調(diào)控作物硝態(tài)氮代謝和利用的研究進(jìn)展

李?yuàn)?沈成波

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210095)

目前,大量施用化肥成為提高作物產(chǎn)量的主要手段,氮肥用量約占化肥施用總量60%左右,成為作物最主要的肥料來源[1]。氮是作物所需的最重要的礦質(zhì)營養(yǎng)元素之一,也是限制作物生長發(fā)育和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。植物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的組分,如蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素、酶、維生素和生物堿等,都離不開氮的參與,其對(duì)植物的生命活動(dòng)具有重要作用。缺氮將導(dǎo)致農(nóng)作物生長發(fā)育受限,最終減產(chǎn)。因此為了追求作物產(chǎn)量的提高,自20世紀(jì)60年代以來,全球氮肥的施用量急劇上升,1900—2013年氮肥使用量增加了8倍左右[2],然而大量施用氮肥并沒有促進(jìn)作物產(chǎn)量的大幅度提升,相反,盲目施用大量氮肥不僅對(duì)作物有毒害作用,而且還會(huì)導(dǎo)致作物氮肥利用效率(nitrogen use efficiency,NUE)下降。大量施用氮肥,增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入,提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本,不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展,而且還會(huì)引起一系列的環(huán)境問題,如空氣、土壤、水體質(zhì)量下降,溫室氣體排放等[3]。因此,在作物產(chǎn)量仍需提高的大背景下,如何減少氮肥用量,提高氮肥利用效率,對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源、增產(chǎn)增效、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

近20年來,從植物中分離鑒定出的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)運(yùn)體大致被分成了4類,分別為NRT1(nitrate transporter 1)、NRT2(nitrate tansporter 2)、CLC(chloride channel)和 SLAC1/SLAH(slow Anion channel/slow anion channel homolog);其中NRT1和PTR(peptide transporter)蛋白家族合稱為NPF(NRT1 PTR family)。

2.1 鈣信號(hào)

2.2 磷酸化

2.3 晝夜節(jié)律

2.4 pH

2.6 轉(zhuǎn)錄因子

3 水稻氮肥利用效率差異

4 總結(jié)與展望