氮的吸收、转运和同化的动态变化取决于形成水槽结构的附生凤梨科植物的生长阶段

《Journal of Plant Physiology》:Dynamics of nitrogen absorption, translocation, and assimilation depend on the growth stages of tank-forming epiphytic bromeliads

【字体: 时间:2025年10月17日 来源:Journal of Plant Physiology 4.1

编辑推荐:

  附生凤梨Vriesea gigantea两生长阶段氮代谢差异及形态适应性研究。幼体阶段通过叶面和根部高效吸收无机氮(硝酸盐、铵盐),成体阶段叶基储水结构促进有机氮(尿素)积累与利用,揭示形态变化与氮源利用策略的协同进化关系。

  
Cassia Ayumi Takahashi | Rafael Silva Oliveira | Helenice Mercier
圣保罗大学生物科学研究所植物学系,巴西圣保罗市Mat?o街277号,邮编05508-090

摘要

在形成水槽的附生凤梨科植物中,可以很容易地识别出两个不同的生长阶段,每个阶段都具有特定的适应性特征,用于吸收养分,如无机或有机氮源:(a) 幼年阶段(大气形态),在此阶段,凤梨科植物通过其叶片和根部吸收雨水中的养分;(b) 成年阶段(水槽形态),此时重叠的叶片形成了一个储水层,使得水分和养分能够在叶片基部积累。本研究调查了Vriesea gigantea这两个生长阶段在氮吸收、转运和同化方面的差异。大气形态和水槽形态的凤梨科植物分别被提供了含有15NO3-15NH4+或[U-15N]尿素的溶液。在六个不同时间点采集叶片和根部样本,用于酶活性测定(尿素酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶)以及内源性成分定量(铵、硝酸盐和15N含量)。铵和尿素是这两种生长形态植物主要的氮来源。然而,它们被吸收和同化的效率并不相同:大气形态的凤梨科植物更有效地利用铵,而水槽形态的凤梨科植物则更善于利用尿素。尽管硝酸盐是两种植物中吸收最少的氮源,但大气形态的凤梨科植物表现出更快的吸收和同化速度。这些发现表明,在幼年阶段,无机氮源可能对附生凤梨科植物来说更容易获取,这可以解释为什么它们在生理上更适应于吸收和代谢这些氮源。在成年阶段,由于水槽结构的存在,有机氮源可能对V. gigantea来说更加容易获得,因为水槽结构有利于分解有机物的积累。

章节摘录

引言

在凤梨科植物中,有许多附生种类在其生长过程中会发生明显的形态变化(Schmidt和Zotz,2001;Zotz等人,2004;Meisner和Zotz,2011;Meisner等人,2013)。在幼年阶段(大气形态),幼苗具有狭窄、细长的叶片,叶片表面均匀覆盖着大量的吸收性毛状体(Benzing和Burt,1970),这些多细胞结构负责增加叶片的

材料与方法

植物种类和培养条件:使用了两种生长阶段的附生凤梨科植物Vriesea gigantea Gaudichaud(SISGEN编号:A279903):大气形态或水槽形态。所有凤梨科植物均通过体外种子萌发获得(图1a)。幼苗在Knudson配方(Knudson,1946)提供的大量营养素和Murashige与Skoog配方(Murashige和Skoog,1962)提供的微量营养素中培养,并添加了1 g L-1的CaCO3(El-D等人,1979)

大气形态和水槽形态凤梨科植物对氮源的吸收与转运

大气形态和水槽形态的凤梨科植物分别通过根部或叶片基部吸收硝酸盐、铵和尿素。从0到24小时,观察到大气形态凤梨科植物的根部和水槽形态植物的叶片基部区域逐渐富集15N(图2)。最高δ15N值出现在与氮源直接接触的组织中:大气形态凤梨科植物的根部和水槽形态植物的叶片基部(图2)。其他分析的组织

讨论

两种凤梨科植物都能利用硝酸盐、铵和尿素作为氮源。幼年凤梨科植物的根部和成年植物的叶片基部是高效的吸收器官,能够快速吸收氮源。此外,无论处理方式或生长阶段如何,氮在吸收后一小时内就会迅速转运到植物的其他部位。尽管硝酸盐、铵和尿素都可以被这两种凤梨科植物利用,但

作者贡献声明

Helenice Mercier:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 初稿,数据可视化,验证,监督,资源管理,项目实施,方法论设计,研究设计,资金获取,数据分析,概念构思。Cassia Ayumi Takahashi:撰写 – 审稿与编辑,撰写 – 初稿,数据可视化,验证,方法论设计,研究设计,数据管理,概念构思。Rafael Silva Oliveira:撰写 – 审稿与编辑,方法论设计,数据分析

未引用参考文献

El-D等人,1979;Porco等人,2014。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性

所有数据均包含在手稿中(图1、图2、图3、图4、图5以及表1、表2、表3、表4、表5)和补充材料(方法S1、结果S2、结果S3、结果S4、结果S5)。

资金来源

为确保匿名评审,详细信息不予公开。

资金来源

本研究得到了巴西高等教育人员培训协调委员会(CAPES)[财务代码001]、国家科学技术发展委员会(CNPq)[资助编号308054/2022-9]以及圣保罗州研究支持基金会[资助编号2011/50637-0]的支持。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的财务利益冲突或可能影响本文工作的个人关系。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号