在水稻生产中，通过优化冠层中氮的分布来匹配光的分布梯度，对于促进干物质生产和提高氮的内在利用效率至关重要。根源细胞分裂素与氮的代谢密切相关，然而有关根源细胞分裂素调控水稻冠层中氮分布和干物质生产的相关机制，目前还不清楚。
近期，扬州大学水稻栽培与生理生态团队杨建昌教授课题组完成的题为“Post-anthesis dry matter production and leaf nitrogen distribution are associated with root-derived cytokinins gradient in rice” 的研究在Journal of Integrative Agriculture (JIA) 2025年6期正式发表。
该研究解析了根源细胞分裂素，即玉米素及其核苷（zeatin+zeatin riboside，Z+ZR）与冠层中氮分布梯度的关系，阐明了冠层中较大的Z+ZR水平分布梯度可促进水稻花后基部叶片中的氮素向顶部叶片分配，进而形成较大的氮分布梯度。这一过程与根系活性密切相关，包括根系氧化力、根中Z+ZR含量和Z+ZR的装载能力，并通过对根部浇灌根系活性促进剂和抑制剂验证了这一结果，为水稻高产高效栽培技术的构建提供了理论依据。
该研究采用2个粳型氮高效品种（NEVs）和2个粳型氮低效品种（NIVs）种植于大田，设置4个施氮量（0、90、180和360 kg N ha−1）水平。
结果表明，在施氮水平下两类品种之间的光消减系数（KL）差异较小，而在较低的施氮量（0–180 kg N ha−1）下，与NIVs相比，NEVs在成熟期具有较高的地上部干物重、产量和植株内在氮利用率，但两类品种的总吸氮量接近。与NIVs相比，NEVs在灌浆中前期，叶片中呈现出更大的氮分布梯度，即较高的氮衰减系数（KN）；较大的氮分布梯度在较低的施氮量下，增强了NEVs花后的光合生产。
此外，与NIVs相比，NEVs冠层中玉米素（Z）+玉米素核苷（ZR）水平梯度较大，促进了氮在下部叶片中的输出和在上部叶片中的同化，对KN和干物质生产具有显著的贡献作用。这一过程也与NEVs较高的根系活性密切相关，并通过往根部浇灌根系活性促进剂和抑制剂验证了这一结果。
扬州大学水稻栽培与生理生态团队王志琴正高级实验师为该文的通讯作者，农学院青年教师朱宽宇为该文的第一作者。该研究得到国家自然科学基金（32301930，32071943，32272198，32372214），国家重点研发计划项目（2022YFD2300304）等项目资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.02.010
Cite the article:Kuanyu Zhu, Yuemei Xu, Zhiwei Sun, Yajun Zhang, Weiyang Zhang, Yunji Xu, Junfei Gu, Hao Zhang, Zhiqin Wang, Lijun Liu, Jianhua Zhang, Jianchang Yang. 2025. Post-anthesis dry matter production and leaf nitrogen distribution are associated with root-derived cytokinins gradient in rice. Journal of Integrative Agriculture, 24(6): 2106-2122.
Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。
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