硝化作用是農(nóng)田氮素轉(zhuǎn)化的主要途徑，與氮素?fù)p失和利用有非常密切的關(guān)系。維持氮素以NH4+的形式存在是提高作物氮素利用率的關(guān)鍵之一。由于合成硝化抑制劑價(jià)格昂貴，在不同土壤類型中性能不穩(wěn)定，而且存在生態(tài)環(huán)境和食品的安全隱患等，開發(fā)植物源的生物硝化抑制劑(BNIs)顯得十分必要。迄今為止，BNIs只從Brachiariahumidicola和高粱中報(bào)道過。

中國科學(xué)院南京土壤研究所施衛(wèi)明課題組利用自我創(chuàng)制的根系分泌物原位收集系統(tǒng)和GC-MS分離鑒定技術(shù)，通過測定19個(gè)秈稻、粳稻品種的根系分泌物活性，首次從重要糧食作物水稻中鑒定到一種新型的BNIs——1,9-癸二醇，發(fā)現(xiàn)其主要通過抑制氨單加氧酶(AMO)過程來抑制硝化作用，并明確了1,9-癸二醇是水稻根系分泌的天然物質(zhì)，對潮灰土的硝化作用有顯著抑制效應(yīng)，抑制效應(yīng)顯著大于目前農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中普遍使用的雙氰胺(DCD)。進(jìn)一步通過19個(gè)水稻品種15N同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，揭示了生物硝化抑制效應(yīng)、1,9癸二醇含量與水稻品種氮吸收利用效率之間有密切的聯(lián)系。

上述研究成果發(fā)表于《新植物學(xué)家》(NewPhytologist，Sunetal.,2016,212:646–656)，得到了國際同行的高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為這一工作為水稻遺傳/育種和稻田氮肥管理提供了新的思路和切入點(diǎn)。該研究對于深化植物-微生物互作調(diào)控土壤氮素轉(zhuǎn)化，提高作物氮素利用率、減少氮素流失和溫室氣體排放，指導(dǎo)氮肥減施增效，實(shí)現(xiàn)化肥氮零增長的國家戰(zhàn)略，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。研究成果也得到了超過100家國內(nèi)外媒體和機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注和報(bào)道。

水稻根系分泌物1,9-癸二醇抑制硝化作用機(jī)制示意圖