不同氮效率茄子氮代谢相关酶活性的差异

以3个不同氮效率基因型茄子为供试材料,采用大田培养,研究了正常供氮和低氮胁迫下,茄子幼苗期到结果期的氮代谢相关酶活性,探讨氮代谢相关酶活性的差异.结果表明,与正常供氮相比,低氮胁迫下,不同氮效率基因型茄子的硝酸还原酶活性、谷氨酰胺合成酶活性均降低,且大多数指标达到显著水平.与低氮高效基因型07-860及氮双低效基因型07-857相比,氮双高效基因型07-862具有较强的氮代谢相关酶活性.在供氮水平相同条件下,通过对幼苗期至结果期不同氮效率基因型进行GS及NR活性测定,选择具有相对高活性GS及NR的氮效率基因型是对氮高效基因型的有效早期选择.     

茄子氮效率基因型差异的研究

为了解茄子的氮素吸收利用特性和筛选氮高效基因型,采用田间小区试验和测试分析方法,通过测定茄子产量、氮利用效率、氮响应度和氮素吸收总量等指标,对10个茄子基因型进行了氮效率方面的研究。结果表明,不同基因型茄子的产量、氮利用效率、氮响应度和氮素吸收总量均存在显著差异。根据供试材料在施氮和不施氮处理下氮效率的不同将供试10个基因型划分为5种类型:高氮高效-低氮高效型(HH-LH)包括06-991;高氮高效-低氮中效型(HH-LM)包括06-917;高氮高效-低氮低效型(HH-LL)包括06-961和06-867;高氮中效-低氮低效型(HM-LL)包括06-972,06-947,06-854,06-830和06-909;高氮低效-低氮低效型(HL-LL)包括06-910。对氮效率构成因素通径分析表明,氮素吸收总量对氮效率的直接作用大于氮利用效率的直接作用,氮素吸收总量是决定氮效率的主要因素。     

耐低氮烟草基因型的筛选及氮效率分析

筛选耐低氮及氮高效的烟草基因型是提高氮素利用效率,减少氮污染的一种有效途径。本文采用营养液培养方法,于苗期以低氮(0.5 mmol L–1)和正常氮(5.0 mmol L–1)处理74个不同基因型烟草,通过指标统计、因子分析、聚类分析来确定评价指标及筛选出耐低氮基因型,并结合氮效率综合值分析表明,在低氮和正常氮条件下,不同基因型烟草的根系体积、根系生物量、茎叶氮累积量、地上部生物量变异系数均较大,分别为0.37~0.68和0.38~0.64。低氮和正常氮的主成分基本相似,在不同供氮条件下茎叶氮累积量、地上部生物量均起主要作用。筛选出15个耐低氮基因型,占供试材料的20.3%,其中8个属于低氮高效正常氮低效型,占耐低氮基因型的53.3%,6个属于低氮低效正常氮低效型,占40.0%,1个属于低氮高效正常氮高效型,占0.7%;筛选出8个低氮敏感基因型,其中6个属于低氮低效正常氮高效型,占75.0%,2个属于低氮低效正常氮低效型,占25.0%。初步确定14P9为耐低氮、氮高效基因型,中烟100和K394为低氮敏感、氮低效基因型。     

施氮量与花期水分胁迫对不同氮效率油菜产量性能及氮肥利用效率的影响

为了明确花期水分胁迫下施氮对油菜产量形成、产量性能及氮肥利用效率的影响,以2个氮高效基因型(Monty和湘油15)和2个氮低效基因型(R210和Bin270)为供试材料,在不同氮水平(低氮0.05 g/kg,中氮0.2 g/kg,高氮0.4 g/kg),研究了花期水分胁迫下氮肥对不同氮效率基因型油菜产量、产量性能及氮肥利用效率的影响。结果表明,水分胁迫明显抑制了油菜的产量、产量性能和氮素吸收利用能力;就不同施氮量看,少量或过量施氮影响油菜产量及产量性能,所有供试材料的单株角果数、干物质量、收获指数和产量在中氮(0.2 g/kg)处理效果表现最好;水分对油菜生长发育的影响大于氮素养分,氮高效基因型对水分胁迫具有一定的减缓作用;适量供氮能够减轻水分胁迫对油菜生长发育的影响,氮高效基因型较氮低效基因型对水分和氮素胁迫具有更强的适应性。     

