抑制植物生长[2]。植
物在盐渍条件下生长会吸收大量的 Na+,形成离子
毒害,对植物代谢造成伤害[3-4]。植物具有避免盐
离子积累的机制,如将 Na+储存在液泡或排入质外
体[5],Na+从细胞质排到细胞外和液泡能降低盐离
子对细胞的毒害作用[6],控制 Na+的积累是植物耐
盐的重要生理过程[7]。
盐分影响养分运输和分布,形成竞争性吸收,从
而造成植物营养失衡[8]。Na+与不同离子的相互作
用已有大量报道,如 Na+与 Ca2+和 K+相互作
用[9,10],Na+抑制铵态氮的吸收[11],盐胁迫对植物
氮素营养状况的影响较为明显。在必需营养元素
中,氮素是需求量最大的元素,并被认为是植物生长
的主要限制因素[2,12-13]。NO-3 和 NH

4 是植物吸收
氮素的两种离子形态[14],通常认为 NO-3 利于阳离
子运输[15-16],NH+4 抑制阳离子运输
[17]。已有报道
表明,供应不同形态的氮素营养可以影响植物对盐
胁迫的响应,Speer等[18]研究发现供应铵态氮会增
加豌豆盐敏感性;Botela等[19]认为在硝态氮条件
下小麦生长对盐胁迫更敏感。
研究表明,只有水稻、芦苇等少数植物能够在
铵态氮作为单一氮源条件下生长良好,大多数旱地
植物的氮营养以硝态氮为主[20]。因此,了解不同形
态氮素营养对作物在盐胁迫下的响应显得尤为重
要[21]。油菜是典型的喜硝植物,水稻是典型的喜铵
植物。本文通过对油菜和水稻幼苗供应不同形态氮
素培养后进行盐胁迫处理,比较盐胁迫对不同形态
氮素营养下油菜和水稻幼苗生长、Na+和 K+在不
同组织中的积累和运输的影响,阐述不同形态氮素
营养对两种作物耐盐机制的影响。
1 材料与方法
11 供试材料
油菜品种:南盐油1号(甘蓝型油菜);水稻品
种:汕优63(杂交籼稻)。
12 试验设计与处理
油菜种子经过1%NaClO消毒30min后,于石
英砂中育苗。待长至2叶 l心时,选取长势一致的
幼苗移栽到装有石英砂的塑料盆钵(3L)中,每盆
种植三颗油菜幼苗,浇灌2/15Hoagland营养液(避
免铵态氮浓度过高,对油菜造成毒害),其中大量元
素 配 方 为 067 mmol/L KNO3、067 mmol/L
281
1期    刘梅,等:盐胁迫下氮素形态对油菜和水稻幼苗离子运输和分布的影响
Ca(NO3)2·4H2O、 007 mmol/L KH2PO4、 028
mmol/LMgSO4·7H2O;微量元素配方为 46μmol
H3BO3、 9 μmol MnCl2 · 4H2O、 076 μmol
ZnSO4·7H2O、032μmolCuSO4·5H2O、05μmol
Na2MoO4·2H2O、20μmolEDTAFe,营养液 pH调
节至 600 ±005,每 2d浇灌一次新鲜营养液
(1L)。砂培至三叶期进行不同氮形态处理,处理7
d后进行盐胁迫处理,即硝态氮(NO-3N)、硝态氮
+150mmol/L[22]NaCl(NO-3N+NaCl)、铵态氮
(NH+4N)和铵态氮 +150mmol/LNaCl(NH

