光強度、氮素與通氣處理對水稻幼苗氮素吸收及同化之影響

Abstract

氮素為植物最重要的營養元素之一，氮素同化對於作物發育及產量有極大的影響，本研究之主要目的為了解不同光強度對於水稻幼苗氮素吸收及同化的影響，並進一步探究光強度與養液氮素於調控氮源轉運蛋白及氮素同化酵素活性之交感作用，以及水耕液通氣處理對水稻幼苗氮素同化之影響。將催芽3天後的水稻幼苗置入生長箱中並處理不同光強度至第12天，研究結果顯示，高光強 (450 μmol m-2 s-1) 下生長的水稻幼苗相較於低光強 (50 μmol m-2 s-1) 處理生長勢較佳、銨硝態氮吸收效率上升、根部屬於高親和轉運系統之硝酸轉運蛋白OsNRT2.1、OsNRT2.2及銨轉運蛋白OsAMT1.1基因表現量上升、地上部及根部硝酸鹽還原酶 (Nitrate reductase; NR )和穀氨醯胺還原酶 (Glutamine synthetase; GS) 酵素活性上升、蛋白質及可溶性醣類含量增加。低光下養液外加蔗糖或2-OG之試驗發現，NR及GS活性皆會受誘導而增強。此外，高光強生長下之幼苗處理光合作用抑制劑DCMU時， NR和GS活性降低，如同低光強條件下生長之幼苗一般，而處理DCMU後再外加蔗糖則酵素活性會再受誘導而上升，因此推測高光強促進水稻幼苗氮素同化是透由光合產物（如：蔗糖）所調控。高光強下，缺氮處理會抑制NR和GS活性、降低蛋白質含量，缺氮下可溶性醣類分配至根部累積而促進根生長，但在低光強下氮濃度之影響不顯著。以銨態氮為單一氮源培養之水稻苗根系重量低於混合氮源栽培苗，而全硝酸態氮處理促進水稻根系延長，相較於銨或硝之單一氮源，混合氮對於根部NR及GS活性在高光強下具促進效果。此外，通氣處理可增進水稻幼苗對銨硝態氮之吸收及GS活性，進而促進生長。