低氮胁迫下氮高效茄子品种筛选

探讨茄子不同品种耐低氮能力的差异,为耐低氮茄子品种的筛选及遗传改良提供理论依据。笔者在正常供氮和低氮胁迫条件下,研究了4个茄子品种的茎粗、叶面积、株高、干重和根冠比等生长指标以及氮素吸收效率的变化。结果显示：与正常供氮相比,低氮胁迫条件下,供试品种的茎粗、叶面积、株高、干重、根冠比和氮素吸收效率大多呈下降趋势,但不同品种下降幅度存在明显差异。低氮胁迫条件下,‘快圆茄’的株高、叶面积、地上部干重和氮素吸收效率减少的幅度均最低,‘改良二苠茄’的茎粗、根冠比和地下部干重相对指数最大,‘超紫亮光’的各项指标相对指数最小,‘黑茄王’各项指标的相对指数居中。‘快圆茄’和‘改良二苠茄’属于氮高效品种,而‘超紫亮光’的耐低氮能力最差。     

耐低氮小麦基因型筛选指标的研究

以12个小麦基因型为研究对象,采用液培与大田试验,在低氮胁迫和正常供氮2个水平下,对耐低氮小麦基因型的筛选指标进行了探讨,为氮-高效基因型小麦育种提供理论依据。结果表明:小麦植株干重在低氮胁迫和正常供氮条件下都有较大的基因型变异(变异系数CV分别为29.03%和18.21%);在所有调查性状的相对值中,相对植株干重(低氮胁迫/正常供氮)基因型变异较大(CV为22.76%);相关性分析表明,相对植株干重与相对株高、相对植株吸N量和相对N利用效率间呈极显著正相关(P<0.01),且液培试验中相对植株干重和大田试验中相对籽粒产量(不施氮/施氮)间呈极显著正相关(r=0.77**,n=2)。因此,以小麦苗期相对植株干重作为筛选指标,然后进行大田验证,是筛选耐低氮小麦基因型行之有效的途径。     

不同氮效率类型茄子苗期生理特性差异的研究

为了解不同氮效率类型茄子苗期生理特性,以高氮高效低氮高效型（ HH-LH）06-991和高氮高效低氮低效型（ HH-LL）06-867茄子基因型为试验材料,采用溶液培养方法在低氮和高氮处理下研究了不同氮效率类型茄子苗期植株形态和根系形态的差异。结果表明,在高氮处理下06-991和06-867茄子的植株形态、根系形态差异不显著;低氮处理下06-991的平均株高、叶片总叶绿素含量、植株叶面积、植株干质量、平均根长、根体积、根干质量和氮累积量显著高于06-867,06-991的植株向根系中分配的氮素较06-867显著增加。     

施氮对不同基因型玉米籽粒发育和氮效率的影响

为解决生产中氮肥过度施用造成的资源浪费和环境污染问题,选择适宜的玉米氮高效品种至关重要。在不同施氮水平下,对不同基因型玉米籽粒发育及氮效率的差异进行了比较,采用田间试验,对屯玉99(TY)、潞玉19(LY)、先玉335(XY)3个玉米品种在4个施氮水平N0、N1、N2、N3(0,80,160,240 kg/hm2)条件下的籽粒发育和氮效率进行对比分析。结果表明,各品种玉米的籽粒干质量与氮含量差异在N3水平下最大,依次表现为N3N2N0N1;随着施氮量的增加,双高效型先玉335和高氮高效型屯玉99籽粒发育速率加快,籽粒干质量和籽粒氮含量在各生长时期都有明显增加,增施氮肥可以有效提高其氮肥利用率,促进氮在玉米植物体内的转移;低氮高效型潞玉19在低氮(N0、N1)水平下保持较高的产量,但随施氮量的增加,其籽粒干质量和氮含量无明显变化,产量甚至有所降低,导致氮利用效率降低。双高效型先玉335在低氮和高氮条件下都有较好的产量,是适合广泛种植的玉米品种;低氮高效型潞玉19适合在贫瘠土壤和施氮条件不良的条件下种植。     

