甜瓜耐低氮且氮高效种质资源评价与筛选

为了挖掘和筛选甜瓜耐低氮且氮高效种质资源,提高氮效率,本研究以59个厚皮甜瓜品种(系)为材料,采用穴盘基质栽培试验,设置适氮(4.88 mmol/L)和低氮(0.01 mmol/L)2个处理,通过分析苗期性状差异确定筛选指标,初步筛选出耐低氮且氮高效品系,然后用基于产量的田间筛选结果进行验证,最终筛选出耐低氮、氮效率高、产量高的种质。结果表明,不同甜瓜品种(系)的18个性状在2个氮水平间均存在显著性差异。通过主成分分析,初步确定SPAD值、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、株高、茎粗、根体积、根干重、地上部干重、总干重、根冠比、地上部含氮量、地上部氮积累量这13个性状为甜瓜品种(系)耐低氮能力筛选指标。利用这13个性状,基于欧氏距离对供试甜瓜品种(系)进行分类,筛选出苗期耐低氮且氮效率高的品种6个,结合田间产量筛选结果,最终确定T396、T518、T519、T540为耐低氮且氮高效品种(系)。可见,苗期进行甜瓜耐低氮且氮高效种质资源筛选可行。本研究结果可为甜瓜耐低氮和氮高效育种及相关机理研究提供方法和种质资源。     

西藏青稞种质资源苗期耐低氮鉴定与筛选

为选育出适应我国西部高原地区种植的耐低氮并高产的青稞品种,以1 029份青稞种质资源为材料,以Hoagland营养液为介质,对2叶期的青稞幼苗进行缺氮和对照2组处理试验,通过对不同处理下青稞幼苗的株高变化量和地上生物量(鲜质量、干质量)对缺氮的响应进行分析,并通过对过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和丙二醛(MDA)活性检测对初选品种进行鉴定。结果表明:缺氮胁迫对不同青稞品种的生长影响存在显著性差异,筛选出耐低氮种质4份("ZDM4700""藏1446""ZDM5713"和"ZDM5766"),不耐低氮种质4份("藏0603""藏0801""ZDM5766"和"昆仑15")。通过生长指标(株高、根长、地上生物量鲜质量和干质量,地下生物量鲜质量和干质量)和生理指标POD,CAT,APX和CAT活性的检测之后发现,30份耐贫瘠材料和30份缺氮敏感材料MDA,CAT,POD,APX含量之间无显著差异,缺氮敏感材料"ZDM5766""ZDM5626""ZDM4618"和"ZDM4394"缺氮培养后MDA和POD含量均高于耐贫瘠材料"ZDM4700""ZDM4492""ZDM5724"和"ZQ336",说明组织遭受逆境伤害的程度大,组织中存在老化、衰弱。缺氮敏感材料CAT含量均低于耐贫瘠材料,说明组织抗氧化防御机理越低。     

低氮胁迫下不同氮效率玉米品种的氮代谢与物质生产差异

以氮高效品种‘正红311’和氮低效品种‘先玉508’为试验材料,通过室内水培研究低氮胁迫下不同氮效率玉米品种的氮代谢与物质生产差异。结果表明,低氮胁迫下玉米幼苗根系与叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酸合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)活性,可溶性蛋白含量,地上部、根系和单株干物质与氮积累量及根系氮吸收效率均显著下降,但‘正红311’的各指标降幅均低于‘先玉508’;根冠比、根冠氮分配比和根系氮物质生产力均显著升高,但‘正红311’根冠比、根冠氮分配比的增幅均低于‘先玉508’,而根系氮物质生产力的增幅较‘先玉508’更高。氮高效品种‘正红311’的NR、GS、GDH活性及可溶性蛋白含量均高于氮低效品种‘先玉508’,且对低氮胁迫响应更高效,使得其根系氮吸收效率和物质生产能力显著高于‘先玉508’,而根冠比和根冠氮分配比显著低于‘先玉508’,有效地维持地上部与根系的干物质与氮的协调分配,保证其物质生产与氮积累,提高其对低氮环境的适应能力。因此,氮高效品种在肥沃地区种植可减少氮肥施用,发挥其氮高效特性,而在丘陵地区推广则有利于保证玉米的高产稳产。     

