華中農業大學在油菜磷鉀營養互作上取得新進展

2022年12月，華中農業大學資源與環境學院作物養分管理團隊在《The Plant Journal》上發表了題為“Sufficient potassium improves inorganic phosphate-limited photosynthesis inBrassica napusby enhancing metabolic P fractions and Rubisco activity”的研究論文，說明了充足的鉀營養協同改善植株磷營養狀況，實現油菜籽粒增產的光合生理機制。研究團隊從作物光合生產力的養分協同增效入手，探討了鉀元素協同改善油菜磷營養狀況，實現籽粒增產的生理機制。在磷、鉀養分缺乏的環境下，施鉀促進了油菜對磷的吸收（主要依賴于生物量的提高），增加了葉片單位面積磷含量，并通過加速同化物（磷酸丙糖）的轉移利用以實現無機磷（Pi）的快速再生，因而擴充了無機磷庫和代謝磷庫。較高濃度的Pi減輕了光合磷限制（葉綠體Pi臨界值0.52 mg/m2），緩解了因缺磷導致的葉片細胞能量和氧化還原內穩態失衡，從而避免光合電子傳遞鏈的過度還原損傷，保證了光反應的順利進行。不僅如此，施鉀后葉片核酸磷含量的提高有利于卡爾文循環限速酶（Rubisco）的合成，較高的K+濃度則保障了Rubisco酶的羧化活性，加速了光合作用的暗反應。可見，充足的鉀營養有利于減輕缺磷對油菜葉片光合生產力的限制，在農業生產中因地制宜考慮土壤養分供應特征，充分挖掘和發揮營養元素的協同增效效應，是實現作物高產優質的重要保障。