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土壤中氮素的分布具有很大的不均一性,植物根系对这种不均一性的主要反应之一是在氮素富集区形成更多的侧根,从而高效获取这些养分。局部供应硝酸盐促进植物侧根生长的现象非常清楚,但对其生理机制还缺乏深入的了解。本文采用琼脂培养方法,比较了两个玉米(Zea mays L.)自交系478和Wu312侧根生长对局部供应不同浓度的硝酸盐(NO3-)的反应,分析了蔗糖、生长素在调控玉米侧根生长中的作用,主要结果和结论如下: (1) 在均匀供应含有低硝酸盐(0.01 mmol/L)的基本营养液的基础上,局部供应0.02-1.0mmol/L No3-,可以促进两个基因型相应部位的侧根长度,对侧根数量没有影响。局部供应硝酸盐对478的促进效果显著高于Wu312。 局部供应1.0 mmol/L NO3-是促进侧根生长的最适浓度。继续提高局部硝酸盐浓度,则硝酸盐对侧根生长的促进效果减弱,高浓度硝酸盐对478侧根发生的抑制作用要弱于Wu312。当局部硝酸盐供应达到7.5 mmol/L时,对Wu312的侧根促进效果消失,15mmol/L时,侧根伸长完全被抑制。而478在25 mmol/L NO3-时,仍可观察到对侧根生长的促进作用。 (2) 局部单独供应蔗糖对玉米侧根生长没有影响。局部供应0.5 mmol/L NO3-时,同时供应0.5%和2.0%的蔗糖增强了硝酸盐对2个基因型玉米侧根伸长的促进作用;当局部硝酸盐供应增加到1.0 mmol/L时,蔗糖的这种促进作用消失。当局部硝酸盐浓度增加到7.5 mmol/L时,Wu312侧根伸长受到抑制,同时供应蔗糖可以显著减轻、但不能完全解除这种抑制作用。这些结果表明,蔗糖是作为碳源参与了局部硝酸盐调节侧根生长的过程。 (3) 单独供应或在局部供应NO3-的同时,供应100 nmol/L NAA促进两个自交系主胚根上侧根的发生。在局部供应0.5 mmol/L NO3-时,同时供应NAA更加促进了Wu312侧根的伸长,达到了局部供应1 mmol/L NO3-的效果。在局部供应7.5 mmol/L NO3-时,Wu312侧根伸长受到抑制,而同时供应NAA促进了根系生长,使高浓度硝酸盐的抑制作用变得不明显。 在胚轴或A层(0-5 cm)对根系进行20 μmol/LTIBA(生长素运输抑制剂)处理,完全抑制了B层(5-10 cm)局部硝酸盐(1.0 mmol/L)对侧根伸长的促进作用。在B层添加TIBA,则该层的侧根发生完全被抑制。在C层(10-15 cm)进行TIBA处理,几乎不影响局部供氮的促进效果。 这些结果表明,局部供应硝酸盐对侧根生长的促进作用依赖于生长素,这些生长素主要来源于地上部生长素向侧根生长部位的直接供应,而不是来源于种子或由根尖向侧根发生部位的生长素向基运输。