不同基因型高粱的氮效率及对低氮胁迫的生理响应

【目的】探讨不同基因型高粱氮素吸收效率和利用效率及其差异机制,研究低氮胁迫对不同基因型高粱叶片无机氮含量和氮同化酶活性的影响,为耐低氮型高粱品种的选育提供理论依据。【方法】采用盆栽试验,选取2个低氮敏感型高粱(冀蚜2号和TX7000B)和2个耐低氮型高粱(SX44B和TX378)为试验材料,设置高氮(0.24g·kg-1风干土)和低氮(0.04 g·kg-1风干土)2个处理,分别在挑旗期和灌浆期测定高粱叶片NO3--N、NO2--N及NH4+-N含量和硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(Ni R)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性,分析不同基因型高粱在2个氮处理下的氮效率相关指标及其差异。【结果】(1)不同基因型高粱籽粒产量对低氮的响应不同,低氮处理显著降低了冀蚜2号和TX7000B的籽粒产量,与高氮处理比较分别降低13.87%和19.25%,但没有降低SX44B和TX378的籽粒产量。(2)与高氮处理比较,低氮处理的相对籽粒氮累积量、相对植株氮累积量和相对氮收获指数不能表征各基因型高粱是否具有耐低氮特性;但相对低氮敏感型高粱,耐低氮型高粱在低氮处理下有着较高的相对氮肥偏生产力和相对氮素利用效率。低氮处理下SX44B和TX378的氮肥偏生产力是高氮处理的6.19和7.49倍,而冀蚜2号和TX7000B则分别为5.17和4.85倍;低氮处理下SX44B和TX378的氮素利用效率是高氮处理的1.84和1.85倍,而冀蚜2号和TX7000B则分别为1.67和1.35倍。(3)通径分析表明,高氮处理下,植株氮累积量和氮素利用效率对籽粒产量贡献相同;而在低氮处理下,氮素利用效率对籽粒产量关联作用更大。(4)高粱的叶片无机氮含量不能表征高粱是否具有耐低氮特性,灌浆期叶片无机氮含量较挑旗期显著降低。(5)与高氮处理比较,低氮处理时冀蚜2号和TX7000B叶片中NR、GS和GOGAT活性显著降低,SX44B酶活性变化不显著,而TX378叶片中GS活性增加。【结论】耐低氮型高粱在低氮胁迫时有着较高的相对籽粒产量和相对氮素利用效率。低氮胁迫时叶片较高的氮同化酶活性是高粱耐低氮的生理基础。发掘和利用低氮条件下具有较高的叶片氮同化酶活性和氮素利用效率的高粱种质资源,有助于提高耐低氮高粱品种的培育效率。     

