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Tree Physiol:红树根系径向泌氧与铵硝吸收的相关性丨NMT植物营养创新科研平台

转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

NMT作为生命科学关键核心技术,是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年,NMT已扎根中国15年。2020年,中国NMT销往瑞士苏黎世大学,正式打开欧洲市场。

 

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基本信息

主题:红树根系径向泌氧与铵硝吸收的相关性

期刊:Tree Physiology

影响因子:3.477

研究使用平台:NMT植物营养创新科研平台

标题:Radial oxygen loss is correlated with nitrogen nutrition in mangroves

作者:中科院南海海洋研究所王友绍、程皓

 

检测离子/分子指标

NH4+,NO3-

 

检测样品

3种不同径向泌氧(ROL)的红树林(海榄雌、秋茄树 、红海兰)侧根根尖(距根尖0.5cm)和亚根尖(距根尖2cm)

 

中文摘要(谷歌机翻)

        本研究旨在探讨放射状泌氧(ROL)对红树林营养的可能作用。进行了实地调查,以沿着连续的潮汐梯度探索不同红树林物种的ROL,根部解剖结构和叶氮之间的关系。然后选择了三种具有不同ROL的红树林(Avicennia marina> Kandelia obovata> Rhizophora stylosa),以进一步探索氮在根-土界面的动态。结果表明,尽管在恶劣的营养条件下生长,向海先锋红树林物种(如滨海曲霉)似乎显示出较高的叶片氮素。先锋红树林中较大的叶片N与其特殊的根部结构(例如高孔隙度以及稀薄的木质化/干化的外皮)相吻合,并且具有强大的ROL。在红树林中,在ROL和叶N之间观察到一个有趣的正相关。此外,根茎箱的数据进一步表明土壤硝化作用也与ROL密切相关。在三个被研究的红树林物种中,滨海假丝酵母代表最高的ROL,在根际中始终具有最高的NO3-,硝化和氨氧化细菌和古细菌(AOB和AOA)基因拷贝。此外,发现滨海曲霉根中的NO3-和NH4 +流入量均高于圆叶K. obovata和R. stylosa。总之,先锋红树林(如A. marina)的氮吸收量与ROL密切相关,而ROL则可以调节根-土界面处的氮转化和易位。这项研究的意义可能对红树林的营养和红树林分区的机制具有重要意义。

 
离子/分子流实验处理方法
将三种红树林的越冬幼苗移入生长培养箱中进行短期生长,直至观察到新叶和明显的根系伸长。

 

离子/分子流结果
        除NH4+内流外,三种红树林中也观察到大量的NO3-内流。在所研究的三种红树林中,NO3-和NH4+内流量最高的是海榄雌的根部。相比之下,红海兰表现出最低的NO3-和NH4+内流。

        此外,混合氮源(同时供应NO3-和NH4+)而不是单一的NH4+或NO3-源更有利于三种红树林的总氮获取(补充图3)。

 

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其它实验结果

  • ROL与根系孔隙度呈正相关,但与外层细胞层数呈负相关,ROL与叶片N呈正相关。

  • 根箱试验中ROL的大小顺序也为海榄雌>秋茄树 >红海兰。

  • 海榄雌的外皮层较薄,木质化程度较低,而红海兰的外皮层较厚。

  • 组织氮含量最高的是海榄雌,而组织氮含量最低的是红海兰。

  • 在海榄雌中发现了更有效的根际氧化,此外,三种红树林的根际酸化现象都很明显。

  • 海榄雌根际NO3-的浓度高于秋茄树和红海兰,但没有观察到根际NH4+的显著差异。

  • 在根际中观察到最高的硝化活性和硝化剂(AOB和AOA),其次是近根际和非根际区域。就三种红树林物种的差异而言,与海榄雌相关的根际土壤始终表现出最高的硝化活性,与AOB和AOA的最高基因拷贝相吻合。

 


结论
        沿连续的潮汐梯度,红树林中的ROL和叶片N之间存在着正相关关系。与过渡红树林和向岸红树林相比,向海先锋红树林叶片中氮含量较高。先锋红树林的叶氮含量较高可能部分归因于其特殊的根系结构(例如,高的根系孔隙度和薄的木质化/木桩化的外皮层),这有助于根系ROL的产生。具有最高ROL的物种海榄雌在根际始终表现出最高的NO3-、硝化作用和AOB/AOA基因拷贝数。NH4+和NO3-内流的结果进一步表明,木质化/木桩化程度低的薄外皮层有利于NH4+和NO3-进入根系。综上所述,本研究认为ROL对氮素营养的影响可能与根-土界面氮素转化和转运有关。这些数据的意义将有助于更好地了解红树林的营养和田间分带分布。

 

离子流实验使用的测试液
NH4+ :1.0 mM NH4Cl, pH 5.5
NO3- :1.0 mM KNO3, pH 5.5

文章原文:https://academic.oup.com/treephys/advance-article-abstract/doi/10.1093/treephys/tpaa089/5875779?redirectedFrom=fulltext

 

关键词:红树林,氮,放射状泌氧,根系通气,硝化作用,非损伤微测技术

 

 

 

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