氮素水平及形態(tài)對娃娃菜根系特征及生理指標(biāo)的影響

馬玉峰，周忠雄，李雨桐，高雪琴，喬亞麗，張文斌，頡建明，胡琳莉,2?，郁繼華,2?

1甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，蘭州 730070；2甘肅省干旱生境作物學(xué)重點實驗室，蘭州 730070；3湖北凱龍楚興化工集團(tuán)有限公司，湖北鐘祥 431900

0 引言

【研究意義】氮是植物生長發(fā)育的基本元素，植物以復(fù)雜反應(yīng)從生理和形態(tài)水平響應(yīng)氮素供應(yīng)的變化，植物器官依賴于局部和遠(yuǎn)距離的信號通路來協(xié)調(diào)整個植物水平的反應(yīng)，激素等是這些途徑的一部分信號物質(zhì)。植物生長發(fā)育過程中許多代謝活動的信號調(diào)節(jié)離不開氮素，植物以根系吸收同化利用，根系生長發(fā)育對植物養(yǎng)分和水分的吸收有很大的影響作用，并影響植物地上部分的干物質(zhì)重量[1-2]。因此，研究氮素參與娃娃菜根系形態(tài)塑造的作用機(jī)理，可以為進(jìn)一步研究氮素調(diào)控根系形態(tài)的分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)。【前人研究進(jìn)展】氮素水平和形態(tài)影響植物根系生長發(fā)育，低濃度氮素會刺激根伸長和側(cè)根發(fā)育，而高濃度氮素會對根生長產(chǎn)生抑制作用[3-4]。局部供銨可以促使維管系統(tǒng)中地上部 IAA積累并影響擬南芥?zhèn)雀扉L，而根尖部分積累的 IAA決定側(cè)根的發(fā)生，局部供硝可以促進(jìn)一級、二級側(cè)根的分支和伸長。IAA在根的伸長和側(cè)根起始中占主導(dǎo)地位，CTK可以協(xié)同IAA調(diào)控植物根系生長，而SA、ETH與ABA均表現(xiàn)為拮抗 IAA以達(dá)到根系調(diào)控的作用，其中乙烯會刺激植物生長素合成，抑制細(xì)胞延伸[5-8]。JA抑制植物幼苗葉片及主根伸長，又能通過影響細(xì)胞分裂和細(xì)胞伸長促進(jìn)側(cè)根和根毛產(chǎn)生及根毛分叉，其他激素如ETH通過調(diào)控JA達(dá)到抑制根伸長的目的[9-13]。氮素能引起內(nèi)源糖的變化[14]，控制擬南芥根系的伸長生長，而糖對植物根系生長的影響也是通過與植物激素互作產(chǎn)生的，如葡萄糖或蔗糖通過影響 IAA合成運輸?shù)耐緩接绊懼参锔瞪扉L生長[15-16]。氮素也能引起內(nèi)源 NO的形成，在根的生長發(fā)育中，硝酸還原酶產(chǎn)生的 NO依賴于硝酸鹽的濃度[17]，而外源高劑量的NO會使植物初生根長度縮短，促進(jìn)側(cè)根形成。研究表明，NO與H2O2共同參與IAA介導(dǎo)的萬壽菊外植體不定根發(fā)育，而過氧化氫調(diào)節(jié)植物生長并影響各種發(fā)育過程，包括根生長以及根的形成和發(fā)育[18-21]。生根相關(guān)酶中，PPO誘導(dǎo)植物生根，并催化IAA酚酸化合物，IAAO與PPO通過改變IAA水平調(diào)控根系生長，POD通過活性變化調(diào)控根原基形成過程中IAA的代謝[22-24]?！颈狙芯壳腥朦c】大量研究表明銨態(tài)氮和硝態(tài)氮能夠?qū)χ参锔敌螒B(tài)進(jìn)行調(diào)控，且兩種氮素對植物根系的形態(tài)調(diào)控作用不同[25-26]，但多數(shù)研究并未明確闡述不同濃度下單一氮素形態(tài)如何調(diào)控根系形態(tài)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以娃娃菜為試材，采用低、高濃度的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮營養(yǎng)液對娃娃菜進(jìn)行水培，觀察和測定單一氮素形態(tài)及水平對娃娃菜幼苗根系形態(tài)的影響，并從生理代謝水平研究兩種氮素形態(tài)對娃娃菜根系形態(tài)的調(diào)控機(jī)理，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中娃娃菜根系形態(tài)的調(diào)控提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

