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新疆生地所在深根豆科植物生物固氮對(duì)鹽分的響應(yīng)研究中獲進(jìn)展

放大字體  縮小字體 時(shí)間:2020-12-31 10:03 來(lái)源:中國(guó)科學(xué)院 原文:
核心提示:豆科植物具有結(jié)瘤固氮潛能,但在干旱區(qū),多年生豆科植物生物固氮潛力表現(xiàn)出較大的空間變異。此前對(duì)塔克拉瑪干沙漠和策勒綠洲過(guò)渡帶的深根多年生草本豆科植物疏葉駱駝刺氮素代謝的研究發(fā)現(xiàn),駱駝刺的生物固氮潛力表現(xiàn)出較大的空間變異,固氮植物的硝酸還原酶活性顯著低于非固氮植物。據(jù)此推斷,這可能是由于該地區(qū)的疏葉駱駝刺群落分化成了不同的基因型,不同的基因型擁有不同的硝酸鹽還原能力和固氮能力,但該推理的正確性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
  豆科植物具有結(jié)瘤固氮潛能,但在干旱區(qū),多年生豆科植物生物固氮潛力表現(xiàn)出較大的空間變異。此前對(duì)塔克拉瑪干沙漠和策勒綠洲過(guò)渡帶的深根多年生草本豆科植物疏葉駱駝刺氮素代謝的研究發(fā)現(xiàn),駱駝刺的生物固氮潛力表現(xiàn)出較大的空間變異,固氮植物的硝酸還原酶活性顯著低于非固氮植物。據(jù)此推斷,這可能是由于該地區(qū)的疏葉駱駝刺群落分化成了不同的基因型,不同的基因型擁有不同的硝酸鹽還原能力和固氮能力,但該推理的正確性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

  針對(duì)上述問(wèn)題,中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員曾凡江團(tuán)隊(duì)繼續(xù)以塔克拉瑪干沙漠和策勒綠洲過(guò)渡帶的優(yōu)勢(shì)豆科植物疏葉駱駝刺為研究對(duì)象,研究駱駝刺生物固氮的潛在影響因素。

  研究發(fā)現(xiàn),駱駝刺的生物固氮變異并非由遺傳因素主導(dǎo),而是對(duì)環(huán)境因子根際鹽分的一種可塑性響應(yīng)。駱駝刺結(jié)瘤固氮對(duì)鹽分脅迫具有較強(qiáng)耐受性,而硝酸鹽還原對(duì)鹽分比較敏感,因而,在鹽分含量較高的河岸帶,駱駝刺整個(gè)生育期的氮素來(lái)源主要依賴(lài)于生物固氮,而在地下水鹽分較低的地區(qū),駱駝刺硝酸鹽代謝基本不受抑制,從而降低了植物對(duì)生物固氮的依賴(lài)(生物固氮能耗大于硝酸鹽代謝)。駱駝刺生物固氮的耐鹽性可歸結(jié)于駱駝刺根瘤的結(jié)構(gòu)屬性。

  總之,多年生豆科植物的生物固氮功能通過(guò)長(zhǎng)期適應(yīng)性進(jìn)化,已具備了一定耐鹽性;獲得耐性后的固氮功能有利于這些豆科植物占據(jù)貧瘠鹽堿的干旱區(qū)土壤,提高土壤肥力,為其他植物的進(jìn)一步定植創(chuàng)造良好條件,促進(jìn)群落演替。

  該研究有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和理解干旱區(qū)深根豆科植物氮素代謝對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)以及這些植物的氮素利用策略。研究結(jié)果適用于塔克拉干沙漠邊緣的疏葉駱駝刺和世界其他干旱區(qū)的多年生深根豆科植物,這些豆科植物生物固氮的耐鹽屬性能夠用于改良廣大干旱區(qū)貧瘠的鹽堿地。相關(guān)研究成果以Response of nodulation and nitrogen fixation to salt stress in a desert legume, Alhagi sparsifolia為題,發(fā)表在Environmental Experimental Botany上。

  固氮速率(用δ15N值的大小表示)與根際鹽分主要是NaCl和Na2SO4含量成正相關(guān)關(guān)系
日期:2020-12-31
 
 
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