玉米对氮素形态的反应及机制研究进展

【目的】硝态氮(NO_(3)^(−)-N)和铵态氮(NH_(4)^(+)-N)是植物从土壤中吸收的两种主要无机氮形态。玉米属于典型的旱地作物,通常认为NO_(3)^(−)-N是其主要的氮素吸收形态。然而,也有研究表明,与供应NO_(3)^(−)-N相比,供应NH_(4)^(+)-N更有利于玉米的生长。因此,目前为止对于玉米氮源偏好并无一致的结论。本文总结了不同环境下玉米的氮源偏好表现,以及其控制NO_(3)^(−)-N和NH_(4)^(+)-N吸收的基因家族。阐明玉米根系发育、碳氮代谢、光合作用、矿质元素吸收和抗逆性等生理过程对两种氮素形态的响应,以期为玉米的氮素高效利用与氮肥优化管理提供指导。【主要进展】玉米氮源偏好受外界环境的影响,土壤pH被认为是主要的影响因素之一。玉米在酸性环境下喜NO_(3)^(−)-N,碱性环境下更喜NH_(4)^(+)-N。相比单一氮素形态,适宜的铵硝配比更有利于玉米氮素的吸收和产量的提高。在玉米基因组中,负责编码高亲和力硝酸盐转运系统基因NRT2有4个,低亲和力硝酸盐转运系统基因NPF有79个,高亲和力铵盐转运系统基因AMT有8个,低亲和力铵盐转运系统基因AMF1有两个。NO_(3)^(−)-N和NH_(4)^(+)-N不仅作为养分资源,同时作为信号因子参与调控玉米的根系发育、碳氮代谢、光合作用、矿质元素吸收及抗逆性。【展望】为进一步提高玉米氮肥利用效率,明确氮素形态影响玉米生长发育和生理过程的机制,需要在以下几方面重点展开研究:深入挖掘玉米吸收、转运NO_(3)^(−)-N和NH_(4)^(+)-N的分子机制;探索NH_(4)^(+)-N与NO_(3)^(−)-N混合施用促进玉米生长的机理;开展氮素形态对玉米生长及产量影响的大田验证试验。