水稻根系细胞膜质子泵在氮磷钾养分吸收中的作用
水稻营养吸收与生长发育的生物学机制研究
水稻营养吸收与生长发育的生物学机制研究水稻作为世界上最重要的农作物之一，在我国的种植面积和产量都占据着重要的地位。
而水稻作为一种典型的禾本科植物，其生长发育与营养吸收机制也备受关注。
在这篇文章中，我们将探讨水稻营养吸收与生长发育的生物学机制研究。
1. 水稻根系对营养元素的吸收水稻的根系是吸收营养元素的主要器官，其吸收能力直接关系到水稻的生长发育和产量。
水稻根系对各种营养元素的吸收，都涉及到不同的生物学机制。
1.1 水稻根系对氮素的吸收氮素是植物生长所需的重要元素之一。
水稻能够通过根系吸收氨态氮、硝态氮和有机氮等多种形态的氮素。
其中，水稻通过根毛吸收氨态氮，通过质膜转运法吸收硝态氮，并且在根系质膜上有专门的蛋白质参与其中。
1.2 水稻根系对磷的吸收磷是植物生长所需的重要元素之一。
水稻主要通过根毛吸收磷，磷的吸收速度与根系表面积、根毛数量等因素有关。
而且，在磷贫缺环境下，水稻根系会分泌出一些有机酸，使磷元素以可溶性的形式存在，提高其吸收效率。
1.3 水稻根系对钾的吸收钾是植物生长所必需的元素之一，对提高水稻的抗逆性和产量都有着重要作用。
水稻主要通过根毛吸收钾元素，其吸收速度与根系表面积、根毛数量等因素有关。
同时，水稻在根系时会分泌出一些物质，来促进钾元素的吸收。
2. 水稻生长发育的生物学机制水稻的生长发育中，除了营养元素的吸收外，还涉及到以下几个生物学机制。
2.1 水稻的生长素调节生长素是调节植物生长发育的关键激素之一，在水稻生长发育中起着重要的作用。
水稻的叶片、茎、根等各部位都能合成生长素，而其生长素的合成和分泌与水稻的生长状态有关。
2.2 水稻光合作用的生物学机制光合作用是水稻生长发育的重要生物学机制之一。
通过光合作用，水稻能够将阳光能转化成化学能，供给自身的生长发育。
而水稻的光合作用主要发生在叶片内部的叶绿体中，且叶绿体数量和叶绿素含量与其光合作用效率有关。
2.3 水稻分生组织发生的生物学机制分生组织是水稻生长发育中的重要生物学机制之一，直接决定了水稻的有效穗数和产量。
氮磷钾肥施用时对水稻产量形成与养分吸收的影响的开题报告
氮磷钾肥施用时对水稻产量形成与养分吸收的影响的开题
报告
一、研究背景
氮磷钾是植物生长必需的三大营养元素，它们在水稻的生长发育过程中具有重要的作用。
适量的氮磷钾肥料施用能够促进水稻的根系生长，提高养分吸收效率，增加
植株对环境的适应能力，提高产量及品质。
目前，随着我国水稻生产的不断推广和发展，氮磷钾肥料在生产中的施用量也日益增加。
但是，氮磷钾肥料的不适当使用却可能会对土壤产生负面影响，如土壤酸化、养分流失等，同时也会增加农业生产成本，降低经济效益。
因此，如何合理地施用氮
磷钾肥料，既能保持良好的产量效益，又能减轻对环境的影响，是当前亟待解决的问题。
二、研究目的
本研究将以水稻为研究对象，通过对不同氮磷钾肥料配比下，水稻产量形成及养分吸收情况的分析，旨在探究氮磷钾肥料对水稻生长发育的影响，并为水稻产量的提
高提供科学依据。
三、研究内容
1.建立不同氮磷钾配比的施肥实验，测定不同施肥处理下水稻的生长情况、产量及品质。
2.通过对不同氮磷钾肥料组分下的养分吸收情况的研究，探究氮磷钾肥料的营养效应，以及不同组分之间的相互作用机制。
3.分析不同氮磷钾肥料配比对土壤环境的影响，如酸化程度、养分流失等，并提出相应的减缓措施。
四、预期成果
1.明确不同氮磷钾肥料配比对水稻产量形成与养分吸收的影响；
2.揭示氮磷钾肥料组分之间的相互作用机制；
3.提出合理的氮磷钾肥料施用方案，实现“高产、高效、高质”的水稻生产目标。
水稻吸收磷的机理
水稻吸收磷的机理水稻是世界上最重要的粮食作物之一，其生长和发育需要大量的磷元素。
磷是构成DNA、RNA和ATP等生命分子的关键元素，对水稻的生长和产量起着重要的调控作用。
水稻吸收磷的机理主要分为两个过程：根际磷素释放和磷素吸收。
首先，根际磷素释放是指土壤中磷素从固定态转化为可供水稻吸收利用的态。
土壤中的磷素主要以无机磷形式存在，如磷酸盐、磷酸根离子等。
水稻根际区域的酸化作用可以促进磷酸盐的溶解，使其从固定态释放出来。
此外，水稻根系分泌的有机酸和酶类也能加速土壤中磷素的释放，增加磷素的有效性。
磷素吸收是指水稻根系对土壤中磷素的吸收过程。
水稻根系通过根毛和根细胞表面的吸收器来吸收磷素。
根毛是水稻根系的重要器官，其具有较大的表面积和高度分化的细胞壁，能够增加磷素吸收的表面积和吸收速率。
根毛表面的吸收器主要是磷酸载体蛋白，它能够选择性地吸收磷酸根离子，并将其转运到根细胞内。
在根细胞内部，磷素还需要通过细胞膜上的转运蛋白进一步转运到细胞质中。
磷素在细胞质中主要以磷酸甘油形式存在，并参与到各种生物代谢过程中。
此外，水稻根系还能通过菌根共生和根际微生物的作用增加磷素的吸收效率。
菌根共生是指水稻根系和某些真菌形成共生关系，真菌通过菌丝吸收土壤中的磷素，然后将其转运给水稻根系，提高磷素的利用效率。
根际微生物可以通过分解有机物和磷酸酶的活性增加土壤中磷素的有效性，促进水稻对磷素的吸收。
总的来说，水稻吸收磷的机理主要包括根际磷素释放和磷素吸收两个过程。
根际磷素释放是土壤中磷素从固定态转化为可供水稻吸收利用的态，而磷素吸收则是水稻根系对土壤中磷素的吸收过程。
水稻通过根毛和根细胞表面的吸收器来吸收磷素，并通过细胞内的转运蛋白将其转运到细胞质中参与生物代谢。
此外，菌根共生和根际微生物也可以增加水稻对磷素的吸收效率。
这些机制的理解将有助于优化水稻的磷素供应，提高水稻的产量和品质。
浅析北方水稻对氮肥的吸收与利用
浅析北方水稻对氮肥的吸收与利用北方水稻对氮肥的吸收与利用是指在北方地区水稻种植过程中，水稻对施用的氮肥进行吸收和利用的过程。
氮肥是水稻生长的重要营养元素，对提高水稻产量和品质起到至关重要的作用。
本文将从水稻对氮肥的吸收途径、影响水稻对氮肥的吸收和利用的因素以及提高水稻对氮肥的吸收和利用效率等方面进行分析。
