植物对大气NO浓度升高的生长响应及机理研究

一氧化氮（NO）是氮氧化物（NOx）气体污染物中的主要成分之一。随着汽车用量的不断增加和工业的迅速发展，大气NO浓度也日益升高。此外，由于化肥的大量使用，农业大棚内的NO浓度也处于较高水平。然而，迄今为止，大气NO浓度升高的环境生物效益尚不清楚，尤其是大气NO浓度升高对植物生长效应的研究仍属空白。鉴于NO广泛参与了植物体内各种生理过程，本项目拟研究大气NO浓度升高对植物生长影响的广谱性，并重点考察NO气体对植物光合作用及氮素吸收利用过程的影响，深入挖掘光合电子传递、非光化学淬灭及氮素吸收同化等过程在介导NO气体调控植物光合过程中的作用，以期探明大气NO浓度升高对植物生长影响的相关机制，为评价大气NO浓度升高的植物生态效应及制定科学的农艺措施以指导农业生产提供理论依据。

一氧化氮（NO）是氮氧化物（NOx）气体污染物中的主要成分之一。随着汽车用量的不断增加和工业的迅速发展，大气NO污染也日益严重。由于化肥的大量使用，农业大棚内的NO污染也十分严峻。此外，大气中的二氧化碳（CO2）浓度也日益攀升，大棚中的CO2浓度也因供气条件不同而存在较大差异。因此，探究大气NO浓度变化以及NO－CO2共同作用对植物生长效应的影响尤为迫切。基于本基金项目的资助，我们研究了不同大气NO浓度及不同CO2浓度条件下，多种作物生长的变化。结果表明，NO气体处理能有效促进番茄、菠菜、玉米、小白菜等生长及其光合作用。除硝酸盐、可溶性糖等常规品质被促进外，作物的抗氧化性也大大提高。通过研究NO－CO2共同作用对上述作物的影响，发现NO和CO2共同处理对作物生长的促进效应高于NO和CO2单一处理。基于上述研究结果，我们探索了NO及CO2最有可能产生影响的氮代谢的相关机理。结果表明，NO具有调控氮同化过程关键限速酶硝酸还原酶的能力，这可能是NO及CO2浓度升高促进作物生长的原因之一。基于不同电子供体与受体的研究以及酶原位反应，我们发现NO对硝酸还原酶的调控过程可能属于翻译后水平的直接调控。并且，NO可能是IAA调控硝酸还原酶活性的下游信号分子。上述研究成果不仅为预测今后大气NO及CO2浓度升高提供了基础理论依据，也为其在农业中的应用给予了新的思路。