榮楠，韓永亮，榮湘民，宋海星，彭建偉，謝桂先，張玉平，張振華

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心/資源環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)沙410128）

油菜NO3–的吸收、分配及氮利用效率對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)

榮楠，韓永亮*，榮湘民，宋海星，彭建偉，謝桂先，張玉平，張振華*

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心/資源環(huán)境學(xué)院，長(zhǎng)沙410128）

【目的】探究油菜NO3–的吸收、分配和對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)及其氮利用效率，為理解油菜在不同低氮脅迫下相關(guān)生理變化及其氮素利用效率提供科學(xué)依據(jù)。【方法】以常規(guī)油菜品種814為研究材料，采用砂培試驗(yàn)，在正常供氮水平(10mmol/L)和低氮脅迫水平(3mmol/L、1mmol/L)下，研究油菜的根系特性、蒸騰作用對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)及其氮素吸收效率，并研究油菜NO3–的運(yùn)輸分配與同化對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)及其氮素利用效率?！窘Y(jié)果】與正常供氮處理(10mmol/L)相比，低氮脅迫處理(3mmol/L、1mmol/L)的油菜NO3–含量、全氮含量均顯著下降，但(NO3–)葉/根、(全氮(%))葉/根顯著升高，植株根系干物質(zhì)重、根系吸收面積均顯著下降，但根冠比顯著升高。油菜植株在低氮脅迫下氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率顯著增加，一方面促進(jìn)植株對(duì)NO3–的捕獲，另一方面也促使更大比例的NO3–分配在植物的地上部分，但植株的水分散失加劇，水分利用效率顯著下降。低氮脅迫處理油菜根和葉中NR、GS活性與正常供氮處理之間的差異不顯著或有增加，其葉綠素含量、光合速率均顯著下降，但光合氮素利用率顯著升高。【結(jié)論】在低氮脅迫條件下，油菜植株的氮素和干物質(zhì)累積均顯著下降，但NO3–在植株的地上部分分配比例的增加以及光合氮素利用率的升高促使植株的氮素利用效率顯著提高。

油菜；NO3–；氮素吸收效率；氮素利用效率

在低氮環(huán)境中，植物發(fā)生一系列形態(tài)和生理上的變化來(lái)適應(yīng)外界環(huán)境，如根長(zhǎng)變長(zhǎng)、側(cè)根密度降低等[1–2]，同時(shí)有較多的光合產(chǎn)物被根系利用，促進(jìn)根系的生長(zhǎng)，從而提高根冠比。曹蘭芹等[3]研究表明，與高氮處理相比，油菜在低氮處理下其氮素吸收效率升高，但其機(jī)理尚不夠明確。根系是油菜吸收養(yǎng)分的主要器官，其活力水平和根表面積對(duì)氮的吸收極為重要，氮吸收能力強(qiáng)的植物根系活力和吸收面積往往較大。NO3–是油菜的主要氮源，土壤中的NO3–主要通過(guò)質(zhì)流遷移至根系表面，而質(zhì)流的動(dòng)力來(lái)源于植物的蒸騰作用，因此，油菜的蒸騰速率對(duì)NO–的吸收具有重要促進(jìn)作用。油菜吸收NO–33后，一部分在根系中同化利用，另一部分通過(guò)木質(zhì)部運(yùn)輸?shù)街参锏牡厣喜繀⑴c同化反應(yīng)，因此，木質(zhì)部傷流液中NO3–含量可反映其體內(nèi)分配對(duì)不同氮水平的適應(yīng)性。硝酸還原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)是NO3–同化的兩個(gè)關(guān)鍵酶。NR是NO3–誘導(dǎo)酶，是其參與同化的第一個(gè)步驟，即在NR作用下，NO3–在細(xì)胞中還原成NO2–。生成的NO2–在亞硝酸還原酶的作用下還原成氨，參與下一步的同化反應(yīng)。由于亞硝酸還原酶的活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硝酸還原酶，所以植物體內(nèi)幾乎沒(méi)有NO2–的積累，故NR是NO3–還原的限速酶[4]。NO3–被還原生成的NH4+，在GS酶的作用下，合成谷氨酰胺，參與體內(nèi)的各種新陳代謝反應(yīng)。NR和GS對(duì)植株的氮效率有顯著促進(jìn)作用，氮效率較高的油菜植株其NR和GS活性往往也較高[5–6]。植物體內(nèi)氮代謝與碳代謝相互偶聯(lián)，NO3–的同化過(guò)程利用由光合作用提供的還原劑、能量和碳骨架，因此，植物的光合作用對(duì)NO3–的同化利用具有重要促進(jìn)作用[7–8]。

