文献综述
1氮素利用效率研究进展
氮素是作物生长发育过程中必需的大量元素之一, 氮素对作物最终产量的贡献为40%~50%, 是植物体内蛋白质、核酸、磷脂和某些生长激素的重要组分之一但是氮素的过量施用也带来严重的负面影响, 如地下水硝酸盐的污染和江河湖泊的富营养化。据统计, 中国目前氮肥年施用量是2500万t, 是世界平均水平的3倍, 但是氮肥的利用效率却只有30%, 因此, 提高作物氮素利用效率对减少氮肥对生态系统的污染有重要的意义。
1.1氮素的吸收与转运
植物从土壤中吸收无机氮素的形式主要是 NH4 和 NO3-，NH4 和 NO3-分别通过铵转运体蛋白(ammonium transporters，AMTs)和硝酸盐转运体蛋白(nitrate transporters，NRTs)吸收、转运。根据植物吸收 NH4 浓度的不同将铵转运体蛋白分为两类：高亲和性转运体(high ammonium transporters ，HATs)、低亲和性转运体(low ammonium transporters ，LATs)。NRT1、NRT2 两个家族组成植物硝酸盐转运体，与 AMT 相似，根据 NRTs 对 NO3-亲和力的不同也可将其分为两类：高亲和性转运体(HATs)和低亲和性转运体(LATs) 。在铵转运体蛋白和硝酸盐转运体蛋白的共同作用下，植株从土壤中吸收足够的无机氮素，供植物正常生长所需。
NO3- 被植物根系吸收后少部分储存于液泡中，还有一小部分被硝酸还原酶和亚硝酸还原酶还原成氨，参与氨基酸合成途径与谷氨酸生成谷氨酰胺。大部分 NO3- 在蒸腾拉力驱动下，通过木质部运输到地上的茎、叶和生殖生长器官。
1.2植物对氮素吸收利用的生理机制
对于植物而言，铵态氮和硝态氮是其生长发育过程中主要的氮源。在正常的自然条件下，土壤中硝态氮的含量要显著高于铵态氮的含量，因此，硝态氮在植物的生育周期中发挥着更为重要的作用。植物对氮素的吸收主要包括在硝酸还原酶的作用下将 NO3-先还原为NH4 和 NH4 在多种酶的作用下进一步合成多种可被植物利用的氨基酸的2个过程。
植物从土壤中吸收的硝酸盐首先要被还原为亚硝酸盐，这一过程是在细胞质中由NR(硝酸还原酶)催化进行的，NR是植物氮同化的限速酶，是植物氮同化的关键步骤。
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