植物硝酸盐和铵盐的区别贡献研究取得突破

植物吸收利用的无机氮主要为硝态氮和铵态氮。在混合氮源下，植物对两种无机氮源利用的份额因植物种类、生长发育时期以及所处的环境背景的不同而不同。确定植物硝酸盐和铵盐的区别贡献有助于提高作物氮肥利用效率和减少环境污染，为植物的环境适应性和无机氮利用机制的研究提供了锐利武器。而量化植物对两种氮源利区别贡献一直是目前研究的难点。中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室吴沿友研究员课题组，在成功地利用双向稳定碳同位素示踪技术量化植物（包括微藻）的无机碳利用（全文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/2016GC006628，https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11120-017-0414-7）的基础上，通过双向稳定氮同位素示踪技术成功量化了植物对硝态氮和铵态氮的利用份额。  

最近，吴沿友课题组以喀斯特适生植物（诸葛菜组培苗）和非适生植物（甘蓝型油菜组培苗）为研究对象，利用双向稳定氮同位素示踪技术研究两种组培苗对硝态氮和铵态氮的利用份额。在硝态氮和铵态氮组成的混合氮源浓度最低时，喀斯特适生植物诸葛菜组培苗对硝态氮的利用份额明显高于喀斯特非适生植物甘蓝型油菜组培苗。随着混合氮源浓度的增加，两种组培苗对硝态氮和铵态氮的利用份额并不是线性增加。诸葛菜和甘蓝型油菜对硝态氮和铵态氮的利用份额的差异体现了两种植物对喀斯特低铵多硝土壤环境的适应性差异。  

上述研究成果以“Differential contributions of NO₃^？/NH₄⁺ to nitrogen use in response to a variable inorganic nitrogen supply in plantlets of two Brassicaceae species in vitro”为标题发表在国际植物方法学期刊《Plant Methods》上。全文链接：https://plantmethods.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s13007-019-0473-1  

此外，该课题组还成功地开发了在混合氮源下植物同化铵盐和硝酸盐的氮同位素分馏值的测定方法，相关发明专利（ZL 201710397351.4，ZL 201710237330.6）近日也获得国家知识产权局授权；这些方法的建立将使植物硝酸盐和铵盐的区别贡献研究更加便利快捷，为作物氮肥精准管理提供了技术保障。  

本研究受国家重点研发计划（2016YFC0502602）、国家自然科学基金（U1612441）和贵州省高层次人才计划（2015（4035））的资助。 

　　　　图1 诸葛菜组培苗（Ov）和甘蓝型油菜组培苗（Bn）在不同无机氮浓度下的硝态氮利用份额（A）和铵态氮利用份额（B）
注:每个处理中的硝态氮浓度与铵态氮浓度比例为2：1，图中的误差线是通过误差传递公式计算得到  

　　（吴沿友课题组/供稿）