營(yíng)養元素對油菜葉片表型的影響 華中農大供圖
近日，《實(shí)驗植物學(xué)雜志》在線(xiàn)發(fā)表華中農業(yè)大學(xué)作物養分管理研究團隊最新成果，揭示了營(yíng)養元素在優(yōu)化葉片碳平衡和維持葉片高效光合上的作用。
論文通訊作者魯劍巍說(shuō)，我國冬油菜種植條件較差，土壤養分供應不足，幾乎所有田塊均需施用氮肥，需要施磷肥、鉀肥和硼肥的面積分別為90%、70%和80%左右。當氮、磷、鉀、硼養分缺乏時(shí)油菜葉片均變小，影響光能的截獲和利用，最終導致減產(chǎn)。葉片固碳能力和內部碳分配特征在平衡植株碳收支和提高整體光合效率上至關(guān)重要，然而人們對營(yíng)養元素優(yōu)化葉片碳平衡策略、改善光合作用的機制知之甚少。
該團隊從組織和細胞水平上探討了氮、磷、鉀、硼養分缺乏對油菜葉片碳經(jīng)濟特征的影響。論文第一作者陸志峰介紹，缺氮時(shí)，葉片細胞壁的結構性碳水化合物含量增加、細胞密度增大，從而提高了單位葉面積碳投入；缺鉀降低了葉片細胞溶質(zhì)總量，減少了葉片比葉重；缺磷則通過(guò)增加細胞體積和細胞壁碳分配以及降低細胞空隙比例來(lái)提高比葉重；缺硼時(shí)，比葉重的增加同時(shí)取決于細胞密度和細胞體積的提升。
這說(shuō)明，葉片在養分缺乏時(shí)將更多的碳分配至非光合結構上，導致葉片細胞數量減少、體積較大且細胞壁厚度增加；同時(shí)降低與光合功能相關(guān)的碳投入，減少葉綠體數量和葉綠體面向細胞空隙的有效面積，增加葉片內部CO2傳輸阻力，降低光合效率。
由此可見(jiàn)，不同營(yíng)養元素缺乏均會(huì )降低葉片凈光合速率，減少植株碳收入。合理的養分供應有利于改善油菜葉片碳平衡，優(yōu)化以葉片碳分配為基礎的微結構特征，提高葉片CO2的傳輸和同化效率，為油菜高產(chǎn)穩產(chǎn)奠定基礎。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/jxb/eraa356