水稻对氮肥的吸收主要通过根系进行，根系通过吸收土壤中的氮元素并运输到地上部分供给水稻生长需要。
水稻根系对氮元素的吸收受土壤理化性质、根系形态结构和氮肥施用方式等因素的影响。
水稻根系对土壤中的氮元素吸收受土壤理化性质的影响较大。
土壤的pH值、有机质含量、土壤粘粒含量等都会影响水稻根系对氮元素的吸收。
一般来说，土壤pH值在6-7之间，有机质含量适宜且土壤疏松透气的条件下利于水稻根系对氮元素的吸收。
水稻根系形态结构的健全性对氮元素的吸收和利用也具有重要影响。
水稻根系的发育良好，根系长度长，根毛丰富，可以增加水稻根系对氮元素的吸收面积和吸收能力，提高水稻对氮肥的吸收效率。
氮肥施用方式也会影响水稻对氮肥的吸收和利用。
北方水稻主要采用基肥追肥的施肥方式，即在水稻移栽时施用部分氮肥作为基肥，然后在生育期适时追施一部分氮肥作为追肥。
合理施肥方式能够提高水稻对氮肥的吸收和利用率，减少氮素的损失和排放。
影响水稻对氮肥吸收和利用的因素有很多，主要包括氮肥的施用量、氮肥的配比、土壤水分状况、氮素的形态和土壤微生物等。
氮肥的施用量对水稻对氮肥的吸收和利用有直接影响。
适量的施氮量能够提高水稻根系对氮肥的吸收和利用效率，促进水稻生长和产量的提高。
过量施肥会造成氮素的浪费和土壤污染，对环境造成负面影响。
氮肥的配比也会影响水稻对氮肥的吸收和利用。
不同生育阶段对氮肥的需求不同，追肥时应根据水稻生育期的需要进行合理的氮肥配比。
适时添加缺少的营养元素可以提高水稻对氮肥的利用效率。
土壤水分状况对水稻对氮肥的吸收和利用也具有重要影响。
水稻生长期间，土壤湿度适宜有利于水稻根系对氮肥的吸收。
水稻怎样吸收养分 水稻吸收养分的基本规律.doc
水稻怎样吸收养分水稻吸收养分的基本规律水稻所获得的养分大部分是通过根系的吸收获得的，根部营养使作物获得高产的前提与保证。
那么水稻是怎么通过根吸收养分的呢，水稻吸收养分又有怎样的规律？水稻怎样吸收养分一、根部吸收养分的过程1、通过交换吸附将离子吸附在根部细胞表面。
所谓交换吸附是指根部细胞表面的正负离子（主要是细胞呼吸形成的CO2和H2O生成H2CO3再解离出的H+和HCO3-）与土壤中的正负离子进行交换，从而将土壤中的离子吸附到根部细胞表面的过程。
2、离子进入根部内部通过质外体途径进入根部内部，质外体是指水稻体内由细胞壁、细胞间隙、导管等所构成的允许矿物质、水分和气体自由扩散的非细胞质开放性连续体系。
离子经质外体运送至内皮层时，由于有凯氏带的存在，离子（和水分）最终必须经共质体途径才能到达根部内部或导管。
这使得根系能够通过共质体的主动转运及对离子的选择性吸收控制离子的运转，共质体是指植物体内细胞原生质体通过胞间连丝和内质网等膜系统相联而成的连续体，溶质经共质体的运输以主动运输为主。
3、离子进入导管离子经共质体途径最终从导管周围的薄壁细胞进入导管。
二、影响水稻根系吸收矿质元素的因素1、土壤温度土壤温度过高或过低，都会使根系吸收矿物质的速率下降。
高温（如超过40℃）使酶钝化，影响根部代谢，也使细胞透性加大而引起矿物质被动外流。
温度过低，代谢减弱，主动吸收慢，细胞质粘性也增大，离子进入困难。
同时，土壤中离子扩散速率降低。
2、土壤通气状况根部吸收矿物质与呼吸作用密切有关。
土壤通气好，增强呼吸作用和ATP的供应，促进根系对矿物质的吸收。
3、土壤溶液的浓度土壤溶液的浓度在一定范围内增大时，根部吸收离子的量也随之增加。
但当土壤浓度高出此范围时，根部吸收离子的速率就不再与土壤浓度有密切关系。
此乃根细胞膜上的传递蛋白数量有限所致。
而且，土壤溶液浓度过高，土壤水势降低，还可能造成根系吸水困难。
水稻吸收养分的基本规律水稻正常生长发育所必需的营养元素有碳、氢、氧、氮、磷、钾、硅、钙、镁、硫、铁、锌、锰、铜、钼、硼等。
水稻根系对氮素吸收的影响与机制
水稻根系对氮素吸收的影响与机制水稻是我国重要的作物之一，而氮素是高产优质水稻的关键元素之一。
水稻根系对土壤的氮素吸收有着关键的影响，因此研究水稻根系对氮素吸收的机制具有重要意义。
水稻根系的特点水稻根系发育快、生长旺盛，能在较短时间内迅速探测到氮素的存在。
同时，由于水稻根系纤细细长，能够充分利用土壤的空隙，扩大吸收表面积。
水稻在不同的生长期，其根系的发育和分布也不同，如 3 月安蒂尔夏平小麦的时候，水稻根也相应地向下延伸，进入深层土壤。
水稻的氮素吸收机制水稻通过不同的途径吸收氮素，根据氮素的形态可以将其分为有机氮和无机氮。
有机氮主要来自于微生物、根际土壤、植物残体等降解物，而无机氮则是直接来自于土壤中的铵盐和硝酸盐。
水稻吸收氮素主要是通过根系上的根毛进行吸收，根毛是指根的表面长出的一些特化细胞。
在根毛的表面，通过激活膜上的氨基和羧基等功能组分，在水的作用下将氮素转化为氨（NH3）或氢氧根（NO3-），从而进入到植物细胞，这是水稻吸收行为的主要部分。
有研究显示，土壤中氮素的吸收是受外部因素的控制，如土壤中季节性气候变化、土壤温度、微生物活动等均能影响水稻根系对氮素的吸收能力。
水稻根系对氮素吸收的影响机理水稻根系对氮素吸收的影响机理主要分为以下几个方面：(1)根系表面积的增加。
水稻根系能够采取碎屑或残余的养料物质，进一步增加根系表面积。
(2)根系发育和分布的变化。
水稻在不同的生长期，其根系的发育和分布也不同，例如在生长初期，根系主要分布在土表层，但在生长后期，则向深处探测，更多地吸收深层土壤中的氮素。
(3)根毛数目和分布的数量变化。
水稻在根表面形成大量且有规律的根毛，进一步加强水稻对氮素的吸收，其中现有研究表明，根毛数量的变化能够在一定程度上改变氮素的吸收倍增。
综上所述，水稻根系对氮素的吸收是多因素互相作用的结果，只有在综合考虑生态环境、水肥管理、根系发育等方面，才能更有效地提高水稻对氮素等重要营养元素的吸收利用，提高水稻的产量和质量。
水稻氮磷高效吸收与利用的特征及机制研究进展