不同氮效率油菜种质苗期氮吸收转运与利用差异研究

氮效率研究是油菜营养性状遗传改良的前提,为探究不同氮效率油菜种质苗期氮吸收、转运和利用的异同,以2个氮效率差异油菜种质H6（氮高效）和L18（氮低效）为供试材料,利用水培营养液设置正常氮（CK）和低氮（LN）2个氮浓度处理,培养14d后检测植株氮含量,计算氮累积量、氮转运系数和氮利用效率。结果显示,不同氮浓度处理对油菜苗期氮的吸收、转运和利用效率影响的差异达到极显著水平（P＜0.01）。与CK相比,LN处理的油菜生物量、氮含量和氮累积量均显著降低,而氮利用效率和根冠比显著提高;氮高效油菜种质H6的生物量、氮累积量、氮转运系数和氮生理利用效率均显著大于氮低效种质L18,分别为L18的2.07、1.42、3.23和1.56倍。从氮的吸收、转运和利用3个方面探讨了低氮胁迫处理下油菜种质苗期氮效率差异的原因,对深入开展油菜氮高效机理研究及油菜品种氮效率改良具有一定的指导意义。     

耐低氮烟草基因型的筛选及其氮效率类型

筛选耐低氮及氮高效的烟草基因型是提高氮素利用效率,减少氮污染的一种有效途径。本文采用营养液培养方法,以低氮(0.5 mmol L~(-1))和正常氮(5.0 mmol L~(-1))处理74个烟草基因型幼苗,通过指标统计、因子分析、聚类分析来确定评价指标,并筛选出耐低氮基因型。不同基因型烟草的根系体积、根系生物量、茎叶氮累积量、地上部生物量变异明显,低氮和正常氮处理的变异系数分别为0.37~0.68和0.38~0.64。两种氮水平下的主成分基本相似,并表明茎叶氮累积量和地上部生物量起主要作用。根据评价指标的Heatmap聚类和氮效率综合值散点图分析结果,筛选出15个耐低氮基因型,占供试材料的20.3%,其中8个属于低氮高效正常氮低效型,6个属于低氮低效正常氮低效型,1个属于低氮高效正常氮高效型;还筛选出8个低氮敏感基因型,其中6个属于低氮低效正常氮高效型,2个属于低氮低效正常氮低效型。初步确定14P9为耐低氮且氮高效基因型,中烟100和K394为低氮敏感且氮低效基因型。     

甘蓝型油菜氮素高效吸收的植株形态与生理特性研究

为阐明甘蓝型油菜氮素高效吸收的形态和生理机制,利用6个氮素效率差异显著的甘蓝型油菜为供试材料,分析低氮条件下甘蓝型油菜抽薹期地上部和根系形态、叶片和根系生理特性的基因型差异及这些指标与高效氮素吸收的关系。结果表明,3个氮高效基因型在表型性状（株高、叶片数、最大叶长×宽、地上部干重、茎基粗、根长、根表面积、根体积、根平均直径和根干重）、生理（叶片可溶性糖含量、游离氨基酸总量、根系吸收总面积、活跃吸收面积、游离氨基酸总量和根系活力）和光合方面（净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率和氮素光合效率）均高于3个氮低效基因型。甘蓝型油菜抽薹期根平均直径、最大叶长×宽、蒸腾速率和根系硝酸还原酶共同决定了氮素吸收效率的92.10%。     

