华中农业大学在油菜磷钾营养互作上取得新进展

2022年12月，华中农业大学资源与环境学院作物养分管理团队在《The Plant Journal》上发表了题为“Sufficient potassium improves inorganic phosphate-limited photosynthesis inBrassica napusby enhancing metabolic P fractions and Rubisco activity”的研究论文，说明了充足的钾营养协同改善植株磷营养状况，实现油菜籽粒增产的光合生理机制。研究团队从作物光合生产力的养分协同增效入手，探讨了钾元素协同改善油菜磷营养状况，实现籽粒增产的生理机制。在磷、钾养分缺乏的环境下，施钾促进了油菜对磷的吸收（主要依赖于生物量的提高），增加了叶片单位面积磷含量，并通过加速同化物（磷酸丙糖）的转移利用以实现无机磷（Pi）的快速再生，因而扩充了无机磷库和代谢磷库。较高浓度的Pi减轻了光合磷限制（叶绿体Pi临界值0.52 mg/m2），缓解了因缺磷导致的叶片细胞能量和氧化还原内稳态失衡，从而避免光合电子传递链的过度还原损伤，保证了光反应的顺利进行。不仅如此，施钾后叶片核酸磷含量的提高有利于卡尔文循环限速酶（Rubisco）的合成，较高的K+浓度则保障了Rubisco酶的羧化活性，加速了光合作用的暗反应。可见，充足的钾营养有利于减轻缺磷对油菜叶片光合生产力的限制，在农业生产中因地制宜考虑土壤养分供应特征，充分挖掘和发挥营养元素的协同增效效应，是实现作物高产优质的重要保障。