試驗于2018年6月至2019年4月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行。

1.1 供試材料

供試材料為娃娃菜（Brassica pekinensis，‘惠農(nóng) 金娃娃’），種子購于甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院種子市場。

1.2 試驗方法與設(shè)計

選取顆粒均勻、飽滿的種子，溫湯浸種后置于墊有潤濕濾紙的培養(yǎng)皿里，放在25℃黑暗條件下催芽20 h。待子葉長出后，生長條件設(shè)置如下：光周期12 h/12 h，溫度25℃/18℃（晝夜），濕度75%，光照143 μmol·m-2·s-1，蒸餾水培養(yǎng)至根長達(dá)到 4 cm 左右移至自制培養(yǎng)裝置（高45 mm、口徑120 mm、底徑85 mm）中處理，每盆9株，每個處理4盆。4種處理液設(shè)置如下：0.1 mmol·L-1NH4+（LA）、1.0 mmol·L-1NH4+（HA）、0.1 mmol·L-1NO3-（LN）和1.0 mmol·L-1NO3-（HN）。營養(yǎng)液分別用KNO3和NH4Cl配制，加入KCl使其溶液濃度與營養(yǎng)液濃度相同，以平衡離子。2 d更換一次營養(yǎng)液，處理8 d后采樣進(jìn)行各項指標(biāo)測定。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 根系形態(tài)參數(shù)的測定 娃娃菜活體根系從根原基處剪斷，根系掃描儀（型號 Epson Expression 11000XL）掃描根系圖片，WinRHIZO軟件分析得出總根尖數(shù)、總根長、總根體積和總根面積。

1.3.2 生理指標(biāo)的測定 銨態(tài)氮測定參照張婧的方法[27]；硝態(tài)氮的測定采用硝基水楊酸比色法；還原糖測定用3,5-二硝基水楊酸比色法；可溶性糖測定用蒽酮比色法；NO測定用Griess試劑法；H2O2測定用張小莉等[28]的方法；POD活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測定；PPO活性檢測用鄰苯二酚比色法；IAAO活性參考高俊鳳[29]的方法。

1.3.3 根系中內(nèi)源激素含量的測定 植物根系中的細(xì)胞分裂素類（CTK）、茉莉酸類（JA）、生長素（IAA）、乙烯前體1-氨基環(huán)丙烷羧酸（ACC）、脫落酸（ABA）、水楊酸（SA）采用同位素內(nèi)標(biāo)法，對含量進(jìn)行LC-MS/SM絕對定量分析。樣本制備方法、激素標(biāo)準(zhǔn)樣品以及LC-MS/MS定量分析方法均由上海中科新生命生物科技有限公司（www.aptbiotech.com）提供。

樣本采集以及制備：取新鮮植物根系采用冷生理鹽水洗滌去除樣品表面泥土或污染物，液氮中淬滅，-80℃保存，低溫下（干冰中）運輸至技術(shù)中心。每個組織樣本全部液氮研磨，混勻后稱取所需樣品，加入同位素內(nèi)標(biāo)，800 μL甲醇/水（4∶1，v/v）溶液，漩渦混合30 s，低溫超聲萃取20 min，-20℃孵育1 h，13 000 r/min，4℃離心20 min，取上清液，固相萃取，萃取液氮氣吹干，-80℃低溫保存待用。

