奥胡斯大学的研究人员发现，小麦根系释放的某些化合物具有抑制硝化作用的潜力。该研究指出，苯并恶嗪类化合物可能是生物硝化抑制剂（简称BNI）的候选物质。这些化合物在实验中降低了硝化微生物的活性…… 欧洲亚硝化单胞菌 在具有增强的 BNI 特性的小麦品系中浓度较高。
硝化作用通过微生物活动将铵转化为硝酸盐。这一过程会导致氮素通过淋溶和一氧化二氮排放而流失。生物抑制硝化作用旨在将更多氮素以植物可利用的形式保留在土壤中。这种策略依赖于植物根系释放天然化合物。
该研究采用生物发光测定法对18种苯并恶嗪类化合物进行了评估。 欧洲亚硝化单胞菌七种化合物表现出较强的抑制活性：MBOA、BOA、DIBOA、DIMBOA、APO、AAPO 和 HPMA。抑制 50% 硝化作用所需的浓度范围为 8 至 47 微摩尔。
化学形式
结果区分了不同化学形式的活性差异。两种苯并噁唑啉酮苷元MBOA和BOA的活性值分别为8微摩尔和13微摩尔。两种羟肟酸苷元DIBOA和DIMBOA的活性值分别为11微摩尔和20微摩尔。糖基化形式的活性较低或无明显抑制作用。
研究团队还比较了三种基因型 普通小麦亲本谱系为 Roelfs F2007，Roelfs BNI 谱系有两个。这两个谱系携带一段染色体片段。 羊茅这是一种与提高BNI性状相关的野生草种。这些植物在水培系统中生长了三周。
与亲本品系相比，Roelfs BNI1 和 Roelfs BNI2 品系释放出更多活性苯并恶嗪类化合物。它们的根系分泌物抑制率比 Roelfs F2007 高出近两倍。这一结果与分泌物中这些化合物的较高浓度相符。
在用旋转蒸发法处理并收集于含0,5毫摩尔硫酸铵培养基中的渗出液中，Roelfs BNI1菌株对氨氧化细菌的抑制率达到89,2%，Roelfs BNI2菌株达到72,7%，而亲本菌株的抑制率仅为36%。在氨氧化古菌的试验中…… 法兰克亚硝化鳅Roelfs BNI1 的业绩为 29,5%，Roelfs BNI2 的业绩为 20%，Roelfs F2007 的业绩为 3,7%。
化学分析
化学分析定量分析了根系分泌物中的九种苯并噁嗪类化合物：BOA、DIBOA、DIMBOA、DIMBOA-Glc、HBOA、HBOA-Glc、HMBOA、HMBOA-Glc 和 MBOA。在硫酸铵溶液中收集的根系分泌物中，DIMBOA 的含量最高，其含量为每克根干重每日 89 至 252 微克。HMBOA 的含量为每克根干重每日 6 至 14 微克。MBOA 的含量为每克根干重每日 5 至 7 微克。
在含硫酸铵的培养基中，Roelfs BNI1 和 Roelfs BNI2 品系分泌的 DIMBOA 量是亲本品系的两倍。研究人员在根组织中定量分析了 15 种苯并恶嗪类化合物，其中 DIMBOA 和 DIMBOA-Glc 含量最为丰富。
收集和准备
该研究还表明，渗出液的收集和制备方法至关重要。酸化和盐的存在会干扰生物测定结果。如果不调节pH值，抑制模式始终不稳定。将pH值调节至6,5后，BNI菌株与亲本菌株之间的差异超过三倍。
研究人员强调了生物抑制剂和合成抑制剂在农艺学上的差异。合成抑制剂以高浓度进入植物系统，而植物产生的化合物则缓慢且局部地到达根际。这种动态变化可以减少对微生物群落的非靶标效应，尽管“作物可持续利用”（CropSustain）项目仍在评估其对土壤微生物组和非靶标生物的影响。
本研究将苯并恶嗪类化合物定位为提高小麦氮肥利用效率育种计划的候选化合物。鉴定相关生物合成途径有助于选育出具有更强硝化抑制剂分泌能力的品种。
更多信息请参见 DOI：10.1016/j.plaphy.2026.111303