甘薯苗期耐低氮基因型筛选及不同氮效率类型综合评价

【目的】建立甘薯品种（系）耐低氮能力评价体系,筛选耐低氮基因型甘薯材料和评价不同氮效率类型,为研究耐低氮甘薯生理机制和挖掘氮高效基因奠定基础。【方法】采用水培试验,以来自国内外不同薯区的126份甘薯品种（系）为材料,低氮胁迫（0 mmol·L^-1纯氮）和正常施氮（14 mmol·L^-1纯氮）处理下,收集126个品种（系）地上干重、地上干物质增加量、地下干物质增加量、总干物质增加率、根冠比、蔓长、根长、叶数、叶绿素相对含量（CCI）、氮积累量和氮素生理利用效率11个性状表征值,计算各指标耐低氮胁迫指数。利用综合隶属函数法,进行主成分分析、回归分析和聚类分析,综合评价各甘薯品种耐低氮能力和氮效率类型。【结果】1）低氮水平条件下,不同供试甘薯品种（系）的地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、根长、蔓长、叶数、CCI、氮素积累量的均值低于正常氮处理,根冠比和氮素生理利用效率的均值高于正常氮处理;2）不同品种（系）的地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、根冠比、根长、蔓长、叶数、氮素积累量和氮素生理利用效率的变异系数高于正常氮处理,且其增幅排序为地上干物质增加量>总干物质增加率>地下干物质增加量>叶数>地上干重>氮素生理利用效率>氮积累量>根长>根冠比>蔓长;3）对11个指标的耐低氮胁迫指数进行主成分分析,3个主成分的累计方差贡献率达到72.67%,计算综合评价值Y;4）地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、叶数、蔓长、根长、根冠比、氮积累量、氮素生理利用效率的耐低氮胁迫指数与Y值的相关性达到极显著水平（P<0.01）,其中,地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、总干物质增加率、氮积累量和地上干重5项耐低氮胁迫指数的相关性较高,相关系数分别为0.85、0.86、0.81、0.79和0.73;5）建立Y值回归方程,选定耐低氮能力评价的8个指标,并进行系统聚类,划分甘薯基因型为耐低氮型、中间型、不耐低氮型3类;并对3种耐低氮甘薯类型的农艺性状和氮效率性状进行方差分析。【结论】地上干重、地上部干物质增加量,地下部干物质增加量、根长、蔓长、叶数、氮素积累量和氮素生理利用效率作为甘薯耐低氮能力评价的指标;13104-2/紫薯1号、宜宾红心薯、浙紫薯2号、渝紫3号、渝紫6号、漯紫1号和渝紫香10号7个为耐低氮型甘薯品种;耐低氮型品种的各性状表现好于中间型和不耐低氮型,其中,地上干重、地上部干物质增加量、地下部干物质增加量、蔓长和氮积累量差异显著。     

黄瓜耐低氮生理与分子机制

为理解和阐述黄瓜耐低氮的生理与分子机制,以前期试验筛选出的耐低氮性强的黄瓜品种D0328和耐低氮性弱的黄瓜品种D0422为材料,于2014年4—7月对二者在低氮胁迫(3 mmol/L NO-3)和正常氮(14 mmol/L NO-3)下生理和分子指标的变化规律及差异进行研究。结果表明,在低氮胁迫下,耐低氮性不同的2个黄瓜品种D0328和D0422在整个生长发育的关键时期(苗期、抽蔓期、盛果期),氮素吸收相关生理指标,如地上和地下部分硝态氮含量,地上和地下部分总氮含量没有显著差异;氮素同化相关生理指标,如硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性也没有显著差异;同时,与氮素吸收和同化相关基因响应模式一致。然而,在低氮胁迫下的盛果期,D0328的可溶性蛋白质含量显著低于D0422,暗示其可能具有较高的氮素再循环效率;同位素示踪结果进一步证明,D0328具有比D0422高的氮素再循环效率。根据上述规律证明,氮素再循环效率是影响黄瓜耐低氮能力的关键因子之一。     

小麦苗期性状与耐低氮性的遗传相关分析

为研究小麦苗期性状与耐低氮性的遗传相关性,利用24份小麦品种,采用水培的方法,在低氮(0.4mol/L)和正常氮(4mmol/L)条件下,测定四叶期株高(PH)、根长(RL)和根条数(RN)等23个氮效率相关指标,利用各指标耐低氮指数进行主成分分析,采用隶属函数法计算综合评价值(D),通过系统聚类筛选耐低氮品种;同时联合分析氮效率相关性状遗传相关系数与遗传力确定育种中间接选择性状指标。结果表明:1)24个小麦品种被分为耐低氮型、中间型和低氮敏感型三类;其中耐低氮型品种包括长武89(1)3-4、安85中124-1、单R8093、平阳348和昌乐5号;低氮敏感型包括旱选12、白齐麦、烟农19号、陕225-9、晋麦33和中大91-品9;其余13个品种属于中间型。2)低氮胁迫条件下(分蘖数)TN、(叶宽)LW、(根鲜重)RFW、(茎叶鲜重)SFW、(植株总鲜重)PFW、(茎叶氮素积累量)SNA、(植株氮素积累量)PNA与耐低氮性综合评价值(D)之间的遗传相关、环境相关及表型相关均达到显著或极显著水平,正常氮处理下(叶面积)LA和(茎叶干重)SDW与D值之间的遗传相关、环境相关及表型相关均达到显著或极显著水平。3)在育种过程中,低氮条件下选择LW、RFW和PFW等性状;而正常供氮条件下选择LA、(植株总干重)PDW和(根氮素积累量)RNA等性状可以对小麦耐低氮性的选择取得较好的效果,选择效率较高。     

