二. 植物营养

氮

• NO₃^-转运受体NRT1.1拥有多种NO₃^-信号传感机制 150525

       2015年，《Nature》系列期刊的新成员《Nature Plants》刊登了一篇题为《Multiple mechanisms of nitrate sensing by Arabidopsisnitrate transceptor NRT1.1》的研究。拟南芥NRT1.1（NO3-转运蛋白基因）除了促进植株获取硝酸盐外，还起到调控NO₃^-同化作用基因的表达，调节根系结构等多种作用。本文研究了NRT1.1基因的两个关键残基（P492和T101）突变后对植株在功能及表型上的影响，证明NRT1.1可以激发拟南芥对不同环境所产生反应的独立信号通路。

       

NMT潜在创新应用：

       2013年，中国学者报道了在低NO₃^-条件下，NRT2.1的表达与乙烯的合成信号形成一个负反馈回路，并且利用非损伤微测技术（NMT）检测了NRT2.1突变体在不同浓度NO₃^-的环境中，植株根部NO₃^-的流速（Zheng, D., et al.Plant Cell Environ. 2013,36(7): 1328-1337.）。NRT1.1作为NRT1家族中唯一的双亲和性转运体，其突变后植株对NO₃^-吸收速率的改变，以及这一改变与功能和表型之间的联系，亟待探索。

       Bouguyon E, et al. Multiple mechanisms of nitrate sensing by Arabidopsis nitrate transceptor NRT1.1.Nature Plants. 2015, 1(3): 15015.

• 过多施用氮肥或导致镉大米的出现 161010

       2015年年底，浙江理工大学熊杰副研究员与中国水稻所陶龙兴研究员合作，在Environmental and Experimental Botany（2016, 122: 141-149）上发文阐述了高NO₃^-环境导致水稻植株Cd积累上升的机理。研究使用旭月非损伤微测技术（Non-invasive Micro-test Technology，NMT），检测了水稻根部Cd²⁺吸收量的动态变化。

       农业生产中，常使用高浓度硝态氮提升水稻产量，但高浓度硝态氮对水稻Cd富集的影响知之甚少。研究观察了水稻在0、1倍浓度、2倍浓度NO₃^-溶液中，水稻植株内NO₃^-、Cd、Fe的含量变化，Cd²⁺吸收量的动态变化以及Fe/Cd转运体的相对表达量。

       30 μM Cd²⁺环境下，水稻根部分生区（距根尖200 μm）、成熟区（距根尖500 μm）对Cd²⁺的实时吸收量。结果显示，随着培养环境中NO₃^-浓度的升高，伸长区吸收Cd²⁺的速率也相应增加。表明施用过多的硝态氮会提升水稻对Cd的吸收、积累，但水稻Cd中毒现象没有加重。结合基因表达结果发现，高浓度硝态氮通过提升OsIRT1的表达从而使得水稻Cd吸收的增加。

       

       图注：0、2.86、5.72（mM）NO₃^-条件下，水稻根部伸长区的Cd²⁺吸收速率

       上述结果提示我们，过度的使用硝态氮化肥，除了增加环境负担外，还可能导致水稻籽粒Cd积累的增加，引发粮食安全问题。

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