營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)油菜葉片表型的影響      華中農(nóng)大供圖

近日，《實(shí)驗(yàn)植物學(xué)雜志》在線發(fā)表華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物養(yǎng)分管理研究團(tuán)隊(duì)最新成果，揭示了營(yíng)養(yǎng)元素在優(yōu)化葉片碳平衡和維持葉片高效光合上的作用。

論文通訊作者魯劍巍說，我國(guó)冬油菜種植條件較差，土壤養(yǎng)分供應(yīng)不足，幾乎所有田塊均需施用氮肥，需要施磷肥、鉀肥和硼肥的面積分別為90%、70%和80%左右。當(dāng)?shù)?、磷、鉀、硼養(yǎng)分缺乏時(shí)油菜葉片均變小，影響光能的截獲和利用，最終導(dǎo)致減產(chǎn)。葉片固碳能力和內(nèi)部碳分配特征在平衡植株碳收支和提高整體光合效率上至關(guān)重要，然而人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素優(yōu)化葉片碳平衡策略、改善光合作用的機(jī)制知之甚少。

該團(tuán)隊(duì)從組織和細(xì)胞水平上探討了氮、磷、鉀、硼養(yǎng)分缺乏對(duì)油菜葉片碳經(jīng)濟(jì)特征的影響。論文第一作者陸志峰介紹，缺氮時(shí)，葉片細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量增加、細(xì)胞密度增大，從而提高了單位葉面積碳投入；缺鉀降低了葉片細(xì)胞溶質(zhì)總量，減少了葉片比葉重；缺磷則通過增加細(xì)胞體積和細(xì)胞壁碳分配以及降低細(xì)胞空隙比例來提高比葉重；缺硼時(shí)，比葉重的增加同時(shí)取決于細(xì)胞密度和細(xì)胞體積的提升。

這說明，葉片在養(yǎng)分缺乏時(shí)將更多的碳分配至非光合結(jié)構(gòu)上，導(dǎo)致葉片細(xì)胞數(shù)量減少、體積較大且細(xì)胞壁厚度增加；同時(shí)降低與光合功能相關(guān)的碳投入，減少葉綠體數(shù)量和葉綠體面向細(xì)胞空隙的有效面積，增加葉片內(nèi)部CO₂傳輸阻力，降低光合效率。

由此可見，不同營(yíng)養(yǎng)元素缺乏均會(huì)降低葉片凈光合速率，減少植株碳收入。合理的養(yǎng)分供應(yīng)有利于改善油菜葉片碳平衡，優(yōu)化以葉片碳分配為基礎(chǔ)的微結(jié)構(gòu)特征，提高葉片CO₂的傳輸和同化效率，為油菜高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/jxb/eraa356