糯玉米耐低氮胁迫的苗期生理效应

[目的]为耐低氮糯玉米种质的遗传改良提供理论依据。[方法]以30个糯玉米品种为材料,设置低氮和正常施氮两个处理,通过盆栽试验,研究低氮胁迫对糯玉米苗期主要生理特性的影响。[结果]低氮胁迫下,各糯玉米品种的生物量、植株吸氮量、硝酸还原酶活性、叶绿素和可溶性蛋白质含量和明显下降,而过氧化氢酶活性和过氧化物歧化酶活性明显提高。糯玉米出苗前期对低氮胁迫的反应大于后期。不同品种的耐低氮性存在明显的生理差异,以糯玉米品种Wx-235表现出较强的耐低氮生理特性,而以Wx-092对低氮胁迫表现出较敏感的生理特性。[结论]糯玉米出苗前期对低氮胁迫反应敏感。     

基于种间关系和生产性能评价的青稞豌豆混作模式研究

为解决青稞因生产环境限制,合理轮作无法推行,常年连作导致的粮草产量低而不稳的问题,以‘昆仑15号’‘柴青1号’和‘昆仑14号’3个青稞品种,‘草原23号’和‘草原24号’2个豌豆品种为供试材料,按照播量1∶1设置6个混作处理,探索不同处理下两物种的竞争与共存关系和粮草生产性能,筛选出种间相互促进且粮草生产性能优良的最优混作组合。再将筛选出的最优组合设置5个不同混作比例,筛选能稳定实现粮草双高,饲草优益的禾豆混作的比例。结果表明,‘昆仑15号’和‘草原23号’混作组合中两品种物候期相近,种间相互促进,粮草生产性能均显著高于其他混作组合;当混作比例为1∶9时最佳,粮、草产量同步提高,籽粒与秸秆产量均显著高于其他比例,且饲草营养品质显著优于单作,可最大程度地发挥禾豆混作、粮草双高的优越生产性能。研究结果可为优化青稞种植区耕作制度、提高作物粮草产量及饲用营养品质提供理论依据和技术支持。     

耐低氮糜子品种的筛选及农艺性状的综合评价

【目的】探明耐低氮糜子品种的评价方法,筛选耐低氮糜子基因型材料及鉴定指标,为耐低氮品种的选育和耐低氮生理机制的研究提供理论依据。【方法】采用大田试验,以来自国内外100份糜子品种为材料,在低氮胁迫(0纯氮)和正常施氮(150 kg·hm-2纯氮)处理下,连续2年进行株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、千粒重、叶面积9个主要农艺性状和氮含量、氮素吸收共11个指标的测定,采用隶属函数法计算各指标耐低氮胁迫指数,通过主成分分析、回归分析与聚类分析评价各糜子品种的综合耐低氮能力。【结果】供试品种在不同氮水平条件下的株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、千粒重、叶面积、氮含量、氮素吸收均存在显著差异;低氮胁迫下,糜子的生长、生物量积累和氮素吸收受到抑制,各性状指标明显下降,变化范围幅度降低,各农艺指标降低幅度排序依次为叶面积草重单株粒重单株穗重茎粗主茎节数穗长千粒重株高,不同糜子品种籽粒的氮含量和氮素吸收均降低,降低幅度为氮素吸收氮含量;低氮胁迫下,不同糜子品种的株高、茎粗、主茎节数、穗长、草重、单株穗重、单株粒重的变异系数大于正常施氮水平各指标的变异系数;不同氮水平下,不同糜子籽粒氮素吸收的变异系数高于氮含量的变异系数,且低氮胁迫的氮素吸收的变异系数高于正常施氮处理。对11个指标的耐低氮胁迫指数进行主成分分析,选择了5个主成分,累积方差贡献率达75.83%;株高、穗长、草重、单株穗重、单株粒重、单株叶面积、氮吸收量的耐低氮胁迫指数与耐低氮综合评价值(D)的相关性均达极显著水平,其中,单株穗重、单株粒重、氮吸收量的相关性较高,其相关系数分别为0.858、0.812和0.812;根据耐低氮综合评价D值,通过聚类分析将100份糜子品种划分为耐低氮型、中间型和不耐低氮型3种类型。【结论】单株穗重、草重、氮吸收量等指标作为糜子耐低氮能力评价的首选指标;榆糜3号、2058、榆黍1号、雁黍7号4个品种耐低氮能力最强。     