油菜是我國(guó)主要油料作物，其氮肥利用率較低[9]，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上氮肥施用過(guò)量和不足并存[10–12]。為了精確控制油菜生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，本研究以水和稀鹽酸清洗干凈的珍珠巖砂粒作為油菜的生長(zhǎng)基質(zhì)，開(kāi)展砂培試驗(yàn)，以正常供氮水平為對(duì)照，設(shè)置中度和重度低氮脅迫處理，在油菜移栽后第40d采樣(該時(shí)期油菜對(duì)低氮脅迫的適應(yīng)性生理變化趨于穩(wěn)定)，測(cè)定油菜NO3–吸收、分配和同化的相關(guān)生理指標(biāo)，對(duì)研究油菜在不同低氮脅迫下相關(guān)生理變化及其氮素利用效率，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有重要指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試油菜品種為814(常規(guī)油菜品種)，由國(guó)家油料作物改良研究中心湖南分中心提供。

根據(jù)氮水平的不同，該試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理：1)正常供氮處理(NO3–10mmol/L)；2)中度低氮脅迫處理(NO3

–3mmol/L)；3)重度低氮脅迫處理(NO3–1 mmol/L)。每處理重復(fù)3次。

油菜播種出苗后，長(zhǎng)至第4片葉展開(kāi)后進(jìn)行移栽，油菜移栽至塑料缽中(30cm×30cm)，每缽一株。塑料缽中盛放用水和稀鹽酸清洗干凈的珍珠巖砂粒(無(wú)營(yíng)養(yǎng)液成分)作為油菜的生長(zhǎng)基質(zhì)。移栽油菜后的塑料缽放置在玻璃大棚中，油菜在自然光照和自然溫度下生長(zhǎng)，在油菜移栽后的生長(zhǎng)期內(nèi)，每3d澆一次營(yíng)養(yǎng)液，一次240mL。正常供氮處理(即10 mmol/L處理)的營(yíng)養(yǎng)液成分:KNO33.3mmol/L、Ca(NO3)2·4H2O3.3mmol/L、Fe-EDTA1mmol/L、KH2PO41mmol/L、MgSO45mmol/L、B0.5mg/L、Mn0.5mg/L、Zn0.05mg/L、Cu0.02mg/L、Mo0.01 mg/L，使用HCl和NaOH調(diào)節(jié)pH至5.8；處理2)和處理3)的營(yíng)養(yǎng)液成分中除KNO3和Ca(NO3)2·4H2O的用量減少為NO3–濃度為3mmol/L和1mmol/L外，其他同正常供氮處理，減量的鉀和鈣以KCl和CaCl2的形式補(bǔ)充。油菜生長(zhǎng)的水分全部來(lái)源于所澆營(yíng)養(yǎng)液。

1.2 測(cè)定方法

在油菜的苗期(移栽后40d)分植株的地上部(從下往上第4片葉)和地下部取樣。分別測(cè)定全氮和NO3

–含量，酶活及干物質(zhì)量等。并測(cè)定植株地下部分的根系活力、根系吸收面積，地上部分的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、光合速率。

樣品經(jīng)研磨浸提后，采用連續(xù)流動(dòng)分析儀(AA3)測(cè)定NO3

–含量；NR活性采用Fan等[14]方法測(cè)定；GS活性采用楊蘭[15]所用測(cè)定方法測(cè)定；植株全氮采用凱氏定氮法測(cè)定[16]；根系活力采用TTC法測(cè)定[13]；根系吸收面積采用甲烯藍(lán)法測(cè)定[13]。

氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、光合速率采用LI-6400便攜式光合儀測(cè)定。測(cè)定參數(shù)設(shè)置如下：光照為1000 μmol/(m2·s)，相對(duì)濕度為65%，CO2濃度為400 mg/kg，溫度為環(huán)境溫度。