4N+
NaCl)四个处理,每个处理重复四次。均用 2/15
Hoagland培养液浇灌,NaCl处理采用每天递增30
mmol/L的方式进行添加,到达预定浓度 150
mmol/LNaCl后,处理两周收获。铵态氮处理的营
养液中的 KNO3、Ca(NO3)2分别用等量的 KCl、
CaCl2替换,再添加1mmol/L(NH4)2SO4。同时在
各氮素形态处理营养液中添加双氰胺(2mg/L)作
为硝化抑制剂。
水稻种子经过1%NaClO消毒30min后水培育
苗,待长至2叶l心时,选取长势一致的幼苗移栽到
容积为5L的塑料桶中,每桶移栽10株。在铵硝混
合营养液中预培养4d后进行不同氮形态处理,营
养液pH每天调节至550±005,每3d更换1次
营养液,处理 9d后进行盐胁迫处理,即硝态氮
(NO-3N)、硝态氮 +100mmol/L
[23]NaCl(NO-3N
+NaCl)、铵态氮(NH+4N)和铵态氮 +100mmol/L
NaCl(NH+4N+NaCl)四个处理,每个处理重复四
次。NaCl每天递增25mmol/LNaCl,到达最终100
mmol/LNaCl后,处理两周收获。营养液采用国际
水稻所(InternationalRiceResearchInstitute,IRRI)
的常规营养液配方,并略作改进,配方为:143
mmol/LCa(NO3)2·4H2O、032mmol/LKH2PO4、
07 mmol/LK2SO4、 143 mmol/L CaCl2、 165
mmol/LMgSO4·7H2O、01mmol/LNa2SiO3。微量
元素为 910μmolMnCl2· 4H2O、052μmol
(NH4)6Mo7O24·4H2O、185μmolH3BO3、015
μmolZnSO4·7H2O、016μmolCuSO4·5H2O、
358μmolEDTAFe。铵态氮处理的营养液中的
Ca(NO3)2用等量的 CaCl2 替换,再添加 143
mmol/L(NH4)2SO4。同时在各氮素形态处理营养
液中添加双氰胺(2mg/L)作为硝化抑制剂。
试验在南京农业大学牌楼温室实验基地进行,
白天室内温度为28 35℃,光合有效辐射为1000
1500[μmol/(m2·s)]左右,光照时间每天10小
时左右。
13 植株生物量的测定
样品分地上部(油菜包括茎、叶片和叶柄;水稻
包括茎和叶)和根系两部分采集,先用自来水冲洗,
再用去离子水清洗干净,用吸水纸吸干表面水分后,
于105℃烘箱中杀青30min后,降温至70 80℃烘
至恒重,测定干重。
14 植株Na+和K+含量的测定
取005g植株组织干样,经 H2SO4-H2O2消
煮,取过滤后的待测液5mL置于50mL容量瓶,用
去离子水定容。待测样品用火焰光度计(FP6410,
上海)测定[24]。
15 植株Na+积累量的测定
植物根系(地上部)Na+积累量 =根系(地上
部)Na+浓度×根系(地上部)干重。
Na+伤害度(单位Na+积累量对植株根系(地上
部)生物量的影响)=[对照植株根系(地上部)生物
量-盐处理植株根系(地上部)生物量)]/[(盐处
理植株根系(地上部)Na+积累量 -对照植株根系
(地上部)Na+积累量]
16 木质部伤流液的收集及 Na+和 K+浓度的
测定
收获前一天进行植株木质部伤流液的收集。称
取01 02g脱脂棉,在距根基2cm处用手术刀
片切断茎秆,10min后用洁净的滤纸吸走断茎处的
组织液,以防韧皮部汁液的交叉污染,然后迅速将脱
脂棉包在茎秆并使茎端面与其接触,用保鲜膜包好,
收集12小时(晚18:00至次日早6:00)[25]。用注
射器将脱脂棉中汁液挤出后过滤置于试管中,待测
样品用火焰光度计(FP6410,上海)测定。
17 韧皮部汁液的收集及Na+和K+浓度的测定
收获前一天进行植株韧皮部汁液的收集。在距
根基2cm处用手术刀片切断茎秆,将地上部浸泡在
装有30mL的20mmol/LLiOHEDTA溶液的玻璃
瓶(玻璃瓶空瓶称重)中(用 LiOH避免测定时阳离
子相互干扰)。每个容器和植物材料放置在密封容
器中,黑暗中放置12h(晚18:00至次日早6:00)
获得渗出物[26]。渗出液过滤后用火焰光度计
(FP6410,上海)测定。
18 数据处理
采用SPSS软件进行相关分析和单因素方差
(ANOVA)分析,用 LSD多重检验法对不同处理结
果进行显著性检验。
381
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
2 结果与分析
21 不同氮素形态及盐胁迫对油菜和水稻生物量
的影响
盐胁迫显著降低了油菜及水稻的生物量(表
1)。对照及盐胁迫条件下,硝营养油菜地上部和根
系生物量以及水稻根系生物量均显著高于铵营养;
两种氮素形态处理的水稻幼苗地上部生物量无显著
差异。与NO-3N相比,NO