LC-MS/MS絕對定量分析：采用UPLC反相色譜系統(tǒng)對樣本進(jìn)行分離，AB 5500Q-TRAP質(zhì)譜采集MRM模式數(shù)據(jù)一套。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用EXCEL 365和SPSS 26.0軟件對植物生理指標(biāo)、根系內(nèi)源激素與根系形態(tài)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析并做相關(guān)性分析，數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（n=3）表示，使用TBtools作相關(guān)性分析圖。

2 結(jié)果

2.1 氮素形態(tài)及濃度對娃娃菜幼苗根系形態(tài)的影響

由表1可知，相同氮素形態(tài)下，LN較HN分別顯著提高總根長、總根表面積、總根尖數(shù)43%、24%和50%。LN可增加根系體積，但相比HN差異不顯著。與HA相比，LA顯著增加總根長、總根體積、總根表面積和總根尖數(shù)（P＜0.05），分別提高了96%、73%、85%和45%。在同一氮素濃度下，HN與HA相比，能夠顯著增加總根長、總根表面積和總根體積（P＜0.05）；而 HA能夠增加總根尖數(shù)，但差異不顯著。LN與LA相比，能夠增加總根長、總根表面積；LA能夠增加總根體積和總根尖數(shù)，但差異均不顯著。

表1 氮素形態(tài)及濃度對娃娃菜幼苗根系形態(tài)的影響Table 1 Effects of nitrogen form and concentration on root morphology in mini Chinese cabbage seedlings

從圖1可直觀地看到4種處理下娃娃菜的根系形態(tài)，其中主根長表現(xiàn)為LN＞HN＞LA＞HA，一級側(cè)根長度也出現(xiàn)了相同的變化，說明硝態(tài)氮對主根和側(cè)根長度具有顯著的促進(jìn)作用，低濃度影響更加顯著，而低濃度銨態(tài)氮促進(jìn)根長作用與低濃度硝態(tài)氮相比不明顯。

圖1 不同處理下娃娃菜幼苗的根系形態(tài)Fig.1 Root morphology of mini Chinese cabbage seedlings under different treatments

2.2 氮素形態(tài)及濃度對娃娃菜幼苗根系銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、還原糖及可溶性糖的影響

從表2可以看出，8 d后不同處理根系組織中硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、還原糖以及可溶性糖含量差異明顯。LN處理下硝態(tài)氮和還原糖含量均高于其他處理，與 HN處理相比，根系硝態(tài)氮含量提高14.99%，但差異不顯著。還原糖含量提高55.81%，且在硝態(tài)氮的處理下， 娃娃菜根系硝態(tài)氮與還原糖水平整體高于銨態(tài)氮的處理，如LA處理硝態(tài)氮含量低于LN處理67.10%，差異顯著（P＜0.05）；LA處理相比 HA處理顯著提高娃娃菜根系還原糖含量 200%（P＜0.05）。銨態(tài)氮含量在LN處理與LA處理中相近，在HN處理與HA處理中也相近，高濃度氮素處理下娃娃菜根系銨態(tài)氮含量顯著高于低濃度處理，4種處理下還原糖含量變化與其類似。以上結(jié)果說明氮素營養(yǎng)對娃娃菜根系氮、糖含量影響是從其自身濃度高低來產(chǎn)生作用，低濃度氮素可能更利于娃娃菜根系糖類物質(zhì)的積累。

表2 氮素形態(tài)及濃度對娃娃菜幼苗根系銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、還原糖和可溶性糖含量的影響Table 2 Effects of nitrogen form and concentration on the content of ammonium nitrogen,nitrate nitrogen,reducing sugar and soluble sugar in root of mini Chinese cabbage seedlings

