近日，農學院王振林教授團隊在《Field Crops Research》在線發表了題為“Nitrogen regulates stem lodging resistance by breaking the balance of photosynthetic carbon allocation in wheat”的研究論文。李春輝博士、常永蘭博士為該論文的第一作者，李勇副教授為該論文的通訊作者。

在一定范圍內增加氮肥投入可以提高小麥的生物量和產量。然而，過量的氮肥投入會破壞光合碳分配的平衡，導致莖稈中碳同化物含量和比例發生變化，這使莖稈質量變差，倒伏風險增加，最終導致產量降低。

葉片進行光合作用合成淀粉，多余的淀粉被降解并輸出，這增加了葉片的可溶性糖含量，其中的蔗糖被向外轉運。莖稈利用葉片轉運的蔗糖進行生物合成。氮肥增加了葉片可溶性糖含量，即增強了葉片生產同化物的能力。

圖1. 施氮量對莖稈基部第二節間碳水化合物含量、基因表達的影響

研究表明，每增加120kg hm-2的氮肥，葉片果糖、葡萄糖和蔗糖含量分別增加0.54mg g-1、3.80mg g-1和4.89mg g-1。雖然莖稈內可溶性糖含量減少，但淀粉降解酶基因TaBYM1表達量提高，導致淀粉被降解，莖稈用于碳水化合物合成的底物（葡萄糖）增加。然而，由于莖稈中木質素和纖維素合成的關鍵基因的表達減少，莖稈從同化物中合成纖維素和木質素的能力降低，導致莖稈的質量變差。最終，引發了倒伏，產量下降。

圖2. 高氮抑制小麥莖稈碳水化合物合成的假設機制

該研究解析了氮肥水平對小麥光合碳同化物分配、產量和抗倒伏性的調控效應，為探究協同實現小麥高產和抗倒伏性的栽培調控途徑提供理論依據。

該工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、山東省泰山產業領軍人才計劃和國家重點研發計劃的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.108908

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波