高温和干旱胁迫通过改变根系的形态生理特性，影响玉米对氮的吸收和分配

《Journal of Integrative Agriculture》：Heat and drought stress impair nitrogen uptake and allocation in maize by reshaping root morpho-physiology

　　

闫国|陈应龙|郝仁|王洪章|赵彬|张继旺|任白云|刘鹏

中国山东省泰安市山东农业大学农学学院，271018

摘要

全球气候变化导致热旱事件同时发生的频率不断增加，这突显了亟需阐明这些事件对作物根系功能和养分吸收的协同影响。我们在玉米植株的第12片完全展开的叶片期（V12）对其分别施加了正常条件（CK）、热胁迫（H）、干旱胁迫（D）以及热旱复合胁迫（HD），持续时间为五天。结果发现，在热胁迫下根系与地上部分的比率下降，而在干旱胁迫下该比率上升。这两种单一胁迫均引发了根系解剖结构的“低成本”变化；但在热旱复合胁迫下，这些解剖变化最为明显。这些变化与最严重的氧化损伤、根系呼吸作用的最大抑制以及最显著的细胞能量缺陷同时发生。这种能量限制下调了关键氮同化酶（NR、GS和GOGAT）的活性，并破坏了单一胁迫下观察到的谷氨酸脱氢酶的补偿性上调。因此，在热胁迫下根系氮吸收效率降低了9.0%，在干旱胁迫下降低了10.4%，在热旱复合胁迫下降低了18.0%。整个植株的氮积累量在热旱复合胁迫下最低，氮的分配也更加偏向地上部分。谷物产量同样在热旱复合胁迫下最低。综上所述，热旱复合胁迫会导致氧化损伤，进而加剧根系的能量缺陷并抑制氮同化，从而降低玉米的氮吸收效率。