晚期生长阶段具有不同衰老模式的小麦叶面15N-尿素吸收与转运

更绿的小麦为何关系到我们的粮食

小麦植株的衰老方式并不相同。有些品种叶片保持绿色时间更长，而有些则更早泛黄和枯萎。这种“长青性”差异会悄然影响我们的产量以及面包中蛋白质的含量。本文通过追踪氮——这一决定叶色与籽粒蛋白的关键养分——在两种衰老速度不同的小麦类型中的流向，揭示了氮吸收时机与叶片寿命如何共同作用，影响产量与籽粒品质。

并排生长的两类小麦

研究人员比较了一种称为 YM66 的长青性小麦与一种早衰性品种 WM6。在长青植株中，顶叶和茎在籽粒接近成熟时仍保持绿色，能更长时间支持光合作用和灌浆。在受控的盆栽条件下，两种小麦在相同的土壤、水分和施肥条件下生长，因此主要差别就是叶片衰老的快慢。在晚期生长阶段，研究组测量了残留的绿叶面积、叶片含叶绿素量以及叶、茎和籽粒中的氮含量。

将氮“涂”在叶片上以追踪其去向

研究者并没有在土壤中施肥，而是在旗叶——对供给发育中籽粒至关重要的顶叶——表面“涂抹”了一种特殊的氮肥。他们使用富含稀有同位素15N的尿素作为化学追踪标记。此叶面施肥在开花前几天或开花后约十天进行。通过随时间追踪15N在叶、茎和籽粒中的分布，研究人员得以观察每种植株何时以及如何吸收氮、氮在体内的临时储存位置，以及最终有多少氮进入了收获的籽粒中。

更绿的植株更长时间吸收更多氮

长青小麦 YM66 在灌浆期间保持了更多的绿叶面积和更高的叶绿素含量，优于 WM6。这一可见差异反映出更深层的差别：YM66 吸收的总氮更多，而且在开花后继续吸收的时间更长。与之相比，WM6 在开花后仅增加了少量氮，而 YM66 在近三周内持续建立其氮储备。在两种小麦中，开花前已储存在叶和茎中的氮都会逐渐转移到籽粒中。但 YM66 在茎和叶中维持更高的氮水平更长时间，充当了更强的“储库”，能够持续为籽粒提供氮素。

大部分籽粒氮来自早期吸收——但转移能力不同

同位素示踪表明，在两种小麦中，成熟籽粒中大部分氮原本来自开花前植物已吸收的部分。开花前施用的15N中有一半以上后来在籽粒中被回收，而开花后施用的15N约有四成到不到五成被回收。然而，YM66 在通过叶片吸收带标记氮并将其再动员到籽粒方面表现更佳。开花前，标记氮在 YM66 中更多地从叶片转移到茎再进入籽粒，而 WM6 则在营养器官中残留了更大比例。开花后，YM66 同样将新吸收的氮中更大的一部分输送到籽粒，而 WM6 则倾向于将其保留在叶片中，尤其是在这些叶片衰老、活力下降时。

更绿的叶片、更强健的作物、更有效的施肥利用

这些氮素处理差异带来了切实的收益。YM66 比 WM6 产生了更多的穗粒数、更重的籽粒、更大的植株总生物量以及更高比例的生物量集中在籽粒中。研究表明，长青小麦通过将强劲的早期吸收、持续的叶片功能与将储存氮有效转移到发育中籽粒结合起来，从而更有效地利用氮素。对于农民和育种者而言，这意味着叶片保持更长时间绿色且能够熟练地将氮从叶与茎转移到籽粒的品种，可能在相同施肥量下提供更高的产量和更好的籽粒蛋白。理解并改进这种隐蔽的氮素经济学，有助于在田间减少浪费肥料的同时生产更有营养的小麦。

引用: Gong, YH., Zhu, YM., Li, T. et al. Foliar ¹⁵N-urea absorption and translocation in wheat with contrasting senescence patterns at late growth stage. Sci Rep 16, 7174 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39067-5

关键词: 小麦, 氮素利用效率, 长青性, 叶面施肥, 籽粒蛋白