氯化铵-15N在农业的应用

2025/9/22 9:27:04 作者:电离式

介绍

氯化铵-15N的外观为白色粉末,可溶于DMSO、甲醇(微溶)、水。化学式为ClH4N。它是一种同位素标记物,主要用作农用示踪剂,也可作为氮源用于合成生物、医学研究所需15N标记示踪试剂。

氯化铵-15N.jpg

氯化铵-15N

应用

氯化铵-15N通过注射到植株的顶部节间给成熟的小麦植株施用。氮-15很容易掺入籽粒组分中,观察到籽粒氮中氮-15的过量为4.67个原子%。麸质蛋白含有 5.00 个原子百分比的过量氮-15,而盐溶性仁蛋白的氮含有 4.01 个原子百分比的过量氮-15。检查 11 种麸质氨基酸之间的氮 15 分布显示,单个氨基酸的标记存在差异。谷氨酸(6.34 原子百分比过量 15N)标记最高,脯氨酸(一种源自谷氨酸的氨基酸)含有 5.44 原子%过量 15N。其他九个氨基酸含有2.7至 4.6 原子百分比的 15N。示踪剂掺入过程中涉及的过程以及利用氮 15 进一步研究谷物蛋白形成的可行性[1]。

利用氯化铵-15N追踪夏孢子对氮的代谢,发现锈菌可直接吸收宿主释放的铵态氮,并将其整合到自身蛋白质、核酸等生物大分子中,推动孢子萌发与侵染。这类研究可拓展至水稻稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)、番茄灰霉病菌(Botrytis cinerea)等病害系统:通过标记植物组织或培养液中的氯化铵-15N,能明确病原物入侵时的氮素吸收位点、氮在病原体内的转运路径,以及病原对作物氮代谢的干扰方式。这种方法可以用于筛选能抑制病原铵转运蛋白的农药,或培育低铵态氮分泌但高抗性的作物品种。

向土壤中添加氯化铵-15N后,被亚硝化细菌、硝化细菌转化为硝态氮,氮-15进入 NO₂⁻、NO₃⁻,可追踪铵态氮的硝化作用,硝态氮被反硝化细菌还原为 N₂O、N₂,氮-15以气态形式流失,以及被土壤微生物吸收并整合到生物量中。通过量化不同过程的 15N 分配比例,能评估有机肥与化肥配施、秸秆还田等措施对氮素留存 - 流失平衡的影响,为减少硝态氮淋溶至地下水、N₂O 排放加剧温室效应[2]。

参考文献

[1]McConnell W B, Finlayson A J. Incorporation of Nitrogen-15 into Constituents of Wheat Kernel[J]. *Cereal Chemistry*, 1967, 44(4): 353+.

[2]McConnell W B, Underhill E W. Utilization of ammonium chloride-15N by uredospores of wheat stem rust[J]. *Canadian Journal of Biochemistry*, 1966, 44(11): 1511+.

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