[发明专利]一种提高油菜氮素利用效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物培养方法，具体为一种降低油菜植株硝态氮含量从而提高氮素利用效率的方法。

背景技术

我国年氮肥消耗量为2500万吨（纯氮），为世界之首，但氮肥报酬递减率越来越严重，许多地方出现了氮肥增加、产量不再增加甚至减少的现象，严重违反了低碳经济的要求。此外，氮肥增加使作物体内硝酸盐含量猛增已成为制约我国农产品出口创汇的主要因子之一。因此，从植物本身出发提高氮肥利用率，挖掘植物高效利用氮素的潜力是近几年来植物营养效率研究的热点之一。硝态氮是植物的主要氮源，在植物体内可大量累积。植物液泡占据了成熟细胞体积的90%左右，而液泡和细胞质中硝态氮的浓度通常分别在 30-50 mol/m³和3-5 mol/m³，可见，液泡是植物硝态氮累积的主要部位，研究植物氮素利用效率就不能忽视液泡硝态氮再利用所起的作用。

通常情况下细胞质用于硝态氮还原的同化力在叶片中是比较充足的，所以，硝态氮从液泡向细胞质的外流在很大程度上决定着植物对硝态氮的再利用。以上过程都与液泡膜上的硝态氮转运系统有关，搞清了这个问题就有望为控制植物体内硝态氮含量、提高植物体氮效率总结出切实可行的技术措施。可见，根据以往的研究，要提高氮素利用效率就必须使更多的硝态氮从液泡转运到细胞质加以利用，使无机氮转变为植株体所需的有机氮。而要完成这一过程就必须抑制液泡膜上负责向液泡转运硝态氮的动力来源（液泡膜质子泵，即V-ATPase和V-PPase），从而使更多的硝态氮留在细胞质中变成植株体的一部分（有机氮）而加以利用。此外，不同生长时期植株体内硝态氮的含量并不相同，利用的程度也不相同。以花期为界限，分为植株的营养生长期和生殖生长期；营养生长期主要为植物营养物质的累积过程，而生殖生长期主要为植物营养物质的再转运和利用过程。因此，花期是植株由营养生长期过渡到生殖生长期的关键时期，也是植株营养物质再利用和再转运的关键时期。所以在植株开花期对营养物质转运机制加以调控，可以起到事半功倍的调控效果。

关于硝态氮从细胞质向液泡累积的生理机制已经研究的比较清楚，其中液泡膜质子泵（V-ATPase和V-PPase）是其累积的主要动力来源。因此如何有效的抑制液泡膜质子泵的活性，就能有效的抑制硝态氮向液泡的积累，从而提高作物的氮素利用效率。此外，植物液泡膜质子泵V-ATPase是一种多亚基膜蛋白，由膜外可溶区（V₁）和膜结合区（V₀）组成，V₁区具有ATP水解和调控能力，V₀区则构成质子跨膜通道，二者紧密偶联，分离后酶活性即丧失。Bafilomycin A₁（巴弗洛霉素A₁）是一种具有大环内酯的抗生素，结合于液泡H⁺-ATPase的膜结合区（V₀），堵塞质子跨膜转运通道，从而强烈的抑制了V型H⁺-ATPase的活性，为液泡膜H⁺-ATPase的专一性抑制剂，以毫微摩尔的浓度抑制V-ATPase的活性，50 nm bafilomycin A₁ 抑制了酶活性的64%。二环己碳二亚胺（N，N′-dicyclohexylcarbodiimide，DCCD）是一种质子通道抑制剂，对V-PPase活性有强烈的抑制作用，同时也可以较弱的抑制V-ATPase活性。而V-ATPase c亚基的第四个跨膜ａ螺旋上有一个高度保守的Glu残基，该残基是质子通道抑制剂DCCD与V-ATPase唯一的作用位点，硫引起DCCD与V-ATPase结合位点的变化，使DCCD不能接近这一点，有效地拮抗了DCCD对V-ATPase水解的抑制，而并不保护被Bafilomycin A₁ 引起的抑制，因此,处理DCCD+NaSO₃是V-PPase的专一抑制剂。

可见，国内外对提高植物氮素利用效率已有一定研究，但到目前为止还没有一种普遍、有效的方法，也很少有报道将液泡膜质子泵的活性与氮素利用效率结合起来研究。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种提高油菜氮素利用效率的方法，充分挖掘以往研究成果中的技术和研究结果并加以改进利用。具体为提供一套可以明显降低油菜植株硝态氮含量的最佳抑制剂处理方案和相应的培养方式，从而为油菜氮素利用效率的提高提供一种有效的方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：