第66期--pH影响植物的氮营养吸收

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pH影响针叶树和大豆根尖区域的NH4+,NO3-和质子流速

根际的pH影响植物营养的吸收和积累,也影响微生物的活性,矿化的速率,离子的交换。胞外的pH影响质膜和周围环境之间的电势差,进而影响细胞膜上H+-ATPase的数量和活性,这些将会影响到无机氮的运输。NH4+和NO3-转运的机制在不同pH条件下不同,目前的模型认为氮的吸收通过低亲和转运系统(LATS)和高亲和转运系统(HATS),这两个转运系统与质子密切相关。

2010年,加拿大的科学家使用非损伤微测技术研究了针叶树和大豆根部NH4+和NO3-在pH影响下的吸收过程。许多种针叶树生长在酸性土壤中,但是他们对NH4+和NO3-的喜好有很大差异,并且pH影响氮素的吸收。测定了根部不同部位(根尖,距离根尖端5mm、10mm、20mm和30mm处)的NH4+、NO3-和质子流速,测定条件为50μM和1500μM的NH4NO3,pH为4和7。在大豆和扭叶松中,pH7时质子外流,但是pH4时质子内流。花旗松根尖后面都出现质子外流,花旗松能够在低pH下保持NH4+的吸收,可能与保持质子的外流相关,这种质子外流使植物能更好地适应酸性土壤。在这三种材料中,NO3-的吸收在中性pH下最大,特别是在高氮中,因此,氮浓度是决定在合适的pH时氮吸收的主要因素。

在花旗松和大豆中,氮素的吸收在1500μM中比50μM的NHH4NO3中大,但是质子流图谱在每个物种中不同。这种离子流的结果提供了氮素在空间和时间上吸收的模式,说明了植物具有不同的营养吸收机制。

关键词:高亲和转运系统(HATS, high-affinity transport system);低亲和转运系统(LATS, low-affinity transport system);非损伤微测技术(MIFE);氮(N, nitrogen)

参考文献:Hawkins BJ and Robbins S. Physiologia Plantarum, 2010, 138: 238-247.

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图注:花旗松、大豆和扭叶松在不同NH4NO3和不同pH条件下H+、NH4+和NO3-的流速图。

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