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氮高效利用小黑麦氮素吸收积累特性研究

作　者: 吴沂珀
导　师: 张锡洲
学　校: 四川农业大学
专　业: 植物营养学
关键词: 小黑麦 氮素积累 氮素利用 不同功能氮
分类号: S512.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


为提高作物产量和改善品质,氮肥过量施用、利用效率低下的现象在我国普遍存在。筛选氮高效利用作物品种,研究氮高效利用的机理从而通过基因工程等手段培育氮高效作物是提高氮肥利用效率的有效途径。本文以前期筛选确定的小黑麦氮高效利用品种Clxt82、PI429186和低效利用品种Clxt74为材料,通过水培与土培试验对氮高效利用小黑麦根系形态及活力、氮同化酶活性和氮素在器官间和器官内不同功能氮素间分配等指标的特征进行分析,研究氮高效利用品种对氮素的吸收、利用能力,并探讨其机理。主要研究结果如下：1.氮高效利用品种具有较强的氮素吸收积累能力。不同供氮水平下,小黑麦氮高效利用品种氮素积累量均显著高于氮低效利用品种。根系形态各个指标随供氮水平增加的变化趋势大致一致。较低供氮浓度下Clxt82、PI429186根系氮素分配比率大,根系发达。高效品种根十重在供氮浓度0.40mmol·L-1,2.00mmol·L-1时分别为Clxt74的1.70、1.40倍和1.22、1.48倍；根长、根表面积、根体积显著高于低效品种,供氮浓度0.40mmol·L-1,Clxt82、PI429186各指标分别为Clxt74的2.07、1.92倍,1.55、1.51倍和1.31、1.26倍；供氮浓度2.00mmol·L-1,Clxt82、PI429186各指标分别为Clxt74的0.92、1.28倍,1.29、1.25倍和1.82、1.56倍。低氮条件下高效品种通过增大<lmm细根的根长、根表面积、根体积来接触更多的介质,扩大可吸收氮素的容量。根系活力各指标随供氮浓度增加变化趋势并不一致：各供氮水平间,高效品种Clxt82根系活跃吸收面积、氧化力、还原力变化较小,对不同供氮水平有较强适应能力；高效品种P1429186和低效品种Clxt74变化则较大。但在较低供氮浓度下,高效品种根系吸收面积、活跃吸收面积、氧化力、还原力、单位根鲜重伤流强度均显著高于氮低效品种,具有较强的根系活性。2.氮素同化方面,小黑麦根系、叶片氮同化关键酶活性受氮素供应的影响,且品种间存在差异。随氮素供应量的减少,Clxt82、PI429186根系及叶片硝酸还原酶、谷氨酸合成酶均大于低效品种。在0.40mmol·L-1,2.00mmol·L-1两个氮处理下,Clxt82、 PI429186叶片硝酸还原酶分别为Clxt74的1.53、1.33倍和1.42、1.20倍；谷氨酸合成酶为Clxt74的1.72、1.62倍和1.44、1.48倍,具有较强的氮素同化能力。根系及叶片谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶活性受氮素同化及再利用的影响,不同氮处理下,高效品种氮素同化能力较强、受氮胁迫程度较弱、体内氮素再利用程度低,根系及叶片谷氨酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶活性低于低效品种。0.40mmol·L-1供氮处理,Clxt82、 PI429186根系及叶片谷氨酰胺合成酶活性为Clxt74的77.74%、77.87%和82.25%、96.78%;0.40mmol·L-1供氮处理,Clxt82、PI429186根系和叶片谷氨酸脱氢酶活性为Clxt74的62.88%、61.23%和71.42%、58.14%。3.氮素在各器官的分配上,小黑麦氮高效利用品种积累的氮素较氮低效利用品种更多的向根系和叶片分配,以提高养分吸收和物质合成的能力。施OmgN·kg-1土和33mgN·kg-1土处理,分蘖期Clxt82、PI429186叶片氮素分配比例比Clxt74高10.21%、5.06%和6.13%、3.80%；拔节期Clxt82、PI429186根系氮素分配比例比Clxt74高4.13%、7.15%和3.84%、6.48%。高效品种对供氮环境的变化反应较为灵敏,随生育时期推进,供氮浓度的相对减小,小黑麦氮高效利用品种根系、叶片氮素分配比例高于氮低效利用品种。4.小黑麦不同功能氮素含量受施氮的影响,且品种间存在差异。施氮促进小黑麦各形态氮含量增加,各器官营养性氮、功能性氮、结构性氮含量营养生长期为叶>茎>根,抽穗期以穗、叶最大：结构性氮素随生育时期推进而降低,存在分解运输再利用,各器官功能性氮含量各时期变化不大。不同氮效率品种各器官不同形态氮素含量存在差异：低氮条件下,氮高效利用品种营养性氮含量大于氮低效利用品种,施OmgN·kg-1土和33mgN·kg-1土处理,拔节期Clxt82、PI429186叶片营养性氮含量是Clxt74的1.31、1.75倍和1.12、1.35倍；结构性氮含量低于低效品种,施OmgN·kg-1土和33mgN·kg-1土处理,抽穗期Clxt82、PI429186叶片结构性氮含量是Clxt74的74.99%、63.08%和75.78%、62.84%；功能性氮含量无明显差异；低氮条件下氮高效品种通过降低结构性氮含量、增加营养性氮含量来满足氮素的需求和体内循环。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-10
