（文|植科院 王真梅）近日，《植物细胞与环境》（Plant Cell & Environment，影响因子6.960）、《实验植物杂志》（Journal of Experimental Botany，影响因子5.526）和《科学报告》（Scientific Reports，影响因子5.578）在线发表了我校彭少兵教授领衔的作物栽培与生理科研团队的研究论文“Rapid responses of mesophyll conductance to changes of CO2 concentration, temperature and irradiance are affected by N supplements in rice”、“Leaf hydraulic conductance is coordinated with leaf morpho-anatomical traits and nitrogen status in the genus Oryza”和“SPAD-based leaf nitrogen estimation is impacted by environmental factors and crop leaf characteristics”。该研究成果揭示了水稻氮素营养状况显著调节水稻光合作用对环境变化的快速响应；植物叶片氮素水平调控水分传输效率和光合速率；不同供氮水平和环境因子影响氮素向叶绿素的分配比例及叶绿体运动，从而影响SPAD值与叶片氮素含量之间的定量关系。论文第一作者为在读博士生熊栋梁，通讯作者为黄见良教授。

在大田条件下，水稻的生长往往伴随着光、温度、CO2浓度等环境因子的快速变化，水稻需要不断调节自身的生理过程以适应多变的环境，尤其是光合作用对快速变化环境条件的响应直接决定了其生产效率和氮效率。研究结果表明，氮素水平显著影响叶片光合作用对这些快速变化的环境条件的响应。相比适氮水平，高氮供应改变了叶片结构以及水孔蛋白的效率，从而使CO2的传输对环境变化的响应更加敏感而降低了光合氮素利用效率。

提高水稻的氮效率依赖于叶片结构、碳同化以及水分生理间的系统协调。通过对不同栽培稻及野生稻叶片结构、光合生理及水分生理的分析发现，叶片水力导度同时受叶片结构影响和细胞膜上水孔蛋白的调节。叶片氮素含量显著影响光合作用及蒸腾速率等生理过程。叶片氮素含量较高的基因型材料其叶片内水分传输效率（叶片水力导度）更高，高的水力导度有利于维持较大的气孔开度，从而促进光合速率和氮效率提高。

氮高效在栽培上需要以氮肥优化管理为技术支撑，大多基于植株氮素状况的快速无损诊断技术的发展。以SPAD值为代表的叶色指标，被广泛用于水稻冠层氮素营养状况的快速无损定量分析。通过对不同环境条件下，多作物的系统研究发现，SPAD值与叶片氮素含量之间的关系受到叶片自身结构及生长光强、测定光强等环境条件的影响。氮素供应水平影响叶绿体发育和叶绿体运动，不同光照条件影响氮素向叶绿素分配的比例，这些环境因子的变化可能改变SPAD值与叶片氮素含量之间的关系。这一发现，为利用SPAD精确获取水稻等作物冠层氮素状况提供理论基础及技术参考。

文章链接：

“Rapid responses of mesophyll conductance to changes of CO2 concentration, temperature and irradiance are affected by N supplements in rice”(http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.12558/abstract;jsessionid=F1AA84584B9A2011F9ADEF46317663EB.f04t01)

“Leaf hydraulic conductance is coordinated with leaf morpho-anatomical traits and nitrogen status in the genus Oryza”(http://jxb.oxfordjournals.org/content/66/3/741.abstract)

“SPAD-based leaf nitrogen estimation is impacted by environmental factors and crop leaf characteristics”(www.nature.com/articles/srep13389)