甘蔗低氮胁迫性状变化与蔗茎含氮量的研究

[目的]为了解甘蔗低氮胁迫响应的性状变化特点,确定低氮胁迫评价关键性状。[方法]以来自12个国家和地区的28份甘蔗种质为材料,开展低氮胁迫盆栽试验。[结果]甘蔗低氮胁迫响应随性状、种质不同而异。根据低氮胁迫指数,可将性状低氮胁迫响应分为低氮胁迫上升、低氮胁迫变化不明显、低氮胁迫下降不一致和低氮胁迫一致下降4类。种质聚类分类表明,评价低氮胁迫最重要的性状是蔗产量低氮胁迫指数。蔗茎含氮量分析结果表明,不同种质的含氮量存在较大差异,且与蔗产量低氮胁迫指数、低氮胁迫的蔗产量和有效茎存在显著或极显著负相关。[结论]蔗产量低氮胁迫指数是评价低氮胁迫最重要的性状。蔗茎含氮量越低,甘蔗种的低氮适应潜力越好。     

谷子耐低氮品种的筛选

随着谷子新品种及杂交种的培育和推广以及栽培技术的提高,谷子产量有了大幅度上升,但氮肥用量也随之增加。氮肥的过量使用不仅会造成环境污染、增加农民投入,而且不利于谷子产品的"绿色"与"有机"。由于谷子耐贫瘠的特性,挖掘和利用谷子自身的潜力是提高养分利用率的理想途径。试验选取来自山西、陕西、甘肃等多个北方干旱、半干旱地区的70个谷子品种,在低氮胁迫下,对其苗期进行形态指标与生理指标记录、测试并比较。结果筛选出8个耐低氮品种,这可为谷子耐低氮胁迫的机制研究提供基础材料,为氮高效利用新品种的培育提供理论基础。     

不同甘蔗基因型对低氮胁迫的响应

为了解甘蔗不同品种的耐低氮胁迫栽培的能力,以每公顷施尿素300、150和0 kg的3种施氮水平处理作主区,选择5个引进的固氮甘蔗品种和广西主栽品种之一新台糖16号(CK)作副区,进行1年新植1年宿根裂区试验.结果表明:各品种新植蔗产量极显著高于宿根蔗,施氮比不施氮增产达极显著水平,每公顷施尿素300与150 kg之间产蔗量差异不显著.3种施氮水平下5个引进品种新植宿根平均产蔗量极显著高于CK.不施氮对各参试品种的分蘖、宿根发株、伸长、成茎均有不利影响,特别是对分蘖和有效茎数的不利影响较大.各品种耐无氮、低氮肥胁迫栽培的能力从高到低依次为B8>B9>B5>B1>B3> 新台糖16.研究结果可为今后进行固氮或氮高效利用甘蔗品种的选育和推广提供参考.     