2.3 氮素形態(tài)及濃度對娃娃菜幼苗根系 NO含量及H2O2含量的影響

硝態(tài)氮處理下的娃娃菜根系NO和H2O2含量均顯著高于銨態(tài)氮處理（表3），氮素形態(tài)相同時，LN相比HN提高NO含量18.31%， H2O2降低了20.44%。LA相比HA提高NO和H2O2含量74.59%和13.58%，但差異均不顯著。氮素濃度相同時，LA處理NO含量比LN處理低73.68%，H2O2含量低40.98%，兩者差異顯著（P＜0.05）。HA處理NO和H2O2比HN處理分別低82.16%和58.66%，差異均顯著（P＜0.05）。由此可見，硝態(tài)氮處理娃娃菜會使其根系NO和H2O2的含量增多。

表3 氮素形態(tài)及濃度對娃娃菜幼苗根系NO含量及H2O2含量的影響Table 3 Effects of nitrogen form and concentration on NO and H2O2content in root of mini Chinese cabbage seedlings

2.4 氮素形態(tài)及濃度對娃娃菜幼苗根系生根相關(guān)酶活性的影響

氮素形態(tài)和濃度顯著影響娃娃菜根系生根相關(guān)酶的活性，由表4可以看出，硝態(tài)氮處理下的POD活性和IAAO活性低于銨態(tài)氮處理下的酶活性。其中，LN處理下POD酶活性低于HN處理55.04%，HA處理下POD酶活性最高。PPO酶活性在LA處理下最低，低于HA處理56.41%，在HN處理時最高，高于LN處理 50.93%，差異均顯著（P＜0.05），硝態(tài)氮處理下的PPO活性高于銨態(tài)氮處理。IAAO酶活性在HA處理高于LA處理34.98%，LN處理最低，低于HN處理 16.39%，差異均顯著（P＜0.05）。說明銨態(tài)氮對POD和IAAO酶活性有顯著促進(jìn)作用，而硝態(tài)氮更加有利于PPO酶活性。

表4 氮素形態(tài)及濃度對娃娃菜幼苗根系生根相關(guān)酶活性的影響Table 4 Effects of nitrogen form and concentration on the activities of root-related enzymes in root of mini Chinese cabbage seedlings

2.5 氮素形態(tài)及濃度對娃娃菜幼苗根系激素含量的影響

4種處理下IPR、tZR、tZ含量出現(xiàn)了顯著差異，且銨態(tài)氮處理下的整體細(xì)胞分裂素含量高于硝態(tài)氮處理，低濃度氮素效應(yīng)更好。LA處理IPR、tZR、tZ含量分別高于HA處理78.03%、37.25%和40.44%。雖然cZR、IP和cZ含量數(shù)值略有不同，但均未有顯著差異（表5）。

表5 氮素形態(tài)及濃度對娃娃菜幼苗根系細(xì)胞分裂素含量的影響Table 5 Effects of nitrogen form and concentration on the content of cytokinin in root of mini Chinese cabbage seedlings

LA處理和HA處理的娃娃菜根系茉莉酸類激素含量顯著高于LN處理和HN處理，12-OPDA含量以LA處理最大，高于HA處理55.18%，差異顯著（P＜0.05）。LA與HA相比，JA與JA-ILE均無顯著差異，但在銨態(tài)氮處理下，低濃度銨態(tài)氮對茉莉酸類激素促進(jìn)效果更佳。IAA、SA、ACC和ABA含量呈現(xiàn)在HN處理和LA處理中較高，且除ABA外，其他3種激素在HN處理與LA處理中的含量顯著高于另外兩個處理（P＜0.05）。IAA含量在HN處理中最大，LA高于HA處理93.79%。HA處理的SA含量低于LA處理54.09%，HN處理高于LN處理26.89%，差異顯著（P＜0.05）。氮素形態(tài)一致時，乙烯前體ACC含量表現(xiàn)為HN比LN處理高51.58%。濃度相同時，HN高于HA處理37.75%，LA高于LN處理22.54%，差異顯著（P＜0.05）。4種處理ABA含量均無顯著差異（表6）。

表6 氮素形態(tài)及濃度對娃娃菜幼苗根系JA類激素、IAA、SA、ACC和ABA含量的影響Table 6 Effects of nitrogen form and concentration on JA,IAA,SA,ACC and ABA content in root of mini Chinese cabbage seedlings

