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水稻（Oryza sativa L.）不仅是世界范围内重要的粮食作物之一，也是亚洲氮肥最大的消耗者。大量氮肥施入农田生态系统，在维持和提高水稻产量的同时，也带来了水体富营养化、温室效应和土壤酸化等一系列生态环境问题。硝化作用是土壤氮循环的重要环节，与农田氮素转化和损失密切相关。植物源的生物硝化抑制剂在减少农田氮素损失、提高作物氮素利用率方面具有一定的应用前景。笔者所在课题组前期发现了水稻根系分泌物中的首个生物硝化抑制剂1，9-癸二醇，其具有抑制土壤硝化作用和减少土壤N2O排放的功能，分泌受根际NH4+、O2和硝化细菌等环境因子诱导。但1，9-癸二醇在水稻根内调控分泌的遗传位点及其分泌到土壤中的行为特征尚不清楚。
本研究以水稻根系分泌的新型生物硝化抑制剂1，9-癸二醇为研究对象，初步探索了调控水稻生物硝化抑制活性的根内遗传位点，建立了超声提取-气相色谱检测土壤中1，9-癸二醇的分析方法，在此基础上初步研究了1，9-癸二醇在不同农田土壤中的行为。主要取得了以下研究结果:
1.利用根系分泌物精细分离和气相色谱定量技术，研究了176个水稻核心种质材料的生物硝化抑制活性和1，9-癸二醇含量，结果表明，水稻根系分泌物的生物硝化抑制活性在-2.1～71％之间，平均值为9.58％，1，9-癸二醇分泌量分布在3.64～37.59ng g-1root DW d-1之间，平均值17.91ng g-1root DW d-1。这两个表型数据呈现明显的连续分布趋势，且1，9-癸二醇的分泌量符合正态分布检验。相关性分析表明，生物硝化抑制活性和1，9-癸二醇含量存在着显著正相关关系，相关系数为0.403(P＜0.01)。对生物硝化抑制活性表型进行全基因组关联分析发现，在第4号染色体的22.7～23.1Mb区域鉴定到若干与生物硝化抑制活性性状显著相关的SNP位点。
2.为观测1，9-癸二醇在土壤中的行为，建立了一种超声波提取-气相色谱检测土壤中1，9-癸二醇的方法。研究发现，超声波提取土壤1，9-癸二醇的最佳方法为:甲醇作为提取剂、超声提取1次、液料比40mL g-1、超声时间30min。气相色谱Agilent8890测定1，9-癸二醇的最佳条件为:进样口温度250℃、FID检测器温度310℃、升温程序:初始柱温60℃，保持2min，以20℃min-1的速率升至150℃，然后以3℃min-1的速率升至180℃，保持2min，最后以20℃min-1的速率升至270℃。在最佳提取和测定条件下，对不同浓度1，9-癸二醇(10、100、1000mg kg-1土)在不同类型农田土壤中加标回收率进行了研究，发现平均回收率分别是潮土90.74～96.51％、水稻土90.58％～94.55％、红壤88.47％～96.05％。
3.通过土壤微域培养实验，发现在土壤孔隙含水量60％，25℃黑暗培养条件下，1，9-癸二醇（1000mg kg-1土）在不同土壤中的降解特征均符合一级动力学方程。1，9-癸二醇在红壤中的降解转化过程最慢，水稻土次之，在潮土中最快，相应的降解速率常数分别为0.042、0.056和0.076，半衰期分别为16.5、12.37和9.11h。进一步考察了微生物对1，9-癸二醇在土壤中的稳定性的影响，发现土壤灭菌处理后，红壤和水稻土中1，9-癸二醇的含量连续9天都没有发生显著变化，而潮土中的降解速率较未灭菌土壤相比有所减慢，半衰期为16.38h，是未灭菌土壤的1.8倍，微生物是影响1，9-癸二醇在土壤中稳定性的重要因子。
本研究以水稻根系分泌的新型生物硝化抑制剂1，9-癸二醇为研究对象，初步探索了调控水稻生物硝化抑制活性的根内遗传位点，建立了超声提取-气相色谱检测土壤中1，9-癸二醇的分析方法，在此基础上初步研究了1，9-癸二醇在不同农田土壤中的行为。主要取得了以下研究结果:
1.利用根系分泌物精细分离和气相色谱定量技术，研究了176个水稻核心种质材料的生物硝化抑制活性和1，9-癸二醇含量，结果表明，水稻根系分泌物的生物硝化抑制活性在-2.1～71％之间，平均值为9.58％，1，9-癸二醇分泌量分布在3.64～37.59ng g-1root DW d-1之间，平均值17.91ng g-1root DW d-1。这两个表型数据呈现明显的连续分布趋势，且1，9-癸二醇的分泌量符合正态分布检验。相关性分析表明，生物硝化抑制活性和1，9-癸二醇含量存在着显著正相关关系，相关系数为0.403(P＜0.01)。对生物硝化抑制活性表型进行全基因组关联分析发现，在第4号染色体的22.7～23.1Mb区域鉴定到若干与生物硝化抑制活性性状显著相关的SNP位点。
2.为观测1，9-癸二醇在土壤中的行为，建立了一种超声波提取-气相色谱检测土壤中1，9-癸二醇的方法。研究发现，超声波提取土壤1，9-癸二醇的最佳方法为:甲醇作为提取剂、超声提取1次、液料比40mL g-1、超声时间30min。气相色谱Agilent8890测定1，9-癸二醇的最佳条件为:进样口温度250℃、FID检测器温度310℃、升温程序:初始柱温60℃，保持2min，以20℃min-1的速率升至150℃，然后以3℃min-1的速率升至180℃，保持2min，最后以20℃min-1的速率升至270℃。在最佳提取和测定条件下，对不同浓度1，9-癸二醇(10、100、1000mg kg-1土)在不同类型农田土壤中加标回收率进行了研究，发现平均回收率分别是潮土90.74～96.51％、水稻土90.58％～94.55％、红壤88.47％～96.05％。
3.通过土壤微域培养实验，发现在土壤孔隙含水量60％，25℃黑暗培养条件下，1，9-癸二醇（1000mg kg-1土）在不同土壤中的降解特征均符合一级动力学方程。1，9-癸二醇在红壤中的降解转化过程最慢，水稻土次之，在潮土中最快，相应的降解速率常数分别为0.042、0.056和0.076，半衰期分别为16.5、12.37和9.11h。进一步考察了微生物对1，9-癸二醇在土壤中的稳定性的影响，发现土壤灭菌处理后，红壤和水稻土中1，9-癸二醇的含量连续9天都没有发生显著变化，而潮土中的降解速率较未灭菌土壤相比有所减慢，半衰期为16.38h，是未灭菌土壤的1.8倍，微生物是影响1，9-癸二醇在土壤中稳定性的重要因子。