摘要：
【目的】所有高等植物均会调控其根系形态,以便能更好地在土壤环境中获得充足的养分和水分,其中,氮素是调控根系形态的一个关键因子。探究氮素水平及形态对娃娃菜根系形态的影响及其生理机制,明确参与根系形态塑造的关键因子,为进一步研究氮素调控植物根系形态的分子机制奠定基础。【方法】以娃娃菜(品种‘惠农金娃娃’)为试材,设置两个氮素浓度(0.1和1 mmol·L^(-1))及两种氮素形态(NO_(3)^(-)和NH_(4)^(+))共4个处理组合,使用根系扫描仪以及生理试验等方法,测定娃娃菜根系形态指标:总根长、总根体积、总根表面积和根尖数;生理指标:NO_(3)^(-)含量、NH_(4)^(+)含量、糖、一氧化氮(NO)和过氧化氢(H_(2)O_(2))以及生根相关酶过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)以及吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性,采用同位素内标法,对内源激素细胞分裂素类(CTK)、茉莉酸类(JA)、生长素(IAA)、水杨酸(SA)、1-氨基环丙基-1-羧酸(ACC)和脱落酸(ABA)含量进行LC-MS/SM绝对定量分析,并分析根系形态与各生理指标之间的相关性。【结果】相同形态下,不同氮素水平对娃娃菜根系形态和生理作用不同。低浓度(0.1 mmol·L^(-1))的NO_(3)^(-)(LN)与高浓度(1.0 mmol·L^(-1))的NO_(3)^(-)(HN)相比,可分别显著提高根系总根长、表面积、根尖数43%、24%和50%;LN处理与HN处理相比,还原糖含量提高了55.81%,NO含量提高了18.3%,H_(2)O_(2)降低了20.44%;低浓度(0.1 mmol·L^(-1))的NH_(4)^(+)(LA)与高浓度(1.0 mmol·L^(-1))的NH_(4)^(+)(HA)相比,分别提高了根系总根长、总根体积、总根表面积和根尖数96%、73%、85%和45%,LA处理比HA处理的还原糖含量提高了200%,NO与H_(2)O_(2)均有所降低,分别降低74.59%和13.58%。相同水平下,不同氮素形态影响娃娃菜根系形态以及生理指标,与LA处理相比,LN处理提高了娃娃菜总根长和总根表面积,降低了总根体积和总根尖数,同时提高了还原糖含量,LA处理比LN处理的NO和H_(2)O_(2)含量分别降低73.68%和40.98%;与HA处理相比,HN处理提高总根长、总根体积和总根表面积,但降低了根系总根尖数,HA处理比HN处理NO和H_(2)O_(2)含量分别降低82.16%和58.66%。根系激素中十二氧植物二烯酸(12-OPDA)含量以LA处理最大,高于HA处理55.18%,各处理下12-OPDA含量高低为LA>LN>HA>HN;吲哚乙酸(IAA)含量以HN最大,比LN高44.10%,LA比HA高93.79%,各处理下IAA含量高低为HN>LA>LN>HA。根系形态指标与生理指标之间的相关分析结果表明,根长与还原糖呈极显著正相关(P<0.01),根尖数与12-OPDA呈显著正相关(P<0.05)。【结论】低浓度硝态氮影响根系还原糖,对娃娃菜主根和侧根的伸长产生促进作用;低浓度铵态氮调控娃娃菜根系12-OPDA,可使娃娃菜根系的侧根数量增多。