刘 星，邓仕文，陈英龙，等．水稻氮磷高效吸收与利用的特征及机制研究进展［Ｊ］．江苏农业科学，２０２４，５２（５）：１－１１．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２４．０５．００１水稻氮磷高效吸收与利用的特征及机制研究进展刘 星１，邓仕文１，陈英龙１，李荣凯１，戴其根１，２［１．江苏省作物遗传生理重点实验室／江苏省作物栽培生理重点实验室／江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心／农业农村部盐碱土改良与利用（滨海盐碱地）重点实验室／扬州大学水稻产业工程技术研究院，江苏扬州２２５００９；２．扬州大学教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室／扬州大学农业科技发展研究院，江苏扬州２２５００９］ 摘要：水稻是我国主要的粮食作物，氮磷等化学肥料对于水稻产量形成具有重大作用。
近年来我国水稻生产面临着产量增长迟缓、肥料及水分投入大、利用率低等问题，提高水稻对氮磷的高效吸收和利用，不仅是解决当前农业生产中面临的重大科学问题和技术难题的重要措施，也是构建农业面源污染防治体系、实现水稻可持续发展和绿色高效生产的重要途径。
水稻氮磷高效吸收和利用涉及多个生理过程和信号通路，包括氮磷的吸收、转运、同化、再分配和发育响应等。
然而，目前已经初步研究了这些生理过程，并通过优化栽培措施提高氮磷效率；近年来利用水稻丰富的种质资源和现代分子生物技术，鉴定了多个氮磷高效基因位点，揭示了其调控作用的分子机制，成功培育了一批氮磷高效的水稻品种，为氮磷高效育种改良提供了有效的手段。
氮磷高效吸收、利用的生理过程和分子机制取得了一系列重要进展。
然而，目前水稻氮、磷高效的调控网络和关键过程尚不明确，氮磷协同高效的机制也未确定。
因此，氮磷高效利用需要从以下５个方面深入研究：（１）揭示水稻氮磷高效的形成网络机制与关键过程，进一步阐明如何实现氮磷高效；（２）探究氮、磷之间的协同机制，以降低肥料投入和减少环境污染；（３）分析氮磷高效利用的多信号调控网络，构建氮磷高效的适配机制；（４）加强水稻与环境不同界面的互作研究，建立适宜不同地区的氮磷高效机制；（５）通过改良水稻自身氮磷吸收及利用效率，建设稻田面源污染修复体系，改善农业面源污染及环境修复。
水稻对氮素吸收利用的调控机制
水稻对氮素吸收利用的调控机制水稻是我国的主要粮食作物之一，也是全球最重要的粮食作物之一。
每年全球种植的水稻总量达到4.2亿公顷以上，此外，水稻也是农业产业链中的重要组成部分。
因此，研究水稻对氮素的吸收利用及相关调控机制具有重要的意义。
1.水稻对氮素的吸收氮素是植物生长所必需的一个元素，能够促进植物生长和提高产量。
水稻对氮素的吸收主要通过根系进行，氮素主要以硝酸盐和铵盐的形式被吸收。
水稻根系吸收氮的方法主要有两种:一种是主动吸收，在这种方式下，氮离子以主动转运的方式进入根细胞，并在根细胞内转化为氨基酸，然后向上输送到茎和叶子中；另一种是被动吸收，这种方式下氮离子通过根细胞间隙和根头细毛被吸收。
2.水稻对氮素的利用水稻对氮素的利用主要以生物碳和生物氮的形式进行。
生物碳主要是指水稻将氮作为能量源来利用的过程，而生物氮则是指水稻将氮作为植物细胞分裂和生物合成的重要元素。
水稻对氮素的利用能力和株型有很大的关系，一些株型较高的品种通常具有更强的氮素利用能力。
此外，水稻在不同的生长阶段对氮素的吸收和利用也有明显的差异。
一般来说，水稻在生育初期和生育中期对氮素的需求较大，而在后期则较少。
3.水稻对氮素的吸收利用是受到多种因素调控的，这些因素包括土壤环境、植物内部调控和外部环境的影响。
3.1 土壤环境土壤的氮素含量是影响水稻对氮素吸收能力的主要因素之一。
当土壤中氮素含量过低时，水稻的吸收利用能力会大幅下降。
同时，土壤的酸碱度也会影响氮素的吸收和利用能力，过酸或过碱的土壤会对水稻的生长产生负面影响。
3.2 植物内部调控心脏叶素、叶绿素和蛋白质等物质的生成需要大量的氮素，并且在生长过程中水稻会发生不同程度的氮素代谢。
这些代谢过程很大程度上是由植物内部调控机制所控制的，包括基因的表达和蛋白质合成等。
3.3 外部环境影响外部环境的变化也会对水稻对氮素吸收利用产生影响，如气候、水分、光照等因素都会影响水稻的生长和氮素的吸收利用。
氮磷钾对水稻产量构成的作用如何
氮磷钾对水稻产量构成的作用如何首先，氮是水稻生长发育过程中不可或缺的元素之一、氮是构成植物生物分子，如蛋白质、核酸和氨基酸等的基本组成元素，对促进水稻的生长和发育具有重要作用。
氮元素的供应足够，能够加速水稻的生物合成过程，促进其光合作用和养分吸收利用效率的提升，从而增加光合产物的合成量和转运能力。
这将有助于水稻提高产量，并促使产穗数量和籽粒数量的增加。
氮肥适量的施用，能够促进生长期早期的叶数增加，增加冠层光合作用面积，提高光合产物的输出，为籽粒的形成提供充足能量和物质基础。
然而，如果氮肥的施用量过多或不均衡，可能导致营养过剩，影响水稻的产量构成，使株高增加、分蘖增多、生长过于繁茂，使水稻表现出拔高倒伏，导致产量降低。
其次，磷是水稻生长发育过程中的另一重要元素。
磷是构成植物DNA、RNA和ATP等能量分子的必需元素，对植物生理活性、生长和发育过程有着重要的调控作用。
磷在水稻的生长过程中参与光合作用、呼吸代谢等关键的生理代谢过程，对激活和稳定酶系统有着重要的促进作用。
在水稻的生物转化过程中，磷参与能量代谢和物质转运，调节碳水化合物的呼吸和转化，从而增加籽粒的形成。
磷元素的不足会限制水稻根系的生长发育，降低土壤养分的吸收能力，影响水稻根系的活跃度，还会抑制花芽的分化和发育，造成产量下降。
因此，在水稻栽培中，适量补充磷肥可促进水稻根系的发育，提高养分的吸收能力，增加光合产物的转录和转运，加快籽粒的形成速度，最终提高水稻的产量。
再者，钾是水稻生长发育过程中另一个重要的元素。
钾是水稻生理代谢、生长和发育所必需的元素，钾离子参与了植物的许多生理和代谢过程，如光合作用、离子调节、糖类和脂类代谢等。