种植密度、氮肥和水分胁迫对玉米产量形成的影响

为阐明种植密度、氮肥和水分胁迫对不同玉米品种产量形成的影响,选用6个玉米品种,在两种密度(45 000株 hm^-2和75 000株 hm^-2)、两种施氮水平(纯氮112.5 kg hm^-2和337.5 kg hm^-2)和两种水分(前期干旱控水和正常灌水)处理下进行大田试验,调查玉米源库性状的主要生理参数和籽粒产量。结果表明,在环境压力较小时(低密度、高氮和正常灌水),玉米品种间籽粒产量、源性状(叶面积指数、穗位叶净光合速率和群体源供应能力)、库性状(群体库容量)、源库协调性状(群体库源比值、籽粒灌浆速率和收获指数)以及成熟期干物质积累量和吐丝期至成熟期干物质积累量差异较小,而逆境胁迫下(高密度、低氮和干旱),差异较大。环境压力较大时(高密度、低氮和干旱),叶面积指数、群体源供应能力、成熟期干物质积累量、吐丝期至成熟期干物质积累量、群体库容量和收获指数与籽粒产量呈显著或极显著正相关。由此说明,在玉米品种产量改良中要强化逆境人工选择,以适应自然选择,改善玉米品种逆境下的群体源库性状,增强吐丝期至成熟期叶片的光合生产效率,强源促库,提高逆境下的生产能力和适应性。     

氮沉降对小叶章光合生理特性的影响

为了阐明湿地植物小叶章光合特性对氮沉降响应的变化规律,选择三江平原沼泽化小叶章为研究对象,通过野外原位控制试验,研究了3个氮水平[0 g N/m² (N1)、5 g N/m² (N2)和10 g N/m² (N3)]对小叶章光合色素及光合参数的影响。结果表明,随着施氮水平的增加,小叶章的全氮含量、光合色素含量、光合参数AQE和Amax均呈增加趋势,但Rd则呈现先升高后下降的趋势,表明N3处理更能促进小叶章净碳的累积;光合参数Vcmax和Jmax也呈增加趋势,这有利于小叶章在低温环境下进行光合作用,维持施氮条件下较高光合能力。     

干旱胁迫下烤烟光合特性和氮代谢研究

以烤烟品种ＮＣ８９为材料，在盆栽条件下研究了干旱胁迫对烤烟光合特性和氮素代谢的影响。结果表明，在干旱胁迫下烤烟叶片叶绿素含量减少，叶绿体希尔反应活力下降，净光合强度减弱，硝酸还原酶活性降低，脯氨酸含量升高，而呼吸速率则先上升后下降。上述指标均随土壤水分状况的变化而变化，表现它们对干旱胁迫的反应都很敏感。     

氮素对高大气CO2浓度下小麦叶片光合功能的影响

为探讨高大气CO₂浓度下植物光合作用适应现象的光合能量转化和分配的氮素响应及其对C₃植物光合功能的影响,本试验对盆栽小麦进行2个大气CO₂浓度和2个氮水平的组合处理,通过测定小麦光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和叶绿素含量等指标,研究施氮对高大气CO₂浓度下小麦叶片光合功能的影响。结果表明,大气CO₂浓度升高后,低氮处理小麦叶片光合速率发生明显的适应性下调,光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)下降;但高氮叶片则无明显的光合作用适应现象发生。高大气CO₂浓度下低氮叶片光化学速率、PSII线性电子传递速率(J_F)、光合电子流的光化学传递速率(J_C)、Rubisco羧化速率(V_C)和TPU下降,并随生育时期推进其下降趋势更为明显,但高氮叶片的上述参数无显著变化;小麦叶片J_C/J_F、V_C/J_C和V₀ /V_C随氮素水平和大气CO₂浓度的变化无显著变化,表明施氮能提高光合机构对光合能量的传递速率,但对光合能量的分配方向无明显影响。施氮提高小麦叶片氮素和叶绿素含量,并且使高大气CO₂浓度下光合氮素利用效率(NUE)明显增加。大气CO₂浓度升高后,施氮增强光合机构的光合能量运转速率,同化力提高,无明显的光合作用适应现象;由于氮素水平与大气CO₂浓度对小麦叶片的光合能量利用存在明显的交互作用,而且高大气CO₂浓度下施氮使得小麦叶片NUE增加、正常大气CO₂浓度下降低,证明高大气CO₂浓度下施氮对光合作用具有直接的影响。     

