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新疆生地所在深根豆科植物生物固氮对盐分的响应研究中获进展
作者: 策勒站 更新时间: 2020-12-22

豆科植物具有结瘤固氮潜能,但是在干旱区,多年生豆科植物生物固氮潜力表现出较大的空间变异。此前对塔克拉玛干沙漠和策勒绿洲过渡带的深根多年生草本豆科植物疏叶骆驼刺氮素代谢的研究发现骆驼刺的生物固氮潜力表现出较大的空间变异,且固氮植物的硝酸还原酶活性显著低于非固氮植物。据此推断这可能是由于该地区的疏叶骆驼刺群落分化成了不同的基因型,不同的基因型拥有不同的硝酸盐还原能力和固氮能力。但该推理的正确性还有待进一步实验验证。

针对上述问题,中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室曾凡江研究员团队,继续以塔克拉玛干沙漠和策勒绿洲过渡带的优势豆科植物疏叶骆驼刺为研究对象,系统的研究了骆驼刺生物固氮的潜在影响因素。

研究发现,骆驼刺的生物固氮变异不是由遗传因素主导的,而是对环境因子根际盐分的一种可塑性响应。骆驼刺结瘤固氮对盐分胁迫具有较强的耐受性,而硝酸盐还原对盐分比较敏感,因而在盐分含量较高的河岸带骆驼刺整个生育期的氮素来源主要依赖于生物固氮,而在地下水盐分较低的地区骆驼刺硝酸盐代谢基本不受抑制,从而降低了植物对生物固氮的依赖(生物固氮能耗大于硝酸盐代谢)。骆驼刺生物固氮的耐盐性可归结于骆驼刺根瘤的结构属性。

总的来说,多年生豆科植物的生物固氮功能通过长期适应性进化已经具备了一定的耐盐性,而获得耐性后的固氮功能有助于这些豆科植物占据贫瘠盐碱的干旱区土壤,提高土壤肥力,为其它植物的进一步定植创造良好条件,促进群落演替。

研究结果有助于进一步认识和理解干旱区深根豆科植物氮素代谢对环境因子的响应以及这些植物的氮素利用策略,该研究结果不仅适用于塔克拉干沙漠边缘的疏叶骆驼刺,同时也适用于世界其它干旱区的多年生深根豆科植物。这些豆科植物生物固氮的耐盐属性能够用于改良广大干旱区贫瘠的盐碱地。

相关研究以Response of nodulation and nitrogen fixation to salt stress in a desert legume, Alhagi sparsifolia 为题发表在Environmental Experimental Botany期刊上。

文章链接:https://authors.elsevier.com/sd/article/S0098-8472(20)30374-9


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