3N+NaCl处理油菜地
上部干重下降1543%;与 NH+4N相比,NH

4N+
NaCl处理油菜幼苗地上部干重下降3854%。盐胁
迫条件下,硝营养和铵营养水稻幼苗地上部干重分
别下降3102%和4416%。
表1 不同氮素形态及盐胁迫油菜和水稻的生物量
Table1 Biomassofcanolaandriceplantssuppliedwithdiferentnitrogenformsundersaltstress
处理
Treatment
油菜干重 Canoladryweight(g/plant,DW) 水稻干重 Ricedryweight(g/plant,DW)
根 Root 地上部 Shoot 根 Root地上部 Shoot
NO-3N 077±012a 376±035a 157±041a 735±072a
NO-3N+NaCl 049±005b 318±018b 087±012bc 507±058b
NH+4N 029±008c 301±048b 110±010b 770±047a
NH+4N+NaCl 015±006d 185±025c 070±006c 430±008b
  注(Note):同列中不同字母表示差异显著(P<005)Diferentletersinthesamecolumnindicatesignificantdiference(P<005).
22 不同形态氮素营养及盐胁迫对油菜和水稻组
织Na+和K+含量的影响
表2结果表明,盐胁迫后,两种供氮形态下油菜
幼苗组织Na+含量显著增加(Hoagland营养液中无
Na+,对照均未检测到 Na+)。NO-3N+NaCl处理
油菜根、茎、叶柄 Na+含量与 NH+4N+NaCl处理
无显著差异,硝态氮营养油菜叶片 Na+含量显著高
于铵态氮营养。对照及盐胁迫条件下,硝营养油菜
地上部组织 K+含量都显著高于铵营养,铵态氮营
养叶柄K+含量高于硝态氮处理,铵态氮营养对 K+
运输有一定抑制作用。
盐胁迫条件下,硝营养水稻茎和叶 Na+含量显
著高于铵营养水稻,根系 Na+含量显著低于铵营养
(水稻营养液添加01mmol/LNa2SiO3保证 Si营养
供应[27])。对照及盐胁迫条件下,硝态氮营养水稻
根系K+含量高于铵营养;盐胁迫下,硝态氮营养水
稻茎 K+含量明显下降,铵态氮营养水稻幼苗不受
影响;氮素形态及盐胁迫对水稻叶片 K+含量无显
著影响。
表2 不同形态氮素营养及盐胁迫油菜组织Na+和K+的含量
Table2 Na+andK+contentincanolaplantstissuessuppliedwithdiferentnitrogenformsundersaltstress
处理
Treatment
Na+含量 Na+content(mg/g,DW) K+含量 K+content(mg/g,DW)