钾元素的供应充足，对于促进水稻的根系生长和发育，增加光合产物的转录和输出，提高植株的抗逆能力，有着重要的作用。
钾肥适宜的施用量可以增加水稻的抗穗数、穗粒尺寸和单粒重，促进籽粒的形成和充实，最终提高水稻的产量。
综上所述，氮、磷、钾对水稻的产量构成具有重要的作用。
氮、磷、钾对水稻的生理作用
氮、磷、钾对水稻的生理作用水稻一生需要吸收多种元素，各种元素的量之间需要有一个适当的比例才能协调生长。
氮、磷、钾中任何一种元素不足都将导致作物生长发育异常和产量降低。
由最小养分定律可知，这种亏缺的元素便成为生产中的障碍因子，成为施肥时首要解决的问题。
另外，在稻株及产量构成中，氮、磷、钾有其自身元素特性，水稻对氮、磷、钾利用也有其生物特性，因此如何使磷、钾肥与氮肥协调平衡是水稻取得高产的重要因素。
氮、磷、钾的施用配合得好，就能互相促进；配合不好，就会互相制约。
为了夺取水稻高产，既要增施氮肥，又要增施磷肥和钾肥，以充分满足水稻对氮、磷、钾肥的需要。
1.氮对水稻的生理作用在各种营养元素中氮素对水稻生育和产量的影响最大，水稻不同生育期和器官氮素含量不同。
一般茎叶中的含量约为1%~4%，穗中含量为1%~2%。
蛋白质是生命的基础物质，氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的16%~18%。
水稻体内的核酸、磷脂、叶绿素及植物激素，某些维生素如维生素B1、维生素B2、维生素B6等重要物质也都含有氮，所以氮素在维持和调节水稻生理功能上具有多方面的作用。
氮素供应适宜时根部生长快，根数增多，但施用过量反而抑制稻根生长。
氮素能明显促进茎叶生长和分蘖原基的发育，所以植株体内含量越高，叶面积增长越快，分蘖数越多。
氮素还与颖花分化及退化有密切关系，一般适量施用氮素能提高光合作用和形成较多的同化产物，促进颖花的分化并使颖壳体积加大，从而增加颖果的内容量，而提高谷重。
缺氮症状通常表现为叶色失绿、变黄，一般先从下部叶片开始。
缺氮会阻碍叶绿素和蛋白质合成，从而减弱光合作用和影响干物质生产。
严重缺氮时细胞分化停止，多表现为叶片短小，植株瘦弱，分蘖能力下降，根系机能减弱。
氮素过多时叶片拉长下披，叶色浓绿，茎徒长，无效分蘖增加，植株过度繁茂，致使透光不良，结实率下降，成熟延迟，加重后期倒伏和病虫害的发生。
2.磷对水稻的生理作用水稻茎叶中磷的含量一般为0.4%~1.0%，穗部含磷量比较高，在0.5%~1.4%之间。
水稻营养元素吸收与调控的生物学基础
水稻营养元素吸收与调控的生物学基础水稻是全球最重要的粮食作物之一，它为人类提供了主要的食物来源。
而水稻营养元素的吸收和调控是水稻生长发育和产量形成的关键过程。
一、水稻土壤中的营养元素水稻从土壤中吸收的主要营养元素包括氮、磷、钾、镁、锰、铁、锌、铜等。
其中，氮元素是水稻生长发育所必需的主要元素，磷、钾、镁等也是水稻正常生长所必需的元素。
而锰、铁、锌、铜等微量元素虽然仅需要极少量，但对于水稻的生长发育也是必不可少的。
二、水稻对营养元素的吸收水稻在生长发育过程中通过根系吸收土壤中的营养元素。
这些营养元素的吸收量和类型取决于土壤的养分含量和生长阶段的需要。
而水稻根系的吸收能力也会随着生长发育的不同而发生变化。
水稻对氮元素的吸收能力特别强，大约有50%的氮元素来自于土壤中的氮化合物（例如氨、硝酸盐等），而另外50%则来自于土壤中的有机氮。
而水稻对磷、钾、镁等元素的吸收则主要依靠植株根系吸收。
三、水稻内部营养元素的转运水稻内部营养元素的转运涉及到根系、叶片、茎及籽粒等部位之间的运输。
在水稻的生长发育过程中，营养元素需要从吸收部位到达各分布部位，以满足其能量需求和生长发育需要。
水稻内部营养元素的转运主要依赖于根系与茎的连通性。
在水稻根系内部，营养元素会通过“根突”这样的细胞结构运输到茎部。
然后，营养元素会通过茎部的特殊组织——韧皮部，进入到叶片及籽粒等目的地。
在叶片中，营养元素可以直接参与光合作用，并在经过代谢后被重新分配至其他部位。
四、水稻内部营养元素的调控水稻内部营养元素的调控是由一系列生物学机制控制的。
这些机制包括激素、基因表达、信号转导、代谢调控等。
这些生物学机制可以协调地调控水稻内部营养元素的吸收、转运和合理分配，以促进其生长发育和产量形成。
激素是一类重要的水稻内部营养元素调控因子。
例如，植物生长素可以促进植株的早期生长阶段，而赤霉素则可以调节植株的生长和发育。
此外，脱落酸和乙烯等植物激素对水稻内部营养元素的调控也有比较重要的作用。
氮、磷、钾对水稻产量构成的作用如何
过量的磷供应会导致土壤 酸化、重金属污染等问题 ，对水稻的生长和品质产 生负面影响。
钾对水稻生长发育的影响
钾是植物体内许多酶的活化剂，可以 促进碳水化合物的代谢和转运，提高
植物的抗逆性和抗病能力。
在水稻生长过程中，适量的钾供应可 以促进茎叶和根系的生长，增加叶绿 素的含量，从而促进光合作用和干物
质的积累。
THANKS
感谢观看
过量的氮供应会导致植株徒长、抗逆 性下降、病虫害发生增加等问题，反 而会降低水稻的产量和品质。
磷对水稻生长发育的影响
磷是核酸、磷脂等生物大 分子的组成元素，对于细 胞的构建和生命活动具有 重要作用。
对于水稻来说，磷是影响 其生长发育、产量和品质 的重要营养元素之一。
在水稻生长过程中，适量 的磷供应可以促进根系发 育、提高植株的抗逆性和 增加结实率。
磷对水稻产量的影响
01 磷与氮的代谢
适量的磷供应可以促进氮的代谢，提高水稻叶片 的叶绿素含量和光合作用效率，从而增加产量。
02 磷与碳水化合物的代谢
磷参与碳水化合物的代谢过程，可以促进光合作 用的产物向籽粒转运，从而提高千粒重和产量。
03 磷肥施用时期
磷肥作基肥一次性施用，一般在整地时与有机肥 一起翻入土中作基肥，或与氮肥一起作种肥施用 。
在水稻生长过程中，氮、磷、钾的吸收和利用对水稻的 生长发育、产量和品质起到关键作用。
研究目的
01
探讨氮、磷、钾对水稻产量构成的影响，包括单 位面积穗数、每穗粒数和千粒重等方面。