木質(zhì)部汁液的收集及其NO3–含量的測(cè)定：用剪刀將油菜植株從根莖上1cm處剪斷，其根立即轉(zhuǎn)移至營(yíng)養(yǎng)液中，用預(yù)稱重的脫脂棉球附在油菜的切割面上并用塑料薄膜包裹，1h后用注射器擠壓棉花，收集棉花的滲出液，即木質(zhì)部汁液。根據(jù)棉花的增重來(lái)計(jì)算木質(zhì)部汁液的體積。在連續(xù)流動(dòng)分析儀(AA3)上測(cè)定滲出液NO3–濃度。

1.3 數(shù)據(jù)計(jì)算及處理

氮素光合效率=光合速率/葉片單位面積氮素量；

水分利用效率(WUE)=光合速率/蒸騰速率[17]；

氮素吸收效率=植株總氮量/營(yíng)養(yǎng)液提供的總氮量；

氮素利用效率=生物產(chǎn)量/植株總氮量。

采用SPSS13.0和Microsoft Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。處理間差異顯著性分析采用LSD檢驗(yàn)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 油菜NO3–、全氮含量及體內(nèi)分布對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)

與正常供氮處理(10mmol/L)相比，在低氮脅迫下(3mmol/L、1mmol/L)油菜根和葉中NO3–含量均顯著下降，3個(gè)氮處理之間的差異均達(dá)到了極顯著水平(圖1)。但(NO3–含量)葉/根在低氮脅迫下升高，3mmol/L比10mmol/L處理高25.99%，兩者之間的差異達(dá)到了顯著水平，1mmol/L比3mmol/L處理高40.06%，兩者之間的差異達(dá)到了極顯著水平。

油菜植株根和葉的全氮含量均隨供氮水平的降低而降低。[植株全氮(%)]葉/根在低氮脅迫下有升高趨勢(shì)。3mmol/L與10mmol/L處理之間的差異不顯著，1mmol/L比10mmol/L處理高16.88%，兩者之間的差異達(dá)極顯著水平，1mmol/和3mmol/L處理之間的差異不顯著。

圖1 不同氮濃度水平下油菜NO3–、全氮含量及其體內(nèi)分布Fig. 1 Nitrate nitrogen content, total nitrogen and their distribution of oilseed rape in different nitrate concentration levels

2.2 油菜根系特性對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)

油菜植株的根干物質(zhì)重隨供氮水平的降低而降低(圖2)，3mmol/L比10mmol/L處理顯著降低36.91%，1mmol/L與3mmol/L之間的差異不顯著。油菜植株的根系吸收面積隨供氮水平的降低而減少，3個(gè)氮處理之間差異均達(dá)到了極顯著水平。10 mmol/L和3mmol/L處理根系活力差異不顯著，但均顯著高于1mmol/L處理，分別高出27.69%和41.25%。油菜植株的根冠比隨著供氮水平的降低而升高，3mmol/L的根冠比比10mmol/L處理高26.31%，兩者之間的差異達(dá)到了顯著水平，1mmol/L的根冠比比3mmol/L高28.23%，兩者之間的差異達(dá)到了極顯著水平，這可能是油菜植株的氮素吸收效率隨供氮水平降低而升高的原因之一。

2.3 油菜氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)

由圖3可知，油菜植株的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率在低氮脅迫下均顯著上升。3個(gè)氮處理之間的差異均達(dá)到了極顯著水平，3mmol/L和1mmol/L處理的蒸騰速率比10mmol/L處理分別高出12.30%和22.25%。

2.4 油菜木質(zhì)部汁液對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)

由表1可以看出，3mmol/L處理的木質(zhì)部汁液體積極顯著高于10mmol/L和1mmol/L處理，10 mmol/L和1mmol/L處理之間的差異不顯著。3 mmol/L處理的木質(zhì)部汁液中NO3–濃度最低，與10 mmol/L處理之間的差異達(dá)到了極顯著水平，與1 mmol/L處理之間的差異達(dá)到了顯著水平。10mmol/L處理收集到的木質(zhì)部汁液中NO3–的總量顯著高于3 mmol/L、1mmol/L處理，10mmol/L處理分別比3 mmol/L、1mmol/L處理高34.35%、64.98%，而3 mmol/L和1mmol/L處理間差異不顯著。

圖2 不同氮濃度水平下油菜的根系特性Fig. 2 Root characteristics of oilseed rape in different nitrate concentration levels

2.5 油菜NO3–代謝關(guān)鍵酶活性對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)

