低铵高硝配比通过协同调控氮碳代谢提升甘蔗氮素利用效率与生长

本研究通过水培实验揭示20/80的NH4+/NO3-配比可显著提升甘蔗（Saccharum spp.）氮素利用效率（NUE）与生物量，结合双组学（转录组-代谢组）分析阐明其通过激活硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）等氮代谢关键酶，协调碳氮代谢网络的分子机制，为甘蔗绿色高产施肥提供理论依据。

　　

Highlight亮点发现

甘蔗在总氮10 mmol·L^-1条件下，20/80的NH₄⁺/NO₃^-配比展现出最佳生长表现——该比例下叶片硝酸还原酶（NR）活性提升38%，同时铵同化酶与光合碳固定通路协同激活，形成"高硝驱动-低铵辅助"的代谢优化模式。

The optimal NH₄⁺/NO₃^--ratio for sugarcane growth甘蔗生长的最佳铵硝配比

当营养液中NH₄⁺浓度超过4 mmol·L^-1时，甘蔗出现典型铵毒症状：根部褐化、生物量下降21%。有趣的是，纯NO₃^-处理虽能促进硝酸盐转运蛋白基因（NRT2.1）表达，却导致光合作用相关代谢物（如核酮糖-1,5-二磷酸）含量降低15%，形成"高硝代谢代价"。

Conclusions结论

本研究首次在代谢网络层面揭示：20/80的NH₄⁺/NO₃^-配比如同甘蔗细胞的"黄金比例"，既能通过NO₃^-维持碳骨架供给，又借助微量NH₄⁺激活GS/GOGAT循环，避免纯硝态氮引发的"代谢失衡陷阱"。