Root

Stem
叶片
Leafblade
叶柄
Petiole

Root

Stem
叶片
Leafblade
叶柄
Petiole
NO-3N nd nd nd nd 1480±143a 897±053a 2692±441a1839±414a
NO-3N+NaCl4335±395a2324±605a7496±844a11820±1195a848±126b 777±052ab2459±323a1629±058ab
NH+4N nd nd nd nd 1717±204a 728±125b 1676±154b1477±121b
NH+4N+NaCl3966±663a1846±283a8356±812a 6108±514b1338±481a 680±067b 1014±175c423±132c
  注(Note):同列中不同字母表示差异显著(P<005)Diferentletersinthesamecolumnindicatesignificantdiference(P<005);“nd”—
小于检测限Nodetected.
23 不同形态氮素营养及盐胁迫对油菜和水稻
Na+伤害度的影响
盐胁迫条件下,两种氮素形态处理的油菜和水
稻Na+积累量显著增加,NO-3N+NaCl处理油菜根
481
1期    刘梅,等:盐胁迫下氮素形态对油菜和水稻幼苗离子运输和分布的影响
表3 不同形态氮素营养及盐胁迫水稻组织Na+和K+的含量
Table3 Na+andK+contentinriceplantstissuesnitrogenformssuppliedwithdiferentundersaltstress
处理
Treatment
Na+含量 Na+content(mg/g,DW) K+含量 K+content(mg/g,DW)
根Root 茎Stem 叶Leaf 根Root 茎Stem叶Leaf
NO-3N 1669±211d 1099±087d 534±063c 1852±160a 5319±160a 2681±269b
NO-3N+NaCl 5808±744b 5685±309a 2346±276a 1098±121b 3877±543b 2841±096ab
NH+4N 2802±275c 1512±138c 574±087c 1333±194b 4172±790b 2854±146ab
NH+4N+NaCl 7526±637a 4765±259b 1329±209b 753±208c 4542±302b 2995±106a
  注(Note):同列中不同字母表示差异显著(P<005)Diferentletersinthesamecolumnindicatesignificantdiference(P<005).
系、水稻根系及地上部 Na+积累量显著高于 NH+4
N+NaCl处理,NO-3N+NaCl处理油菜地上部 Na

积累量与铵NH+4N+NaCl处理无显著差异(表4)。
为表明盐离子对植物的伤害程度,我们提出一
个概念:Na+伤害度,即对照植株和盐处理植株根
系(地上部)生物量差值除以盐处理植株和对照植
株根系(地上部)Na+积累量的差值。由图1可知,
盐胁迫后,NH+4N+NaCl处理油菜和水稻根系及
地上部这个比值均显著高于NO-3N+NaCl处理,即
相同Na+含量使铵态氮处理的油菜和水稻幼苗生长
受到的抑制更大。Na+对油菜根系生长的伤害比地
上部更显著(图 1I),对水稻地上部伤害更大(图
1I)。
24 不同形态氮素营养及盐胁迫对油菜和水稻木
质部及韧皮部汁液Na+和K+浓度的影响
盐胁迫下,两种供氮形态油菜和水稻幼苗木质
部伤流液 Na+浓度显著增加(油菜对照处理木质部
伤流液Na+未检测到),硝态氮营养植株伤流液Na+
表4 不同形态氮素营养及盐胁迫油菜和水稻幼苗Na+积累量(mg/plant)
Table4 Na+accumulationincanolaandriceseedlingssuppliedwithdiferentnitrogenformsundersaltstress
处理
Treatment
油菜Na+积累量CanolaNa+accumulation
根 Root 地上部 Shoot
水稻Na+积累量RiceNa+accumulation
根 Root 地上部 Shoot
NO-3N nd nd 2456±353d 6050±622d
NO-3N+NaCl 2129±120a 15567±124a 6698±958a 17689±2450a
NH+4N nd nd 3423±592c 8132±616c
NH+4N+NaCl 511±081b 13956±3313a 5074±457b 13540±843b
  注(Note):同列中不同字母表示差异显著(P<005)Diferentletersinthesamecolumnindicatesignificantdiference(P<005).
图1 不同氮素形态及盐胁迫对油菜(I)和水稻 (II)Na+伤害度的影响
Fig.1 EfectsofnitrogenformsonNa+injuryeficiencyincanola(I)andrice(II)undersaltstress
581
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
浓度显著高于NH+4N+NaCl处理(图2I)。盐胁迫
显著降低硝营养油菜幼苗木质部伤流液 K+浓度,
对铵营养油菜无影响;两种供氮形态水稻木质部
K+浓度均显著增加,NO-3N+NaCl处理木质部K