2.6 娃娃菜根系各物質(zhì)與根系形態(tài)參數(shù)的相關(guān)性分析

根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果（圖1），總根表面積與總根長、總根體積呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）?？偢L與還原糖呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），說明在娃娃菜根系生長發(fā)育中，還原糖在娃娃菜根系伸長生長的過程中起到了重要作用。12-OPDA為茉莉酸前體，結(jié)果顯示根尖數(shù)與 12-OPDA呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），表明在娃娃菜根系側(cè)根生長發(fā)育過程中茉莉酸作用顯著，根尖數(shù)與可溶性糖也呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。其他生理指標(biāo)與根系形態(tài)的相關(guān)性如下圖所示。

圖2 根系生理指標(biāo)與根系形態(tài)參數(shù)的相關(guān)性關(guān)系Fig.2 Correlation between root physiological indexes and root morphological parameters

3 討論

3.1 植物根系氮吸收及影響氮吸收的因素

根系吸收的主要氮素形態(tài)是銨態(tài)氮與硝態(tài)氮，根系形態(tài)的建成與氮素形態(tài)相關(guān)[30]，銨態(tài)氮可以直接被植物根系利用而硝態(tài)氮多數(shù)被運輸?shù)角o葉中才被利用[31]。硝態(tài)氮在植物根系建成過程中，可以有效促進(jìn)植物根系的伸長生長，作用顯著大于銨態(tài)氮，但銨態(tài)氮處理下植物含氮量高于硝態(tài)氮處理[26]，擬南芥中銨態(tài)氮供應(yīng)能引起高度分枝短根的出現(xiàn)[32]，也能刺激根系生長素積累[6]，這與本研究中娃娃菜根系在不同氮素形態(tài)下生長發(fā)育的結(jié)果相一致。大量研究已表明，植物中的 NO、H2O2、糖、激素等都是信號物質(zhì)以調(diào)節(jié)植物體內(nèi)生理穩(wěn)態(tài)。以植物基本營養(yǎng)之一的氮素為研究目標(biāo)，在不同形態(tài)和水平氮素條件下對這些物質(zhì)含量變化進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，單一氮素形態(tài)和水平并不是單獨在植物根系的生長發(fā)育中產(chǎn)生作用，而是與多種信號物質(zhì)共同作用的結(jié)果，其中，糖、NO、H2O2和激素等都參與植物根系形態(tài)構(gòu)建[33-35]。

3.2 植物中糖類物質(zhì)參與氮素對娃娃菜根系的調(diào)控

植物根系吸收水分和營養(yǎng)物質(zhì)后，通過光合作用生成糖，在植物的生長發(fā)育中，糖既能促進(jìn)細(xì)胞的碳和能量代謝，還能像激素一樣作為信號物質(zhì)參與并調(diào)控植物開花、衰老以及根系的生長發(fā)育，以及控制與植物生長和代謝有關(guān)的不同基因的表達(dá)，但需要與其他必須營養(yǎng)相結(jié)合，如氮、磷等[36-37]。氮素形態(tài)影響植物體內(nèi)糖的變化并參與植物根系形態(tài)的建成是植物調(diào)控根系形態(tài)的一種方式，植物幼苗葉片感受光刺激后子葉光合作用產(chǎn)生的糖經(jīng)韌皮部運輸?shù)礁?，通過抑制根尖分生區(qū)的長度調(diào)節(jié)主根生長[38-39]，且糖在調(diào)節(jié)植物根系生長過程中是通過影響IAA的運輸來產(chǎn)生作用的。因此，氮素影響植物根系生長發(fā)育過程中，首先是根系吸收氮素運輸?shù)降厣喜糠?，并引起植物對糖類物質(zhì)的合成，然后糖又從地上部運輸?shù)礁狄餓AA運輸并以此來調(diào)控根系生長。本研究中，低氮條件下的還原糖含量高于高氮下的含量，而且無論何種氮素形態(tài)，低氮條件下娃娃菜根系總根長均大于高氮條件下的總根長，說明不同氮素濃度也參與植物根長的調(diào)節(jié)過程。