02
分析不同营养元素对水稻不同生长阶段的作用和 影响，以期为提高水稻产量和品质提供理论依据
。
研究意义
通过研究氮、磷、钾对水稻产量构成的影响，有 助于了解水稻生长过程中的营养生理特点，为制 定合理的施肥方案和提高水稻产量提供科学依据 。 对于指导农业生产中合理施肥、提高水稻产量和 品质、保障粮食安全具有重要意义。
水稻根系氮素吸收机制研究
水稻根系氮素吸收机制研究水稻作为世界上最重要的粮食作物之一，其生长环境条件对于产量和品质至关重要。
而水稻对于氮素的需求较高，因为氮素对于其生长发育具有重要的促进作用，同时也对于粮食品质产生影响。
因此，研究水稻的氮素吸收机制，已经成为农业科学领域的重要课题之一。
水稻的根系是吸收氮素的主要部位。
但是，水稻的根系结构比较简单，其吸收氮素的效率相对于其他作物也相对较低。
因此，深入研究水稻根系氮素吸收机制，对于提高水稻产量和品质，具有重要的意义。
水稻根系氮素吸收机制的研究从两个方面展开，一方面是研究水稻根系中氮素的运输和积累机制，另一方面则是研究影响水稻根系氮素吸收的因素。
一、水稻根系中氮素的运输和积累机制水稻的根系主要由根冠和根系组成，其中，根冠为主要的吸收部位。
在水稻的根系中，氮素主要以氨基酸和游离氮的形式存在，通过根冠特殊的细胞膜、主被子叶和根冠之间的联合运输，完成了从土壤中吸收氮素的过程。
在这个过程中，具有调控作用的植物激素和一些营养物质也扮演着重要的角色。
例如，植物激素IAA能够促进水稻根系吸收氮素的速度和数量，而吡咯酸则能促进氨基酸的运输和累积。
另外，与其他作物不同的是，水稻根系中氮素的积累主要依赖于根冠和根系之间的氮素转化作用。
水稻根冠中的一些特殊细胞能够将吸收的氮素以氨基酸的形式转化并储存在细胞内。
而根系部位则通过释放胡萝卜素类化合物来促进氨基酸的储存。
二、影响水稻根系氮素吸收的因素1.水分状况水稻作为一个水生作物，其生长状况与水的供应密切相关。
水分缺乏会降低水稻根系中氮素的吸收速度和数量，从而影响植株的生长发育和粮食产量。
2.土壤酸碱度土壤酸碱度是影响水稻根系氮素吸收的重要因素之一。
当土壤酸化时，氮素的有效性会降低，从而影响水稻根系的氮素吸收。
3.施肥量和施肥方式适量的氮肥施用能够提高水稻的产量和品质，但过量的施肥则会造成氮素的浪费和环境污染。
而不同的施肥方式也会影响水稻根系的氮素吸收效率。
水稻营养吸收过程的分子机制
水稻营养吸收过程的分子机制水稻的营养吸收是指通过根系吸收土壤中的营养物质，并将其转运到植物体内，在植物生长和发育过程中发挥重要的作用。
水稻的营养吸收过程涉及多种营养元素，其中主要包括氮、磷、钾、钙、镁、硫等。
水稻根系对于营养吸收具有重要的作用。
水稻的根系主要分为原生根和侧根两部分。
原生根发育早，只在水稻的幼苗期发挥吸收作用，而侧根发育较晚，在整个生育期都起到吸收和转运营养元素的作用。
水稻的根系具有较多的细根，通过细根表面的根毛来吸收土壤中的养分。
根毛的形成主要受到植物激素以及土壤中营养元素的调控。
水稻的营养吸收过程主要涉及以下几个分子机制：1.植物根系的吸附和解吸：水稻根系通过分泌根部分泌物，吸附土壤中的离子营养。
这些分泌物包括有机酸、鞣质以及细菌等，通过分泌这些物质来溶解土壤中难溶的无机磷、锰和铁等离子，加速其吸收。
根系还能通过运输蛋白，将吸收的营养物质转运到植物体内。
2.营养元素的吸收机制：水稻根系通过根毛表面的根毛细胞来吸收土壤中的营养元素。
根毛细胞是根毛的基本结构单位，通过根毛细胞表面的细胞壁和细胞膜来选择性吸收离子。
根毛细胞表面的跨膜蛋白质包括离子通道、离子转运体和离子泵等，起到选择性吸收、转运和排泄离子的作用。
这些跨膜蛋白质能够识别和结合特定的离子，通过跨膜蛋白质的打开和关闭调控水稻对不同营养元素的吸收。
3.营养元素的转运机制：水稻内外转运蛋白在根系和地上部组织中起到重要的作用。
根系的转运蛋白主要是ATP结合盒转运蛋白家族，能够调节离子的进入和出去。
地上部组织的转运蛋白则负责将营养元素从根系输送到其他组织和器官，如叶片、茎等部分。
这些转运蛋白能够在不同的组织和细胞之间进行协同和调控，确保水稻植物体内的营养元素分配和利用的平衡。
总之，水稻的营养吸收过程是一个复杂的生物化学过程，涉及到根系的吸附和解吸、根毛细胞的选择性吸收、营养元素的转运等多个分子机制。
这些机制的协同作用，促进了水稻对土壤中营养物质的高效吸收和利用，进而保证了水稻的正常生长发育和丰产。
水稻营养元素吸收及利用机制研究
水稻营养元素吸收及利用机制研究水稻是中国主要的粮食作物之一，也是全球主要的粮食作物之一。
在全球人口增长和粮食需求的背景下，提高水稻产量对于解决粮食安全问题至关重要。
水稻的营养元素吸收及利用机制研究是提高水稻产量的关键。
一、水稻吸收营养元素的途径水稻吸收营养元素主要通过根系吸收和叶面喷施两种途径。
1. 根系吸收水稻的根系具有很强的吸收能力，能够吸收土壤中的各种营养元素。
水稻的根系主要分为胚根、生长点根和系根。
胚根是种子萌发后的第一根根，主要起支撑作用，对营养元素吸收贡献不大。
生长点根是水稻的主根，能够吸收较深处的养分。
系根主要分布在浅层土壤中，是水稻的吸收根。
2. 叶面喷施在水稻生长期间，通过叶面喷施营养元素也可以有效地提高水稻的产量。
喷施的养分质量应该高，浓度应该适宜，如果浓度过高对水稻会造成伤害。
常用的叶面喷施肥料有氮、磷、钾、铁、锌等。
二、水稻吸收营养元素的机制水稻吸收营养元素的机制与其他植物相似，包括扩散、活性转运和被动转运三种途径。
1. 扩散在土壤溶液中，营养元素的浓度较高，高浓度的养分依靠浓度梯度进行简单的扩散传输，被吸附在根表面的离子也会被扩散传输到根部内。
氮、磷、钾等离子的吸收主要依靠扩散机制。
2. 活性转运活性转运是指植物细胞对离子进行选择性吸附、转运的过程。
该过程需要膜蛋白通道的参与，在细胞膜的植物根毛部位发挥重要作用。
例如，钙离子需要ATP 酶驱动的转运通道进行吸收。