浓度显著高于NH+4N+NaCl处理(图2I)。
非盐胁迫条件下,硝态氮和铵态氮营养油菜和
水稻韧皮部汁液均未检测到 Na+;NO-3N+NaCl处
理油菜和水稻幼苗韧皮部汁液 Na+浓度显著高于
NH+4N+NaCl(图3I)。与对照相比,两种供氮形
态油菜韧皮部K+浓度显著降低,水稻韧皮部 K+浓
度显著增加,NO-3N+NaCl处理油菜和水稻韧皮部
K+浓度均显著高于NH+4N+NaCl处理(图3I)。
图2 不同形态氮素营养及盐胁迫对油菜和水稻木质部伤流液中Na+含量(I)和 K+浓度(II)的影响
Fig.2 EfectsofnitrogenformsonNa+(I)andK+(II)concentrationinxylemsapofcanola
andriceplantsundersaltstress
[注(Note):方柱上不同字母表示处理间差异达5%显著水平
Diferentletersabovethebarsindicatesignificantdifencebetweentreatmentsat5% level.]
图3 不同形态氮素营养及盐胁迫条件对油菜和水稻韧皮部汁液中Na+含量(I)和 K+浓度(II)的影响
Fig.3 EfectsofnitrogenformsonNa+(I)andK+(II)concentrationinphloemexudatesofcanola
andriceplantsundersaltstress
[注(Note):方柱上不同字母表示处理间差异达5%显著水平
Diferentletersabovethebarsindicatesignificantdifencebetweentreatmentsat5% level.]
3 讨论与结论
31 硝态氮处理植株比铵态氮处理植株更耐盐
盐胁迫通过干扰植物正常的渗透调节能力和离
子平衡,影响植物光合、蛋白合成、能量和脂类代
谢等重要生命过程,进而抑制植物组织和器官的生
长和分化[13]。Lewis等[28]通过对玉米和小麦的研
究发现,随着外界 NaCl浓度的上升,玉米地上部干
重逐渐降低,供应硝态氮植株几乎没有受到影响。
Ali等[29]发现大麦在盐胁迫下硝态氮同化能力减
681
1期    刘梅,等:盐胁迫下氮素形态对油菜和水稻幼苗离子运输和分布的影响
弱,认为铵态氮营养对盐胁迫有更强的适应能力。
不同作物供应不同氮素形态,对盐胁迫下的响应不
同。在本试验中,油菜是喜硝植物,水稻是典型的喜
铵植物。两种氮素形态下油菜和水稻幼苗受到
NaCl胁迫后,生物量都有不同程度的下降,但盐胁
迫对硝营养油菜和水稻地上部生物量的抑制作用均
小于铵营养(表1)。这表明,供应硝态氮比铵态氮
更利于油菜和水稻在盐渍环境中生长。与本试验结
果相似,Frechila等[30]认为,盐胁迫下同化 NH+4 与
排出Na+存在能量竞争,从而降低根系有机氮含量,
抑制根系生长,导致供应铵态氮豌豆对盐胁迫更敏
感。在对长春花[31]、玉米和向日葵[32]的研究中发
现,NH+4 或其同化产物(如谷氨酰胺或谷氨酸)在盐
胁迫下可作为应激信号,诱导植物产生更多的氧自
由基,破坏植物体正常的新陈代谢。
32 不同形态氮素营养在盐胁迫条件下对油菜和
水稻Na+和K+运输及积累的影响
本试验中,盐胁迫下,硝态氮营养(NO-3N +
NaCl)油菜叶柄 Na+含量显著高于铵态氮处理
(NH+4N+NaCl),两种供氮形态下根、茎 Na
+含量
无显著差异(表2)。盐胁迫下,铵NH+4N+NaCl处
理水稻除根系Na+含量高于NO-3N+NaCl处理,地
上部Na+含量均显著低于硝态氮营养(表3)。由此
可见,NH+4 竞争吸收或/和由NH

