高粱分泌硝化抑制物对羟基苯丙酸与质子泵的关系研究
硝化作用是导致农田氮素损失的一个重要原因,自然界中一些植物根系能分泌抑制土壤氨氧化细菌的物质,统称为生物硝化抑制剂.高粱根系分泌的对羟基苯丙酸(简称MHPP),具有很好的抑制效果.为了研究MHPP的分泌机制,本实验用铵态氮与硝态氮两种不同氮素形态水培高粱幼苗,在一定时间内收集根系分泌物.将根系分泌物通过高效液相色谱法(HPLC)测定其中的MHPP含量,通过微量滴定法测定氢离子含量.同时,将根系采样后,用两相法分离根系细胞膜,测定质子泵活性.结果表明,在铵态氮营养下,高粱分泌MHPP的速率在3.52 μmol g“d“左右,而硝态氮营养下几乎不分泌MHPP.在铵态氮营养下,根系分泌氢离子的速率为16.49μmol g“d1,而硝态氮营养下没有氢离子的分泌.而且,随着根系分泌物收集液中铵离子浓度的增加,也促进了根系分泌MHPP和氢离子的速率.因此,铵态氮营养促进了根系分泌MHPP.进一步研究发现,虽然在表观上MHPP的分泌受氮素形态影响,但是在这一过程中MHPP分泌与氢离子的分泌速率是偶合的.而细胞分泌氢离子是由细胞膜上质子泵活性决定的.因此,本实验结果发现,MHPP的分泌实质上是通过根系细胞膜质子泵活性来调控的:在没有氮源的情况下,只要通过壳梭孢菌素(Fusicoccin)或钒酸盐(Vanadate)改变质子泵活性就可以影响MHPP的分泌.所有实验数据的统计结果发现,MHPP分泌与质子分泌之间的比例大约为1:4,且相关系数r=0.98.因此,铵态氮营养下高粱根系大量分泌生物硝化抑制剂MHPP在一定程度上是由于铵离子的吸收刺激了质子泵活性提高所引起的,这也是防止根际铵态氮被氧化、提高氮素利用率的一个重要生理机制.
高粱、生物硝化抑制剂、细胞膜质子泵
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S143.1+6(肥料学)
国家自然科学基金;新世纪优秀人才支持计划;国家级大学生创新创业训练计划项目
2015-07-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
620-627