3.3 植物激素及NO等參與娃娃菜根系形態(tài)的調(diào)控

眾多激素中，生長素在根系生長發(fā)育中起著非常重要的作用，其生物合成、運輸和信號傳遞都會影響側(cè)根的形成與主根的伸長，可以影響植物根系生長方向和形態(tài)建成[40-41]。生長素介導(dǎo)的側(cè)根生長受氮素影響，局部銨供應(yīng)會刺激根系維管系統(tǒng)中由地上部運輸而來的生長素積累，以促進(jìn)側(cè)根的出現(xiàn)，并建立高度分枝的根系，而局部的硝供應(yīng)可以顯著促進(jìn)根的伸長[6]。黃秀等[42]的研究表明，在 0—0.8 mmol·L-1的低濃度銨態(tài)氮下，水稻根系對銨態(tài)氮有高親和吸收效應(yīng)，而在銨態(tài)氮濃度大于 1.0 mmol·L-1后，水稻根系生長受到限制。楊娜[43]也在擬南芥的研究中發(fā)現(xiàn)，低濃度的銨態(tài)氮與低濃度的生長素共同作用可以協(xié)同促進(jìn)側(cè)根發(fā)生，0.1 mmol·L-1的銨態(tài)氮可以增加側(cè)根密度，而0—1 mmol·L-1硝態(tài)氮顯著促進(jìn)側(cè)根伸長生長。本研究中硝態(tài)氮促進(jìn)根系伸長生長作用顯著，尤其是在低濃度處理時，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示低濃度銨態(tài)氮也能夠明顯促進(jìn)娃娃菜總根長，而且在不同處理下內(nèi)源生長素含量出現(xiàn)了差異，表明氮素濃度和含量影響生長素調(diào)控娃娃菜根系形態(tài)，但生長素濃度是否也響應(yīng)了不同的調(diào)控作用，具體響應(yīng)機(jī)制有待進(jìn)一步探究。茉莉酸類物質(zhì)能夠促進(jìn)側(cè)根生長，提高根毛密度和長度，并且是與銨態(tài)氮協(xié)同工作以增強(qiáng)側(cè)根的發(fā)生[44-45]，筆者在試驗中發(fā)現(xiàn)隨著銨態(tài)氮濃度升高，娃娃菜根系茉莉酸減少，而高濃度硝態(tài)氮處理中茉莉酸含量高于低濃度處理中的含量，且12-OPDA與根尖數(shù)正相關(guān)，說明氮素營養(yǎng)參與娃娃菜內(nèi)源茉莉酸對其根系形態(tài)的調(diào)控，正如氮素營養(yǎng)響應(yīng)生長素調(diào)控娃娃菜根系一樣。植物激素并不能單一的產(chǎn)生作用，它們形成了一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育過程，包括對根系形態(tài)的調(diào)控。生長素能調(diào)節(jié)乙烯的合成，有研究表明生長素促進(jìn)根毛生長是通過內(nèi)源乙烯途徑，而內(nèi)源乙烯的拮抗作用又抑制了銨態(tài)氮對側(cè)根生長的刺激[44,46]。細(xì)胞分裂素類激素通過負(fù)向調(diào)控與生長素共同調(diào)控植物根系形態(tài)結(jié)構(gòu)[47-48]，其中，CRZ對主根有促進(jìn)作用[49]，水楊酸作為植物防御激素可以通過阻斷IAA信號系統(tǒng)抑制根內(nèi)細(xì)菌侵蝕，從而抑制側(cè)根形成[5]，植物體內(nèi)脫落酸可以調(diào)節(jié)主根生長，也可以抑制側(cè)根生長[18,50]，試驗中 4個處理下脫落含量變化不大，在娃娃菜生長發(fā)育前期調(diào)控作用可能不明顯。激素等信號物質(zhì)可以對植物根系形態(tài)進(jìn)行協(xié)同調(diào)控，但是他們的作用取決于氮素形態(tài)和水平，并且協(xié)同不同氮素形態(tài)和水平共同產(chǎn)生作用，氮素營養(yǎng)響應(yīng)激素調(diào)控植物根系生長發(fā)育的機(jī)理仍有很大的研究空間。IAAO通過氧化生長素使其在植物體內(nèi)保持穩(wěn)定的水平，生長素水平與IAAO、POD和PPO都有關(guān)[51-52]，但其活性不能作為判斷生根的必要條件，生根與生長素相對含量有關(guān)，生長素受到限制時，側(cè)根受到硝態(tài)氮的刺激而降低，說明硝態(tài)氮參與植物生根調(diào)節(jié)[53]。本試驗中，銨態(tài)氮處理下的娃娃菜根內(nèi)IAAO的活性明顯更高，生長素含量較低，促進(jìn)生根。在生根過程中PPO活性也會升高，促使酚類物質(zhì)再與生長素結(jié)合生成生根復(fù)合物，加速生根[54]。硝態(tài)氮與銨態(tài)氮處理下的植物POD活性相差不大，均有利于植物POD活性的增加，不會隨著濃度的增加而變化，試驗中IAAO變化趨勢與POD一致，與已有研究相符[49]。