玉米ZmCCT10耐低氮功能研究

【目的】土壤氮素缺乏影响玉米的产量和品质,是中国玉米生产面临的重大问题。ZmCCT10编码转录因子,具有一因多效性,ZmCCT10是调控玉米生长发育和响应非生物胁迫重要的调节因子。解析玉米耐低氮的分子机制、聚合抗性基因,为培育耐低氮和氮高效玉米品种奠定基础。【方法】通过比较ZmCCT10近等基因系在低氮胁迫和完全营养水培条件下与耐低氮胁迫相关的性状,分析低氮胁迫后ZmCCT10的表达模式,选择ZmCCT10在近等基因系表达量差异最大的部位与时间点,进行转录组测序。发掘玉米ZmCCT10响应耐低氮反应的特征,探究其参与耐低氮反应的分子机制。【结果】在低氮胁迫条件下,ZmCCT10近等基因系Y331-ΔTE和Y331的根长性状、生物量、氮素生理指标显著差异。其中,ZmCCT10不带有转座子插入的单倍型Y331-ΔTE的总根长、主胚根长、侧根长均显著长于Y331;根干重、地上部干重、氮积累量、硝酸还原酶活性也显著高于Y331。在低氮胁迫后,ZmCCT10在根部和叶片的表达量均显著高于对照处理,且近等基因系间的表达量也具有显著差异,根部和叶片的表达模式也不同。胁迫处理3 h后,ZmCCT10在...     

低碳高氮废水的人工湿地脱氮研究进展

围绕如何提高人工湿地对低碳高氮废水中氮的去除效率,介绍了人工湿地污水处理系统脱氮的机理,归纳阐述了碳源、溶解氧、温度以及pH值等因素对人工湿地处理低碳高氮废水时脱氮效果的影响,并对人工湿地处理低碳高氮废水的研究方向作了展望。     

低氮营养对草莓苗矿质元素吸收的影响

以‘丰香’草莓品种为试验材料,研究缺氮营养对草莓苗矿质元素吸收的影响。结果表明,随着氮素浓度的增加,其形态指标均呈上升趋势。处理液中氮素浓度与叶片和根系中的氮素含量呈显著正相关,且低氮处理明显影响‘丰香’草莓苗其它8种矿质元素的吸收。叶片中P含量随氮素浓度的增加而提高,K、Ca、Mg、Fe、Zn元素含量随氮素浓度的增加呈先下降后上升的趋势,B元素含量随氮素浓度的增加呈先上升后下降的趋势。根系中的P含量随氮素浓度的增加而降低,K、Fe、Zn先上升后下降,而Mg、Mn则相反。     

不同玉米品种耐低氮能力鉴定与评价

选用30个生产上推广的玉米品种,以耐低氮胁迫指数为玉米表型性状的相对值,通过分析不同施氮水平下相关性状的变化,探讨玉米品种耐低氮能力鉴定指标,筛选耐低氮玉米品种。结果表明,相对单穗质量(低氮胁迫指数)在所有调查性状的相对值中变异幅度最大;相对单穗质量与相对千粒质量、相对穗长和相对穗粒数呈极显著正相关(P0.01)。以相对单穗质量作为鉴定玉米品种耐低氮能力的核心指标,千粒质量、穗长和穗粒数作为间接筛选指标,初步筛选出了郑单958、陕单8815、京科28等具有较强耐低氮能力的品种。     

Genetic Analyses of Tolerance to Low Nitrogen in Tropical Maize Germplasm

Six tropical maize inbred lines were crossed in a half diallel fashion and evaluated along with their F1 hybrids under iow N (0 kg/ha) and high N(170 kg/ha), for grain yield, ear diameter, ear length,number of rows per ear, 100-kernel weight, ear leaf area, shoot dry weight, ear leaf chlorophyll content and plant height to determine their response to different level of N. Grain yield and ear leaf chlorophyll content measured by 48% lower under -N than under + N, and were most affected by -N. Ear length had the highest reduction under -N of 22%. Plant height and shoot dry weight were both reduced by 28%. Diallel analysis indicated significant additive as well as dominance variance for grain yield under -N. The same results were shown when one tolerant × nontolerant cross from the diallel hybrids was subjected to generation mean analysis which also indicated significant epistatic effects. These results suggest that S1 or S2 progeny selection may be an effective means of improving grain yield of tropical maize under low soil N.