目录  10-12
第一章 绪论  12-22
  1 立题依据  12-13
  2 文献综述  13-20
    2.1 作物氮效率差异研究  13-14
      2.1.1 氮效率的指标  13-14
      2.1.2 氮效率的决定因素  14
    2.2 氮素吸收的生理基础  14-17
      2.2.1 根系形态  15-16
      2.2.2 根系生理  16-17
    2.3 氮素利用的生理基础  17-20
      2.3.1 氮同化代谢酶  17-18
      2.3.2 氮素的分配和运转  18-20
    2.4 本研究的切入点  20
  3 研究内容及技术路线  20-22
    3.1 研究内容  20-21
      3.1.1 小黑麦氮高效利用品种根系形态及活力特征  20
      3.1.2 小黑麦氮高效利用品种氮素同化积累特征  20-21
    3.2 技术路线  21-22
第二章 氮高效利用小黑麦根系形态及活力特征  22-37
  1 材料与方法  22-23
    1.1 供试材料  22
    1.2 试验设计与处理  22-23
    1.3 测定项目及方法  23
    1.4 数据处理  23
  2 结果与分析  23-34
    2.1 氮高效利用小黑麦氮素积累与根系氮素分配特征  23-25
      2.1.1 氮素积累  23-24
      2.1.2 根系氮素分配比例  24-25
    2.2 氮高效利用小黑麦根系形态特征  25-31
      2.2.1 根干重  25-26
      2.2.2 根冠比  26
      2.2.3 根长  26-28
      2.2.4 根表面积  28-29
      2.2.5 根体积  29-31
    2.3 氮高效利用小黑麦根系活力特征  31-34
      2.3.1 根系吸收面积  31-32
      2.3.2 根系氧化力  32-33
      2.3.3 根系还原力  33
      2.3.4 根系伤流强度  33-34
  3 讨论  34-36
    3.1 氮高效利用小黑麦根系形态特征  34-35
    3.2 氮高效利用小黑麦根系活力特征  35-36
  4 小结  36-37
第三章 氮高效利用小黑麦氮同化关键酶活性变化特征  37-47
  1 材料与方法  37-38
    1.1 供试材料  37-38
    1.2 试验设计与处理  38
    1.3 测定项目及方法  38
    1.4 数据处理  38
  2 结果与分析  38-45
    2.1 氮高效利用小黑麦生物量特征  38-39
    2.2 氮高效利用小黑麦根系氮同化关键酶活性  39-42
      2.2.1 硝酸还原酶(NR)  39-40
      2.2.2 谷氨酰胺合成酶(GS)  40-41
      2.2.3 谷氨酸合成酶(GOGAT)  41-42
      2.2.4 谷氨酸脱氢酶(GDH)  42
    2.3 氮高效利用小黑麦叶片氮同化关键酶活性  42-45
      2.3.1 硝酸还原酶(NR)  42-43
      2.3.2 谷氨酰胺合成酶(GS)  43-44
      2.3.3 谷氨酸合成酶(GOGAT)  44
      2.3.4 谷氨酸脱氢酶(GDH)  44-45
  3 讨论  45-46
  4 小结  46-47
第四章 氮高效利用小黑麦氮积累分配特征  47-60
  1 材料与方法  47-49
    1.1 供试材料  47-48
    1.2 试验设计与处理  48
    1.3 测定项目及方法  48
    1.4 数据处理  48-49
  2 结果与分析  49-57
    2.1 氮高效利用小黑麦氮利用效率  49-50
      2.1.1 生物量  49-50
      2.1.2 氮利用效率  50
    2.2 氮高效利用小黑麦氮积累特征  50-51
    2.3 氮高效利用小黑麦氮素器官间分配特征  51-52
    2.4 氮高效利用小黑麦不同形态氮含量特征  52-57
      2.4.1 营养性氮  52-54
      2.4.2 功能性氮  54-55
      2.4.3 结构性氮  55-57
  3 讨论  57-58
  4 小结  58-60
综合结论  60-61
参考文献  61-68
致谢  68

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 麦 > 小黑麦
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