氮添加通过协调叶片和根部渗透调节物质以及碳氮代谢，提高了蒙古锦鸡儿（Calligonum Mongolicum）的耐旱性

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Nitrogen Addition Improved Drought Tolerance in Calligonum Mongolicum Via Coordinated Regulation of Osmolytes and Carbon/Nitrogen Metabolism in Leaves and Roots

　　Calligonum mongolicum幼苗在干旱和氮添加下的响应研究显示，干旱显著降低生物量、叶绿素含量及光合酶活性，而氮添加可缓解这些胁迫效应，促进渗透调节物质积累，并优化碳氮代谢酶活性，根系氮代谢与生物量呈强相关，为超旱区植被恢复提供了策略。

　　

摘要

蒙古沙棘（Calligonum mongolicum）是一种具有固沙能力的先锋性沙漠灌木，对干旱地区的生态恢复至关重要。成熟的耐水植物通过深根系获取地下水，以克服水分和养分的限制。然而，在其根系到达地下水位之前，幼苗对表层土壤中水分和氮素可用性的响应机制尚不明确。本研究采用随机区组设计进行盆栽实验，探讨在干旱条件（中度干旱和重度干旱）及水分充足条件下添加氮肥对6个月大的蒙古沙棘幼苗生长、氮代谢、碳氮耦合以及渗透调节的影响。干旱显著降低了生物量（37–73%）、叶片相对含水量（LRWC）（24–29%）、叶绿素a（25–39%）、叶绿素b（36–44%）和Rubisco活性（30–36%），同时增加了淀粉含量，但促进了叶绿素酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶和可溶性糖的合成。干旱条件下，叶片和根部积累了脯氨酸和甘氨酸甜菜碱等渗透保护物质，以减轻氧化损伤并维持渗透平衡。此外，干旱胁迫还降低了氮代谢和碳代谢相关酶的活性（硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶、丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶、异柠檬酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶），并减少了硝酸盐、铵离子、酮戊二酸、淀粉和可溶性蛋白质的含量，其中重度干旱的影响更为显著。然而，氮肥的添加缓解了这些不利影响，提高了叶片相对含水量、叶绿素含量、Rubisco活性和淀粉含量，同时降低了叶绿素酶和降解淀粉的酶的活性，增强了代谢调节和碳分配能力。氮肥还增加了叶片和根部中的含氮化合物，并上调了与碳氮代谢及渗透调节相关的酶的活性。叶片中的渗透调节物质主要作用于维持渗透平衡和光合作用，而根部则侧重于氮代谢和养分吸收，氮同化酶与根生物量之间存在显著相关性。总体而言，氮肥添加减轻了干旱胁迫带来的损害，尤其是在中度干旱条件下，提高了幼苗的耐旱性，为在面临气候挑战的超干旱生态系统中种植和保护蒙古沙棘提供了潜在策略。

蒙古沙棘（Calligonum mongolicum）是一种具有固沙能力的先锋性沙漠灌木，对干旱地区的生态恢复至关重要。成熟的耐水植物通过深根系获取地下水，以克服水分和养分的限制。然而，在其根系到达地下水位之前，幼苗对表层土壤中水分和氮素可用性的响应机制仍不明确。本研究采用随机区组设计进行盆栽实验，探讨在干旱条件（中度干旱和重度干旱）及水分充足条件下添加氮肥对6个月大的蒙古沙棘幼苗生长、氮代谢、碳氮耦合以及渗透调节的影响。干旱显著降低了生物量（37–73%）、叶片相对含水量（LRWC）（24–29%）、叶绿素a（25–39%）、叶绿素b（36–44%）和Rubisco活性（30–36%），同时增加了淀粉含量，但促进了叶绿素酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶和可溶性糖的合成。干旱条件下，叶片和根部积累了脯氨酸和甘氨酸甜菜碱等渗透保护物质，以减轻氧化损伤并维持渗透平衡。此外，干旱胁迫还降低了氮代谢和碳代谢相关酶的活性（硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶、丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶、异柠檬酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶），并减少了硝酸盐、铵离子、酮戊二酸、淀粉和可溶性蛋白质的含量，其中重度干旱的影响更为显著。然而，氮肥的添加缓解了这些不利影响，提高了叶片相对含水量、叶绿素含量、Rubisco活性和淀粉含量，同时降低了叶绿素酶和降解淀粉的酶的活性，增强了代谢调节和碳分配能力。氮肥还增加了叶片和根部中的含氮化合物，并上调了与碳氮代谢及渗透调节相关的酶的活性。叶片中的渗透调节物质主要作用于维持渗透平衡和光合作用，而根部则侧重于氮代谢和养分吸收，氮同化酶与根生物量之间存在显著相关性。总体而言，氮肥添加减轻了干旱胁迫带来的损害，尤其是在中度干旱条件下，提高了幼苗的耐旱性，为在面临气候挑战的超干旱生态系统中种植和保护蒙古沙棘提供了潜在策略。