C3和C4植物的氮素利用机制

张璐,何新华

Nitrogen Utilization Mechanism in C3 and C4 Plants

Lu Zhang,Xinhua He

表1 C3与C4植物中硝酸盐的同化

Table 1 NO3- assimilition in C3 and C4 plants

处理 实验结果 参考文献 不同外源NO3-水平下NO3-吸收累 积(0、1、5和20 mmol∙L-1 KNO3) NO3-的吸收、叶片中NO3-的累积均为C3大麦>C4玉米 更有效地吸收利用NO3-, C4玉米>C3大麦 Oaks, 1994; 何新华等, 1995 不同外源NO3-水平下的NRA (1、5和20 mmol∙L-1 KNO3) 1 mmol∙L-1 KNO3下的NRA: C4玉米>C3大麦 5和20 mmol∙L-1 KNO3下的NRA: C3大麦>C4玉米 光照下NRA效率, C4玉米>C3大麦 Oaks, 1994 不同外源NO3-水平下NO3-吸收和 还原(0.5和5.0 mmol∙L-1 NaNO3) C4植物狗牙草, C3植物早熟禾、黑麦草和牛尾草 0.5 mmol∙L-1和5.0 mmol∙L-1 NaNO3下NRA: C3植物>C4植物 0.5 mmol∙L-1 NaNO3下NRA在根中比例: C4植物(62%)>C3植物(平均16%) 0.5 mmol∙L-1 NaNO3下根占鲜重比例: C4植物(36%)>C3植物(平均27%) Jiang et al., 2002 不同氮源联合作用(2 mmol∙L-1 NO3-、NH4+和NH4NO3, 320 mg∙L-1 NH3) 不同氮源对NUE的影响: C3小麦NH4NO3>NO3->NH4+, C4玉米NO3-> NH4NO3>NH4+; NH3处理使小麦和玉米的NUE在不同氮源下均降低, 下 降幅度为C3小麦(51%-61%)>C4玉米(31%-37%) Yin and Raven, 1997, 1998 不同光照和外源蔗糖下NO3-吸收 C3大麦在光照下NO3-吸收比C4玉米高55%, 黑暗时比C4玉米高91%; 光 照下1%外源蔗糖使作物对NO3-的吸收增加: C4玉米(70%)>C3大麦 (31%), 黑暗中大麦和玉米均相应增加了38% Sehtiya and Goyal, 2000 光下有无DCMU的NO3-还原 无DCMU时正常叶片NRE: C4玉米(93%)>C3大麦(60%) 有DCMU时正常叶片NRE: C4玉米(93%)>C3大麦(40%) 有DCMU时营养耗竭叶片NRE: C4玉米(58%)>C3大麦(0%) 无DCMU时叶片NRA: C3大麦>C4玉米 有DCMU时叶片NRA: 玉米较无DCMU时增加3倍, 对大麦无影响 Basra et al., 2002 15N示踪量化根系对氮素的相对吸收利用(0和1.5 mmol∙L-1 NH4NO3) 生长叶的碳汇强度: C4大黍>C3早熟禾 对氮素的再利用能力: C4大黍>C3早熟禾 氮素相对吸收量: 分蘖和新叶(早熟禾>大黍); 根(大黍>早熟禾) Santos et al., 2002 O3-代谢及表达调控差异 Eleocharis baldwinii两栖类水草(水生环境为C3模式, 陆生环境为C4模 式) C4植物中硝酸盐、亚硝酸盐和2-酮戊二酸/苹果酸转运子上调表达 陈太钰, 2012