3. 被动转运被动转运是指植物细胞对离子进行简单的吸附和通过细胞壁的小孔进行传输。
小孔的大小通常在1-10 nm之间，由于离子的大小和电荷不同，在不同的小孔中的传输速度也有所不同。
例如，沉积在植物根壤界面的一些非离子型营养元素主要通过被动转运进行吸收。
三、水稻利用吸收的营养元素的机制水稻吸收营养元素就是把这些元素吸收到植物体内，然后进行转化和利用。
水稻吸收的营养元素主要包括氮、磷、钾、钙、镁、铁、锌等元素。
1. 氮的利用机制氮是构成蛋白质和核酸的重要元素，也是影响水稻产量的重要因素。
水稻养分吸收和转运研究
水稻养分吸收和转运研究水稻作为一种重要的粮食作物，在全球的农业中占据着重要的地位。
随着人口的增长和经济的发展，对粮食的需求和要求也越来越高。
然而，水稻的生长过程中，养分的吸收和转运一直是制约产量的主要因素之一。
因此，水稻养分吸收和转运的研究一直受到农业科学家和农民的广泛关注。
一、水稻生长过程中主要养分吸收和转运机制水稻幼苗生长需要的养分主要来自土壤，主要包括氮、磷、钾等元素。
其中，氮元素是水稻幼苗生长的关键因素，不仅对增加产量有重要作用，而且会影响谷粒品质。
磷和钾虽然需求量不如氮那么大，但也对水稻生长起着不可或缺的作用。
水稻根系是幼苗吸收养分的主要器官，养分通过根的表面吸附或穿过细胞膜进入根内，再通过根尖细胞的吸收和转运进入植株体内。
水稻中主要的离子吸收通道包括根毛和根尖细胞表面的离子通道、细胞内的迅速响应钾离子通道和慢响应钙离子通道等。
同时，水稻中还存在着许多离子转运蛋白，主要有锌转运蛋白 OsZIP1、镁转运蛋白 OsMGT1、磷转运蛋白 OsPT11等等。
这些离子转运蛋白功能不同，但都会对水稻养分的吸收和转运产生重要影响。
二、影响养分吸收的因素土壤环境对水稻养分吸收和转运有着重要影响。
例如，土壤pH值偏低、土壤型偏轻、缺乏有机质和肥力较低的土壤都会影响水稻的正常生长和产量。
一些残留的化肥或农药也可能对水稻养分吸收产生不良影响。
此外，栽培管理措施也会影响水稻养分吸收的效果。
比如在种植过程中，适当地使用钾肥将有利于提高产量和品质。
而氮肥的使用则需要根据具体情况采用不同的方式和周期，否则容易导致氮肥的浪费和对环境的污染。
三、目前的研究进展和创新点目前，对于水稻养分吸收和转运的研究主要集中在以下几个方面。
1. 养分转运蛋白的鉴定和功能研究离子转运蛋白在水稻中的功能十分复杂，各有不同的作用。
因此，对离子转运蛋白进行鉴定和功能研究也是水稻养分吸收和转运的重要研究方向之一。
2. 养分吸收与代谢途径的研究养分代谢是影响水稻产量和品质的重要因素之一。
水稻根系氮素吸收和利用的调控机制
水稻根系氮素吸收和利用的调控机制水稻是我国主要的粮食作物之一，其产量的高低直接关系到国家的粮食安全。
而水稻的生长发育不仅仅受光照、温度等环境因素的影响，还受到氮素的供应和利用的调控。
水稻根系对氮素的吸收和利用有着独特的机制，研究它的调控机制对于提高水稻的氮素利用效率具有重要意义。
水稻的根系是吸收水、养分和提供机械支持的重要器官，它的生长状况直接影响到水稻对氮素的吸收能力。
水稻的根系具有较强的侵入力和伸长力，能够穿透土壤并吸收养分。
根系的发育受到内源激素的调控，其中生长素和细胞分裂素对根系的伸长和分枝有重要的影响。
此外，植物根系的发育也受到外源氮素的调节，适宜的氮素浓度可以促进根系的生长和发育，增加根系对氮素的吸收能力。
水稻通过根系吸收到的氮素主要以硝态氮和铵态氮的形式存在。
其吸收和利用涉及到根系对氮素的吸收、转运、吸收速率以及根系细胞内氮素的转化和使用等重要过程。
水稻根系对硝态氮和铵态氮的吸收有着不同的调控机制。
在缺氮条件下，水稻的硝态氮吸收速率会增加，这主要是通过提高硝酸还原酶活性和硝酸还原酶基因表达水平来实现的。
而在高氮条件下，水稻根系对硝态氮的吸收速率会下降，这可能与硝态氮抑制硝酸还原酶基因表达和硝酸还原酶活性有关。
水稻根系对铵态氮的吸收和利用也具有一定的调控机制。
铵态氮主要通过根毛吸收，然后转运到根部或地上部。
根毛对铵态氮的吸收速率与外源铵态氮浓度密切相关，当外源铵态氮浓度较高时，根毛的吸收速率会降低。
此外，水稻对铵态氮的利用也与根系细胞内的铵态氮转化有关。
铵态氮转化主要涉及到谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶等关键酶的活性和基因表达水平。
研究表明，在铵态氮过剩的条件下，水稻的谷氨酰胺合成酶活性和基因表达水平会下降，从而影响谷氨酸合成，降低氮素利用效率。
综上所述，水稻根系对氮素的吸收和利用受到多种调控机制的影响。
这些调控机制包括内源激素、氮素浓度和外源氮素形态等环境因素对根系生长和发育的影响，以及根系对硝态氮和铵态氮的吸收速率、转化和利用的调节。
水稻根系的作用及促根生长技术措施
水稻根系的作用及促根生长技术措施作者：王建辉来源：《吉林农业·下半月》2013年第11期摘要：在水稻生长发育的田间管理过程中，人们往往只注重地上部茎叶及果实的生长状态，而忽视地下部根系的生长。
地上部茎叶及花和果实的生长发育，必须是在根系吸收土壤中水分、养分的基础上实现的。
根系生长强大，活力强，吸收水肥多，地上部生长就能好，才能获得高产。
反之，就生长弱，导致减产。
俗话说“根深叶茂”就是这个道理，所以在水稻生产中要重视根系的保护和培养。
关键词：水稻根系；吸收机能；促根措施中图分类号： S35 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2013）-22-39-11 根系的生长及分布水稻是须根系作物，分为种子根和不定根。
种子根分为初生根或胚根，不定根为次生根或冠根。
一般单株水稻的不定根有200条左右，根系发达的可达1000条。
拨节后，靠近地表面1～2节可生长出和地表几乎平行的许多浮根（表根）。
根在土壤中的分布为拨节前根系主要在土壤表层进行横向生长，呈扁椭圆形。
拨节后根系向土壤的深层进行纵向生长。
根系生长的深度与耕作层的深浅，肥力条件等有关。