4 根际酸化引起阳
离子竞争作用,减少了供铵植株 Na+向地上部运
输[20]。Speer和 Kaiser[33]研究发现盐敏感豌豆叶
片Na+含量高于耐盐菠菜;与盐敏感芦荟相比,耐盐
油橄榄幼苗根系到地上部 Na+通量较高[34];Ashraf
和Sultana[35]发现不同盐敏感性的向日葵体内 Na+
含量无显著差异。说明植株体内Na+的绝对含量并
不能准确判断植物的耐盐性。
我们采用单位Na+伤害度表示植株对Na+的敏
感程度,尽管硝营养油菜和水稻根系及地上部 Na+
积累量高于铵营养(表4),但是生物量减少幅度小
于铵营养植株(图1)。因此,铵营养油菜和水稻对
Na+更敏感;油菜根系生长受Na+影响大于地上部,
水稻则是地上部生长受抑制更显著(图1)。本研究
中,油菜NaCl处理含量高达150mMNaCl,属于重
度胁迫,根系直接与营养液接触,因此受到的Na+毒
害也更直接。对于水稻而言,研究表明,50 100
mMNaCl处理不同耐盐性水稻均显示水稻幼苗地上
部对盐害的反应比根系更敏感[23]。盐胁迫条件下,
两种供氮形态油菜和水稻表现出不同的伤害部位,
可能与其自身生长模式、调节机制等有关,具体原
因有待进一步研究。
此外,NO-3N+NaCl处理油菜叶柄 Na
+含量/
叶片Na+含量大于1,NH+4N+NaCl处理小于1,说
明盐胁迫条件下,硝营养油菜叶柄能更多地截留
Na+,保护叶片。与本试验结果相似,Davenport
等[36]对耐盐小麦和盐敏感小麦耐盐性的研究发现,
耐盐小麦叶鞘能更大程度地截留向地上部运输的
Na+,避免Na+过多地积累在叶片中。
在盐渍环境中,Na+和K+竞争质膜上的吸收位
点,包括低亲和性K通道(如非选择性阳离子通道,
NSCC)和高亲和性K转运蛋白(如 HKT),导致 K+
缺乏[37]。本试验中,NO-3N +NaCl处理油菜在盐
胁迫条件下地上部 K+含量均高于 NH+4N+NaCl
处理(表2);NO-3N+NaCl处理水稻根系 K
+含量
显著高于NH+4N+NaCl处理(表3)。这可能是因
为铵态氮降低根际pH值,硝态氮则导致根际碱化,
影响K+吸收与积累,也可能 NH+4 通过阳离子竞争
作用会抑制K+的吸收和运输[20],NO-3 更有利于维
持植物体内离子平衡。
植物长时间暴露在盐渍环境中,Na+从根部运
输到叶片,达到毒害水平,叶片中Na+毒害作用是由
于Na+过量积累在细胞壁或细胞质造成的[38]。许
多报道都表明,Na+区域化在液泡中能有效保护叶
片细胞免受 Na+伤害[39-41]。对于大多数盐敏感植
物,Na+区域化在液泡中的能力很弱,需要依赖其
他机制来控制叶片Na+积累。Munns[42]认为Na+通
过韧皮部从地上部再循环回根系对植物耐盐性很重
要,能够抑制 Na+在叶片中的积累。本研究中,
NO-3N+NaCl处理油菜和水稻木质部 Na
+浓度,韧
皮部Na+和K+浓度及水稻木质部 K+浓度均高于
NH+4N+NaCl处理植株(图2和图3)。由此可见,
硝营养油菜和水稻木质部-韧皮部对离子有较好的
调控能力。硝营养幼苗木质部离子大量运到地上部
可作为渗透适应,维持细胞膨压,保持植株水分吸收
的能力;同时,Na+通过韧皮部大量运出可以保护地
上部避免 Na+毒害,而 K+快速转运有利于维持植
株离子稳态,还可以为幼嫩组织提供养分。与本研
究相似,Alfocea等[26]对不同品种西红柿的研究发
现,与盐敏感品种相比,耐盐品种Na+和Cl-在木质
部积累得更早且含量更高,韧皮部 Na+再转运能力
更强;对拟南芥[41]的研究也表明,韧皮部 Na+再转
运对减少地上部Na+含量及植株耐盐性起到关键作
781
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
用。
综上所述,硝营养油菜和水稻木质部 -韧皮部
对离子的调控能力更强,Na+伤害度更小,因此供
应硝态氮植株比铵态氮更耐盐。
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