由圖4可知，10mmol/L和3mmol/L處理的油菜根系中NR活性差異不顯著，但均極顯著低于1mmol/L處理。在葉中，10mmol/L處理的NR活性與3mmol/L、1mmol/L處理之間的差異均不顯著。3 mmol/L比1mmol/L處理低38.39%，兩者之間的差異達(dá)到了顯著水平。

在根中，3個(gè)氮處理之間的GS活性差異均不顯著；在葉中，10mmol/L和3mmol/L處理之間的差異不顯著，但均極顯著低于1mmol/L處理。

2.6 油菜光合速率、光合氮素利用率及水分利用率對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)

由表2可以看出，植株的葉綠素含量和光合速率在低氮脅迫下均顯著下降，但3mmol/L與1 mmol/L處理之間的差異不顯著。在低氮脅迫下，植株的光合氮素利用率顯著升高，3mmol/L比10 mmol/L處理高19.03%，兩者之間的差異達(dá)顯著水平，1mmol/L比10mmol/L處理高38.11%，兩者之間的差異達(dá)極顯著水平，1mmol/L與3mmol/L處理之間的差異達(dá)顯著水平。

圖3 不同氮濃度水平下油菜氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率Fig. 3 Stomatal conductance, transpiration of oilseed rape in different nitrate concentration levels

表1 不同氮濃度水平下油菜木質(zhì)部汁液體積及NO3–濃度Table 1 Volume of xylemsap, NO3–concentration of oilseed rape in different nitrate concentration levels

圖4 不同氮濃度水平下油菜NR、GS活性Fig. 4 NR, GS activities of oilseed rape in different concentration nitrate levels

表2 油菜光合速率、光合氮素利用率及水分利用率對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)Table 2 Photosynthetic nitrogen use efficiency and water use efficiency (WUE) of oilseed rape in different nitrate concentration levels

油菜植株的水分利用效率在低氮脅迫下顯著下降，3mmol/L比10mmol/L處理降低18.58%，1 mmol/L比10mmol/L處理降低28.86%，3個(gè)氮處理之間的差異均達(dá)到了極顯著水平。

2.7 油菜氮素與干物質(zhì)累積以及氮素吸收利用效率對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)

由表3可知，油菜植株的總氮、地上部生物量及總生物量均在低氮脅迫下顯著下降。3mmol/L、1 mmol/L處理的總氮和總生物量與10mmol/L之間的差異均達(dá)到了極顯著水平，3mmol/L與1mmol/L處理之間的差異達(dá)到了顯著水平。3個(gè)氮處理地上部生物量之間的差異均達(dá)到了極顯著水平。3mmol/L處理的總氮比10mmol/L的降低了60.42%，其地上部生物量比10mmol/L降低了49.61%，其植株總生物量比10mmol/L降低了47.73%。1mmol/L處理的總氮比10mmol/L的降低了75.86%，其地上部生物量降低了62.79%，其植株總生物量降低了57.89%。

植株的氮素吸收效率和氮素利用效率在低氮脅迫下顯著升高，3個(gè)氮處理之間的差異均達(dá)到了極顯著水平。3mmol/L處理的氮素吸收效率比10mmol/L處理的提高了31.66%，其氮素利用效率提高了31.71%。1mmol/L的氮素吸收效率比10mmol/L處理提高了141.20%，其氮素利用效率提高了73.73%。

表3 油菜氮素與干物質(zhì)累積以及氮素吸收利用效率對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)Table 3 Nitrogen and dry matter accumulation, nitrogen uptake and utilize efficiency of oilseed rape in different nitrate concentration levels

3 討論

3.1 根系特性與蒸騰作用對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)及其對(duì)氮素吸收效率的影響