若耕作层比较浅，土质粘重，水肥充足则根系生长浅，反之，若耕作层比较深，土质疏松，水肥不足，则根系生长深。
一般90%以上的根系在表土层20厘米以内的范围。
水稻根的顶端有生长点，根尖和根毛是根系吸收养分和水分的主要部位。
2 根系的吸收机能土壤中的水肥是依靠根系吸收的。
从土壤中吸收水肥的多少，主要取决于三条：一是须根的长短和数量；二是每一条根上根毛的数量（根毛越多，根的吸收面积越大）；三是根的活性。
须根的数量多，每条须根上着生的根毛多，根的活性就强，则吸收水肥总量就大；反之，吸收的量就少。
水稻在抽穗后一般不再发生新根，因此根的数量，是靠生育前期决定的，特别是分蘖期更是根系的旺盛生长期。
可见，要使水稻在后期还能继续吸收较多的水肥，在栽培管理上，既要在前期打好根系数量的基础，又要设法在后期减缓根系衰老和死亡进程，以维持一定的须根数量和较强的活性，使水稻在生育后期保持强大的根系。
水稻营养分吸收转运分子的功能分析
水稻营养分吸收转运分子的功能分析在人类的饮食结构中，水稻是不可或缺的粮食之一。
水稻中含有丰富的营养成分，如蛋白质、碳水化合物、维生素和矿物质等，这些成分的吸收，转运是由特定的分子来实现的。
本文将对水稻营养分吸收转运分子的功能进行分析。
一、氮元素的转运水稻在生长过程中需要大量的氮元素来保证其健康生长，而水稻吸收下来的氮元素需要通过转运分子进行转运。
水稻中具有转运功能的分子主要是氮素稳定化膜转运蛋白(NRT)系列。
这一系列的转运蛋白可以将土壤中的氮元素从根系吸收到植株体内，并在植株体内进行运输。
其中，NRT1和NRT2这两种蛋白分别负责对无机氮和有机氮元素的吸收。
二、磷元素的转运磷元素也是水稻生长过程中必须的营养元素之一。
而水稻能够吸收土壤中的无机磷元素，从而进行健康生长的同时，也主要是靠转运分子的作用。
水稻中压力适应PP2C基因家族的表达与磷转运有关。
其中磷转运蛋白IPS1(Iron Regulated Transporter1-like Protein)通过对土壤中的无机磷元素分子进行选择性通道运输，从而确保磷元素的充分的吸收和转运。
三、钾元素的转运钾元素在水稻生长过程中也是不可或缺的元素之一。
而水稻吸收和转运钾元素也是需要受到转运蛋白的作用。
作为水稻维持生长的钾元素转运蛋白家族，KUP、AKT和HAK等转运蛋白对钾离子的吸收有着重要作用。
此外，还有一种特殊的转运蛋白LCT1，它可以将土壤中的氨基酸和碳水化合物元素转化为能量，从而增强水稻细胞对钾元素的吸收和运输速度。
四、铜元素的转运铜元素在水稻维持生长和代谢液平衡的重要性不言而喻。
而水稻中铜元素的转运离不开转运蛋白的帮助。
水稻中主要有两种转运蛋白可以靠把铜元素从土壤中吸收到植株中，分别是OsCOPT1和OsCOPT5。
其中，OsCopt1能够将Cu+、Ag+、Cu2+和Zn2+元素进行转运，而OsCopt5的转运作用与OsCOPT1基本相同，都是通过钙离子进行转运的。
水稻根系细胞膜质子泵在氮磷钾养分吸收中的作用
水稻根系细胞膜质子泵在氮磷钾养分吸收中的作用许飞云;张茂星;曾后清;朱毅勇【摘要】Rice is an important staple crop in China.The yield of rice is closely related to the uptake of plant nutrients. As the major essential elements,nitrogen,phosphorus and potassium,their transport across the plasma membrane is critical for the nutrient absorption efficiency.The plasma membrane H +-ATPase actively drives H + outside the plant cells.Thus the proton gradient across the plasma membrane not only builds up the membrane potential but also forms the proton motive force for the transport of various nutrients.This review illustrates the mechanism of plasma mem-brane H +-ATPase of rice roots involved in the uptake of nitrogen,phosphate and potassium to provide more strategies for improving the nutrition use efficiency.%水稻是我国最重要的粮食作物，其产量的形成与养分的吸收密切相关。
氮、磷、钾是植物最重要的三种营养元素，它们在根系的吸收和转运直接影响养分的利用效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
虽然钾肥的有效性 比 较 高,但 是 钾 肥 的 施 用 往 往 被 忽视.在我国近三 十 多 年 的 农 业 生 产 中,由 于 片 面 追求高产而过量施 肥,已 经 导 致 了 水 体 富 营 养 化 等 严 重 的 环 境 污 染 问 题 . 因 此 ,如 何 合 理 施 肥 ,提 高 养 分利用率是目前急需关注的问题.
H＋ 浓 度 梯 度 ,建 立 膜 电 位 ,并 形 成 质 子 驱 动 力 ,从 而 为 各 种 养 分 离 子 的 跨 膜 运 输 提 供 动 力 . 本 文 综 述 了 近 年 来 关 于 水 稻 根
系 细 胞 膜 质 子 泵 在 铵 态 氮 、磷 酸 盐 和 钾 离 子 吸 收 中 的 作 用 机 理 ,为 水 稻 养 分 利 用 效 率 的 提 高 提 供 理 论 依 据 .
