无论是在土壤系统中,还是在植物系统中,养分之间存在着一定的相互作用,养分间的相互作用是影响作物产量和品质形成的重要因素之一。前期研究表明,氮和锌在水稻中存在协同增效效应,但是两者相互作用的生理生化机制尚不清楚。本研究以常规粳稻品种日本晴和籼型杂交稻品种广两优为研究对象,在氮锌交互处理下分析水稻植株的生长、氮和锌的吸收转运和分配、氮同化关键酶的活性和氮锌相关基因表达水平的变化,解析氮锌互作对水稻养分吸收利用的影响,揭示水稻氮锌协同增效的生理生化机制。主要研究结果如下:1.适宜的氮锌配比可促进水稻的生长。-N条件下,加锌后日本晴和广两优的根长均明显变长,+N条件下,+Zn处理使日本晴的根长变短,而对广两优的根长没有明显影响。+N处理下,加锌可显著增加水稻各部位的生物量。2.锌促进水稻植株对氮的吸收、转运和分配。不同氮条件下,加锌后植株中氮含量没有显著变化,但植株中氮的吸收量显著增加。+N条件下,加锌处理显著提高木质部汁液中总氮和游离NO3-含量。-N条件下,加锌处理显著降低日本晴和广两优根中游离NO3-含量,但对地上部游离NO3-含量没有显著影响。+N条件下,加锌处理降低日本晴根中游离NO3-含量,且提高广两优地上部游离NO3-含量。在-N和+N条件下,加锌处理使氮在日本晴新叶中的分配比例分别增加3%和7%,广两优新叶中的分配比例分别增加4%和7%。对氮吸收运输相关基因表达水平的分析结果显示,+Zn处理后日本晴和广两优根和地上部多个硝酸根转运基因OsNRTs和铵离子转运基因Os AMTs的表达水平上升。可见,加锌可通过提高OsNRTs和Os AMTs的表达水平促进氮从根向地上部的转运,以及向新叶中的优先分配。3.锌促进水稻植株中氮的还原和同化。不同氮条件下,+Zn处理使水稻地上部可溶性蛋白的含量显著增加。-N处理下,加锌使日本晴地上部可溶性糖含量增加,但广两优地上部可溶性糖含量降低。不同氮条件下,+Zn处理能够提高日本晴NR和Ni R的活性,但对GS和GOGAT的活性没有影响。在广两优中,不同氮条件下,+Zn处理能够增强GS和GOGAT的活性,但对NR和Ni R的活性没有影响。可见,施锌可以促进水稻植株中氮的还原和同化过程,其效应在不同水稻品种中存在一定的差异性。4.氮促进水稻植株对锌的吸收、转运和分配。+Zn条件下,+N处理可降低植株中的锌含量,但能促进锌在植株各部位的累积。不同锌条件下,+N处理均可促进锌向新叶中优先分配。对锌吸收运输相关基因表达水平的分析结果显示,+N处理后日本晴和广两优根和地上部多个锌转运基因Os ZIPs及其调控基因Osb ZIP48和Osb ZIP50的表达水平上升。可见,加氮可通过提高Os ZIPs的表达水平促进锌向新叶中优先分配。综上所述,一方面,供锌能够通过上调OsNRTs和Os AMTs基因的表达水平促进氮从根向地上部的转运,以及向新叶中的优先分配,并提高氮的还原和同化水平,促进蛋白质的合成;另一方面,供氮可通过上调Os ZIPs基因的表达水平促进锌向新叶中优先分配,两者协同增效促进水稻植株生长提高生物量。