施氮量对一年生黑麦草光合特性的影响

为了探究不同施氮量对一年生黑麦草(Lolium multiflorum Lamk.)光合特性的影响。本研究以‘特高’宽叶型一年生黑麦草为供试材料,采用盆栽试验,设置了4个处理组,分别为:CK对照组(不施肥)、C1低氮处理组(施鸡粪0.38 kg/m^2,即氮100 kg/hm^2)、C2中氮处理组(施鸡粪0.76 kg/m^2,即氮200 kg/hm^2)、C3高氮处理组(施鸡粪1.34 kg/m^2,即氮350 kg/hm^2)。利用Li-6400便携式光合仪测定开花期一年生黑麦草叶片的主要光合参数和光合特性的变化。结果表明:200 kg/hm^2施氮水平的表观量子效率(apparent quantum yield,AQY)和光饱和点(light saturation point,LSP)最高(分别为12.80 μmol·m^-2·s^-1和1 774.47 μmol·m^-2·s^-1),光能利用区间最大。350 kg/hm^2施氮水平下气孔导度(stomatal conductance,Gs)以及蒸腾速率(transpiration rate,Tr)显著低于其它处理,水分利用力(water use efficiency,WUE)强,但光呼吸速率(photorespiratory rate,Pr)较高,不利于干物质积累。同时,0?200 kg/hm^2施氮范围内,随着光照强度和CO2浓度的增加,各处理的净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)均随之增加,但350 kg/hm^2施氮水平下叶片净光合速率的增加反而低于200 kg/hm^2施氮水平。合理的施氮量对黑麦草的光响应和CO2浓度响应曲线有明显的调节作用。在本试验条件下,施氮量为200 kg/hm^2最佳。     

冬小麦光合速率对施氮量与光照强度的响应分析

为了探索施氮量在不同光照强度下对冬小麦光合速率的影响,基于小区施氮控制试验,设置4个施氮量水平和5个光照强度,分析施氮量对冬小麦叶片氮素含量的响应规律,研究光照强度和叶片氮素对冬小麦叶片净光合速率的影响。结果表明,随施氮量的提高,叶片含氮量逐渐上升,过量施氮会抑制灌浆初期和灌浆中期叶片含氮量的增加;从拔节期-灌浆中期,叶片含氮量总体降低,冬小麦净光合速率随光照强度的增大呈增加趋势,光合速率在低施氮量下先上升后下降,而在不施氮和中、高施氮量下随生育时期推进呈下降趋势;在人工控制的固定光照强度下,冬小麦叶片净光合速率与叶片含氮量呈极显著正相关,即随着叶片含氮量的增加光合速率呈上升趋势,故适量增施氮肥有助于冬小麦光合速率的提高。     

水氮耦合对黍稷光合特性及产量的影响

目前,水和肥已成为旱地农业发展的主要限制性因素。在干旱半干旱地区,研究水肥耦合对作物的光合特性及产量的影响,可以为旱作区农作物的高产、稳产提供一定的理论指导。以‘5283黄’和‘晋黍5号’两个黍稷品种为材料,通过盆栽试验,在黍稷全生育期设3个水分水平和3个氮素水平,研究水氮耦合对黍稷光合特性及产量的影响。结果表明：在灌水量相同的条件下,适量施氮均使黍稷叶绿素含量、PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、可变荧光与最大荧光之比(Fv/Fm)、净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)升高,提高了叶片进行光合作用的能力;不同处理的Pn、气孔导度(Gs)、Fv/F0和Fv/Fm随着生育期的推进先升高后降低,表现为低—高—低的变化趋势,拔节期达最大值;叶绿素含量、Tr、胞间CO2浓度(Ci)均随生育期的推进逐渐增大,抽穗期达最大值。重度水分胁迫下各处理受害程度显著高于其他水分处理,不施氮条件下的各处理受害程度大于其他施氮处理,且‘晋黍5号’对水分和氮素较为敏感。在重度水分胁迫(W1)和中度水分胁迫(W2)条件下,施用氮肥能明显缓解干旱胁迫带来的不利影响,同时在养分缺乏的地区,适量增加灌水量均可以明显改善黍稷叶片的光合能力,延缓叶片衰老,有利于作物维持较大的光合面积和较长的光合作用时间,改善籽粒特性和增加穗粒数,提高产量。