XUFeiＧyun１,ZHANG MaoＧxing１,ZENG HouＧqing２,ZHU YiＧyong１,∗
(１Collegeof Resourcesand EnvironmentalSciences,Nanjing AgriculturalUniversity,Nanjing２１００９５,China;２Collegeof Life and Environmental Sciences, Hangzhou Normal University, Hangzhou ３１００３６,China; ∗Corresponding author,EＧmail: yiyong１９７３＠njaue．duc．n)
１０７
形 式 通 过 一 类 Amt/MEP/Rh 的 水 通 道 蛋 白 运 输 . [５] 硝酸盐与磷酸盐两种阴离子分别通过细 胞 膜 上的硝转运蛋白和磷转运蛋白运输 . [６] 钾的吸 收 通 常是由钾离子通道 进 行,但 在 钾 浓 度 极 低 的 情 况 下 主要通过钾 转 运 蛋 白 进 行 运 输 . [７Ｇ８] 养 分 离 子 跨 膜 运输过程可以归纳 为 两 大 类:阳 离 子 的 吸 收 是 顺 着 细 胞 膜 内 外 的 电 势 差 进 入 细 胞 ,因 此 不 需 要 耗 能 ;而 阴离子的吸收则是 逆 着 细 胞 膜 内 外 的 电 势 差,因 此 需要细胞膜质子泵 提 供 质 子 驱 动 力,并 且 外 界 浓 度 越低需要的质子驱动力越大 . [９]
XU Feiyun,ZHANG Maoxing,ZENG Houqing,etal．Involvementofplasma membrane H＋ＧATPaseinuptakeof nitrogen,phosphorusandpotassium byriceroot．ChinJRiceSci,２０１６,３０(１):１０６Ｇ１１０． Abstract:RiceisanimportantstaplecropinChina．Theyieldofriceiscloselyrelatedtotheuptakeofplantnutrients． Asthemajoressentialelements,nitrogen,phosphorusandpotassium,theirtransportacrosstheplasmamembraneis criticalforthenutrientabsorptionefficiency．TheplasmamembraneH＋ＧATPaseactivelydrivesH＋ outsidetheplant
ห้องสมุดไป่ตู้
关 键 词 :水 稻 ;氮 ;磷 ;钾 ;细 胞 膜 质 子 泵
中 图 分 类 号 :Q９４５．１２;S５１１．０１ 文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :１００１Ｇ７２１６(２０１６)０１Ｇ０１０６Ｇ０５
水稻是我国主 要 的 粮 食 作 物,其 产 量 的 形 成 与 养 分 的 供 应 关 系 密 切 . 氮 、磷 、钾 是 农 业 生 产 中 最 重 要的三大营养元素和肥料来源.氮肥主要以铵态氮 (NH４＋ )为 主 . [１Ｇ２] 旱 地 土 壤 中 硝 化 作 用 强 烈,因 此,大量的 NH４＋ 转化 为 硝 态 氮 (NO３－ );但 是 淹 水 土 壤 或 者 酸 性 较 强 的 土 壤 中 ,硝 化 作 用 受 到 抑 制 ,因 此氮肥施用后 NH４＋ 大量积累.磷肥的溶解性 一 般 都 比 较 差 ,即 使 是 水 溶 性 磷 肥 ,施 入 土 壤 后 也 很 容 易 与土壤中的钙发生 化 学 反 应 而 沉 淀,或 被 土 壤 中 的 铁铝氧化物吸 附,因 此,磷 肥 的 当 季 利 用 率 较 低 . [３]
cells．Thustheprotongradientacrosstheplasmamembranenotonlybuildsupthemembranepotentialbutalsoforms
theprotonmotiveforceforthetransportofvariousnutrients．Thisreviewillustratesthemechanism ofplasmamemＧ brane H＋ＧATPaseofricerootsinvolvedintheuptakeofnitrogen,phosphateandpotassiumtoprovidemorestrategies
收 稿 日 期 :２０１５Ｇ０７Ｇ１３;修 改 稿 收 到 日 期 :２０１５Ｇ１０Ｇ１６. 基 金 项 目 :国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目(３１４７１９３７);教 育 部 新 世 纪 优 秀 人 才 资 助 项 目(NCETＧ１１Ｇ０６７２).
许 飞 云 等 :水 稻 根 系 细 胞 膜 质 子 泵 在 氮 磷 钾 养 分 吸 收 中 的 作 用
１０６
中 国 水 稻 科 学(ChinJRiceSci),２０１６,３０(１):１０６－１１０ http://www．ricesci．cn
DOI:１０．１６８１９/j．１００１Ｇ７２１６．２０１６．５１１５
水稻根系细胞膜质子泵在氮磷钾养分吸收中的作用
许 飞 云１ 张 茂 星１ 曾 后 清２ 朱 毅 勇１,∗
水稻长期生活 在 淹 水 环 境 中,是 一 种 典 型 的 以 NH４＋ 吸收为主 的 作 物[２０],因 而 具 有 相 应 的 适 应 机 制.由于细胞膜 H＋ＧATPase的一 个 重 要 生 理 功 能
是维持植 物 细 胞 中 pH 平 衡[１１],因 此,在 实 验 中 发 现作物根系细胞膜质子泵活性在铵态氮营养下要明 显高于硝态氮营养 . [２１] 最早,科 学 家 都 认 为 质 子 泵 的主要功能就是要将细胞中铵同化所产生的一部分 氢离子排出,相比 之 下,硝 态 氮 还 原 时 消 耗 氢 离 子. 我 们 的 研 究 表 明 ,在 正 常 范 围 的 铵 浓 度 下 ,水 稻 根 系 在吸铵过程中导 致 根 际 的 pH 值 降 低,是 其 质 子 泵 活性升高的主要原因[２２],而不 是 主 要 因 为 细 胞 中 的 氢需要排出体外所引起的.因为在用硝态氮培养水 稻时,如果将根际 pH 值人为下调,也会导致其根系 细胞膜质子泵活性 升 高,我 们 的 研 究 表 明 这 是 水 稻 长期适应铵态氮营养下根际酸化的一种适应性.我 们的研究也发现,质 子 泵 活 性 提 高 主 要 是 水 稻 根 系 中５ 个 细 胞 膜 H＋ＧATPase 的 同 源 基 因 表 达 量 升 高,并 且 其 排 出 氢 离 子 的 能 力 也 提 高 . [２２] 由 此 可 见,质子泵 活 性 升 高 是 植 物 耐 铵 的 一 个 必 要 前 提. 对于不耐铵的植物 而 言,其 质 子 泵 活 性 不 具 有 耐 酸 的适应性,在长期铵 态 氮 营 养 下 会 导 致 质 子 泵 活 性 受 到 抑 制 ,并 因 此 导 致 膜 电 位 去 极 化 ,影 响 其 他 养 分 的吸 收,最 终 导 致 根 系 与 地 上 部 分 生 长 受 到 阻 碍 . [２３] 因此,提高细胞膜质子 泵 的 活 性 可 以 增 强 作 物吸收利用铵态氮的能力.
１ 水稻根系细胞膜质子泵与氮营养的关系
铵、硝是 植 物 吸 收 的 两 种 最 主 要 的 氮 素 形 态. 由于 NH４＋ 的吸收只要依靠细胞膜电位就可以 进 入 细胞,或者以不带电的 NH３进 入 细 胞,因 此,在 运 输 过程中不需要耗能.而 NO３－ 的吸收要 依 靠 质 子 驱 动力消耗能量,所 以 在 铵、硝 同 时 存 在 的 情 况 下,根 系会优先 吸 收 铵. 但 是 在 单 一 的 NH４＋ＧN 营 养 下 大多数植物都会发生铵中毒 . [１６Ｇ１７] 铵中毒的原因 很 多,其中的一个重要因素就是 pH 失调:一方面根系 大量吸收 NH４＋ 造 成 根 际 酸 化;另 一 方 面 铵 在 细 胞 中同化时也会产生 H＋ ,而 [１８Ｇ１９] 过多的 H＋ 会 对 细 胞 的生理活动带来负面影响.
(１南 京 农 业 大 学 资 源 与 环 境 科 学 学 院 ,南 京 ２１００９５;２杭 州 师 范 大 学 生 命 与 环 境 科 学 学 院 ,杭 州 ３１００３６;∗ 通 讯 联 系 人 ,EＧmail: yiyong１９７３＠njau．edu．cn)
Involvement of Plasma Membrane H＋ＧATPase in Uptake of Nitrogen, PhosphorusandPotassium byRiceRoot
１０６Ｇ１１０．
摘 要 :水 稻 是 我 国 最 重 要 的 粮 食 作 物 ,其 产 量 的 形 成 与 养 分 的 吸 收 密 切 相 关 .氮 、磷 、钾 是 植 物 最 重 要 的 三 种 营 养 元 素 ,它
们 在 根 系 的 吸 收 和 转 运 直 接 影 响 养 分 的 利 用 效 率 .植 物 细 胞 膜 质 子 泵 能 够 将 细 胞 质 中 的 H＋ 泵 出 细 胞 ,在 细 胞 膜 内 外 形 成