根是植物吸收NO3–的主要器官，氮素吸收效率高的植物一般都具有根系發(fā)達(dá)、生物量大、分布密度大等特點(diǎn)。為了更好地吸取養(yǎng)分，根系在不同的生長(zhǎng)環(huán)境中，進(jìn)化出一系列形態(tài)或生理上的塑性反應(yīng)。在低氮環(huán)境中，植物體通過(guò)減少側(cè)根密度，增加根長(zhǎng)來(lái)減少根系間的競(jìng)爭(zhēng)和增加根系在土壤中的生長(zhǎng)范圍[1–2]，從而提高NO3–吸收效率。在本試驗(yàn)中，中度低氮脅迫處理(3mmol/L)和重度低氮脅迫處理(1mmol/L)的油菜植株由于總氮吸收量減少(表3)，蛋白質(zhì)合成量降低，造成植株生長(zhǎng)矮小，生物量下降，但根冠比顯著增加(圖2)。1mmol/L與3 mmol/L的根干物質(zhì)重差異不顯著，但根冠比差異達(dá)極顯著水平，這是由于1mmol/L的地上部生物量極顯著低于3mmol/L所致(表3)。作物通過(guò)增加生物量在根系中的分配來(lái)促進(jìn)植物體對(duì)養(yǎng)分離子的吸收，提高其氮素吸收效率(表3)，這可能是植物對(duì)低氮環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制之一。在低氮脅迫下，植物地上部合成的碳水化合物向根系運(yùn)輸加強(qiáng)，根系中出現(xiàn)淀粉累積現(xiàn)象[18–19]，根系的生長(zhǎng)優(yōu)于地上部的生長(zhǎng)，這可能是導(dǎo)致植物體根冠比變大的主要原因。

本試驗(yàn)表明，油菜在低氮脅迫下，不僅通過(guò)改變植物的根系特性來(lái)適應(yīng)低氮環(huán)境，而且能夠改變植物地上部分的生理狀況來(lái)加強(qiáng)對(duì)氮素的吸收。研究表明，土壤中的氮素能夠調(diào)控植物的蒸騰作用[17]，在缺氮環(huán)境中，植物體的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率提高，土壤中的質(zhì)流加強(qiáng)[17,20–21]。這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果一致，低氮脅迫下油菜植株的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率顯著升高(圖3)。質(zhì)流雖然不能直接促進(jìn)植物體對(duì)NO3

–的吸收，但能夠提高根際NO3–濃度，因此，蒸騰作用對(duì)于植物體對(duì)NO3–的捕獲具有重要促進(jìn)作用。在低氮脅迫下，油菜植株通過(guò)提高蒸騰作用來(lái)加強(qiáng)對(duì)NO3

–的吸收，是其適應(yīng)低氮環(huán)境的機(jī)制。但在低氮脅迫下，升高的蒸騰作用加劇了植物體水分的散失，導(dǎo)致其水分利用效率(WUE)下降(表2)。因此，油菜植株在低氮脅迫下通過(guò)犧牲其水分利用效率來(lái)促使其氮素吸收效率的提高。

3.2 NO3

–的運(yùn)輸分配與同化對(duì)低氮脅迫的響應(yīng)及氮素利用效率NO3

–被植物體吸收后，既可以在根系中同化利用，也可以轉(zhuǎn)移到根系液泡中儲(chǔ)存起來(lái)，被吸收的硝態(tài)氮還可以通過(guò)木質(zhì)部運(yùn)往植物的地上部分，在植物的地上部分同化利用。硝態(tài)氮在植物的地上部分與地下部分分配的比例，取決于植物品種、外部NO3

–濃度、溫度、光照強(qiáng)度等[22]。NO3–在植物體內(nèi)的分配對(duì)氮素利用效率有重要影響，研究表明，油菜體內(nèi)NO3

–被更多的分配在地上部分，能夠促進(jìn)其氮效率的提高[23]。NO3–在葉片中同化能更有效的利用由光合作用提供的還原劑、能量和碳骨架，因此，NO3

–的還原發(fā)生在植物的地上部分比在地下部分更為節(jié)能高效[7–8]。在本試驗(yàn)中，低氮脅迫處理油菜體內(nèi)NO3

–含量顯著下降(圖1)，但有更高比例的NO3

–被分配在植物的地上部分。且低氮脅迫得越重，向地上部分分配NO3–的比例越高。NR和GS是NO3

–代謝的兩個(gè)關(guān)鍵酶，對(duì)植株NO3–的同化有顯著促進(jìn)作用。低氮脅迫處理油菜體內(nèi)NR、GS活性無(wú)明顯下降(圖4)。低氮脅迫下的油菜植株葉綠素含量、光合速率降低，但光合氮素利用率顯著增加，且低氮脅迫得越重，光合氮素利用率增加越多(表2)。油菜植株在低氮脅迫下，NO3–在地上部的分配比例增加(圖1)，同時(shí)伴隨著光合氮素利用率的顯著提高，這是植株氮素利用效率顯著提高的重要原因(表3)。