NO可以誘導(dǎo)植物根系伸長[10]，其產(chǎn)生與硝態(tài)氮處理有關(guān)，參與硝酸鹽調(diào)控植物根系生長[53]。NO可能調(diào)控生長素來調(diào)控乙烯前體 ACC合成乙烯以控制植物根系生長，其作為信號物質(zhì)可以誘導(dǎo)水楊酸的合成，而水楊酸可以激活植物NO合成途徑[12,55]。H2O2對植物而言也是一種信號物質(zhì)，參與植物的各種生物和非生物性壓力的反應(yīng)，少量H2O2參與野生型擬南芥根毛的形成，也與側(cè)根的生成有關(guān)[18,56]。

本研究中，由于4種處理下銨態(tài)氮和硝態(tài)氮變化規(guī)律不像其他指標(biāo)一樣，導(dǎo)致相關(guān)性分析結(jié)果出現(xiàn)偏差，但根據(jù)植物吸收銨態(tài)氮與硝態(tài)氮的規(guī)律[57-58]，4種處理下硝態(tài)氮與銨態(tài)氮含量變化如下所述：植物根系吸收硝態(tài)氮后，大部分硝態(tài)氮在根際硝酸還原酶（NR）作用下還原為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽又在亞硝酸還原酶（NiR）的作用下還原為銨態(tài)氮，使植物根系中銨態(tài)氮含量上升，所以 LN處理下還原量較少，HN處理下還原量較多，出現(xiàn)了本研究的結(jié)果。同理，根系吸收銨態(tài)氮后，大部分可以直接被同化產(chǎn)生氨基酸，而轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的只有很少一部分，因此，LA處理下硝態(tài)氮含量極低，銨態(tài)氮含量較高，HA處理下硝態(tài)氮含量較LA處理下高，銨態(tài)氮含量極高。

4 結(jié)論

氮素營養(yǎng)不僅從形態(tài)上影響娃娃菜根系的生長，而且濃度不同產(chǎn)生的作用也有差異。兩種形態(tài)氮素調(diào)控娃娃菜根系形態(tài)的過程中，低濃度氮素作用更加顯著；還原糖與根長最具相關(guān)性，茉莉酸前體 12-氧植物二烯酸（12-OPDA）與根尖數(shù)相關(guān)性最強(qiáng)。低濃度硝態(tài)氮（LN）影響娃娃菜根系中還原糖的含量以增加娃娃菜根系長度；而低濃度銨態(tài)氮（LA）影響 12-OPDA，從而增加娃娃菜側(cè)根數(shù)量。