植物吸收氮及其存儲機制

植物通過根系從土壤中吸收氮素，主要以硝態(tài)氮（NO3-）和銨態(tài)氮（NH4+）的形式存在。氮是植物生長發(fā)育所必需的重要營養(yǎng)元素之一，參與蛋白質、核酸、葉綠素等多種生物大分子的合成。植物對氮的吸收與利用是一個復雜的過程，涉及到多個步驟和機制。

1. 氮的吸收

• 硝態(tài)氮（NO3-）的吸收：

  • 植物根系通過細胞膜上的特定轉運蛋白將土壤中的NO3-轉運到根細胞內。
  • 這些轉運蛋白包括高親和力硝酸鹽轉運蛋白（NRT1/NPF）和低親和力硝酸鹽轉運蛋白（NRT2）。
  • NO3-進入根細胞后，通過質膜上的H+/NO3-共轉運系統(tǒng)進一步運輸?shù)郊毎|中。

• 銨態(tài)氮（NH4+）的吸收：

  • NH4+主要通過銨轉運蛋白（AMT）被根細胞吸收。
  • AMT蛋白家族包括AMT1和AMT2，它們在不同的氮濃度下發(fā)揮作用。
  • NH4+進入根細胞后，通常會迅速被同化為氨基酸或其他有機氮化合物，以避免其毒害作用。

2. 氮的同化

• 硝態(tài)氮的還原：

  • NO3-被吸收后，首先在根細胞或葉片細胞中被硝酸還原酶（NR）還原為亞硝酸鹽（NO2-）。
  • NO2-隨后被亞硝酸還原酶（NiR）還原為氨（NH3），最終形成NH4+。
  • NH4+與有機酸結合形成氨基酸，如谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）。

• 銨態(tài)氮的同化：

  • NH4+直接與有機酸結合，通過谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）的催化作用形成谷氨酰胺（Gln）。
  • Gln進一步轉化為其他氨基酸，如谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp）。

3. 氮的運輸

• 氨基酸的運輸：

  • 合成的氨基酸通過韌皮部運輸?shù)街参锏母鱾€部位，如莖、葉和果實。
  • 氨基酸的運輸主要依賴于特定的轉運蛋白，如氨基酸轉運蛋白（AAPs）和LHTs（低親和力轉運蛋白）。

• 酰胺的運輸：

  • 除了氨基酸，植物還通過酰胺（如谷氨酰胺和天冬酰胺）的形式運輸?shù)亍?/li>
  • 酰胺的運輸也依賴于特定的轉運蛋白，如谷氨酰胺轉運蛋白（GlnTs）和天冬酰胺轉運蛋白（AsnTs）。

4. 氮的存儲

• 蛋白質和氨基酸的存儲：

  • 植物將同化后的氮素以蛋白質和氨基酸的形式儲存在細胞內，特別是在種子和塊莖等儲存器官中。
  • 種子中的蛋白質含量較高，如大豆種子中的球蛋白和白蛋白。

• 酰胺的存儲：

  • 植物還可以將氮素以酰胺的形式儲存在細胞液中，如谷氨酰胺和天冬酰胺。
  • 酰胺在需要時可以迅速分解為氨基酸，供植物使用。

• 其他形式的存儲：

  • 植物還可以將氮素以核酸、葉綠素和其他含氮化合物的形式儲存在細胞內。
  • 核酸和葉綠素在植物的代謝過程中發(fā)揮重要作用，但也可以在需要時分解為氨基酸。

總結

植物通過復雜的機制吸收、同化和運輸?shù)?，并將其以多種形式儲存在細胞內。這些機制確保了植物在不同環(huán)境條件下能夠有效地利用氮素，支持其生長和發(fā)育。了解這些機制對于農業(yè)生產中的氮肥管理具有重要意義，有助于提高作物產量和品質，同時減少環(huán)境污染。

推薦10個你能買到的固氮植物種子，點名字詳細瀏覽。

1.光葉紫花苕子種子

2.白三葉種子

3.紫云英種子

4.紫花苜蓿種子

5.決明子種子

6.箭扣豌豆種子

7.黃豆種子

8.豬屎豆種子