低氮脅迫處理油菜植株蒸騰速率提高(圖3)，不僅能夠促進(jìn)植物體對(duì)NO–的吸收，而且促進(jìn)了NO–33從根系向地上部分的運(yùn)輸[24–25]。當(dāng)供氮水平從10 mmol/L減至3mmol/L時(shí)，木質(zhì)部汁液中的NO3–總量?jī)H減少25.57%，供氮水平從3mmol/L減至1mmol/L時(shí)，木質(zhì)部汁液中的NO3–總量?jī)H減少22.80%(表1)。

氣孔的開(kāi)合控制著植物的蒸騰速率和植物體對(duì)CO2的吸收，氣孔孔徑增加，氣體交換加強(qiáng)，一方面可以促進(jìn)植物的光合作用，另一方面，也加劇了水分的散失。隨著供氮水平的降低，油菜植株氮含量下降(圖1)，葉綠素合成受阻，光合作用受到限制，但蒸騰作用加劇，導(dǎo)致其水分利用效率降低(表2)。氣孔的閉合受保衛(wèi)細(xì)胞中NO3–的調(diào)控，當(dāng)其濃度降低時(shí)，氣孔的開(kāi)合度也隨之降低[26]。當(dāng)外界氮水平降低時(shí)，氣孔的分布和密度不變[27]，但油菜植株的氣孔導(dǎo)度增加(圖3)。該研究表明植物的氮代謝對(duì)氣孔的閉合具有調(diào)控作用，但這一調(diào)控機(jī)理還需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

1)在低氮脅迫下，油菜氮素吸收總量降低，但氮素吸收效率和氮素利用效率均顯著升高。

2)油菜植株的根冠比、蒸騰速率均在低氮脅迫下增加，促進(jìn)了植株對(duì)NO3–的吸收。

3)低氮脅迫下，油菜蒸騰速率的升高促進(jìn)了NO3

–向植株地上部分的運(yùn)輸，同時(shí)光合氮素利用率顯著升高，促進(jìn)了植株氮素利用效率的提高，但植株水分散失加劇，水分利用效率顯著下降。

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RONG Nan,HAN Yong-liang*,RONG Xiang-min,SONG Hai-xing,PENG Jian-wei,XIE Gui-xian,ZHANG Yu-ping,ZHANG Zhen-hua*
(Southern Regional Collaborative Innovation Center for Grain and Oil Crops in China/College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128)

【Objectives】This research was conducted in order to investigate response of NO3–uptake and distribution to limited nitrogen(N)stress and its influence on nitrogen use efficiency(NUE)in oilseed rape,and supply scientific basis for understanding the physiological and NUE changes under limited-N stress condition.【Methods】Oilseed rape genotype814was used as plant materials,and sand culture experiment was conducted under normal-N(10mmol/L)and limited-N(3mmol/L,1mmol/L)levels.The response of root characteristics, transpiration,NO3–distribution and assimilation to limited-N stress and its influence on NO3–uptake efficiency and NUE were studied.【Results】Compared with the normal-N level,NO3–content,total N,root biomass and root uptake area were decreased significantly under limited-N level(3mmol/L,1mmol/L),but ratio of(NO3–) shoot/root and(total N)shoot/root,ratio of root biomass/shoot biomass were increased significantly.Stomatal conductance and transpiration rate were increased significantly in oilseed rape under limited-N stress,which not only stimulated NO3–uptake,but also higher proportion of NO3–distributed from root to shoot;meanwhile,wateruse efficiency was decreased significantly.There were no significant differences of NR and GS in root and shoot between normal-N and limited-N treatments,chlorophyll content and photosynthesis were decreased significantly, but photosynthetic NUE was increased significantly.【Conclusions】Total Nand biomass of oilseed rape plants were decreased significantly under limited-N stress,but the NUE was increased significantly,which is result from the higher proportion of NO3–distributed from root to shoot and higher photosynthetic NUE under limited-N stress.

oilseed rape;nitrate;N uptake efficiency;N use efficiency

2016–08–09接受日期：2016–11–09

土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題（Y20160015）；湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金（2016ZK13）；湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)青年科學(xué)基金（16QN35）資助。

榮楠（1996—），女，湖南東安縣人，本科，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)生理方面的研究。E-mail：423318689@qq.com

*通信作者E-mail：xiaohliang@163.com；E-mail：zhzh1468@163.com