源于大麦F1小孢子氮胁迫培养自交一代的耐低氮性评价

为了探索快速改良大麦耐低氮性状的育种方法,以2份耐低氮亲本配制（正反交）杂交组合,游离其F₁代小孢子进行氮胁迫培养,获得85个加倍单倍体（Double haploid,DH）系。取其种子播种于正常供氮和降氮的土壤中,以亲本作对照,观察群体的形态特征表现,以此对耐低氮性进行初步的评价。同时,对耐低氮性明显超亲的基因重组体进行氮代谢相关的生理生化指标分析,以探讨其与有关农艺性状的相关关系。结果表明,（1）通过氮胁迫相关的形态特征鉴定,正反交DH系低氮胁迫响应的相对值优于亲本;（2）筛选到10份明显优于双亲的DH系,对其进行相关酶活力测定,发现在低氮胁迫下,谷氨酰胺合成酶（GS）活力相对值与成熟期单株产量存在极显著正相关性,可以初步作为成熟期氮素营养检测的生化指标。依据研究结果可以认为,运用杂交结合F₁小孢子氮胁迫培养方法,能够产生耐低氮性优于双亲的DH系。     

不同基因型大麦苗期氮素利用效率的评价分析

通过对42个大麦品种在氮为0.4、2.0、5.0 mmol/L 3个不同水平水培条件下苗期相关性状及氮素利用效率进行分析,结果表明:在3个氮素水平条件下,不同大麦品种苗期最大根长、茎长和叶长差异极显著;正常氮(2.0 mmol/L)条件对大麦苗期生长影响较小,而低氮(0.4 mmol/L)和高氮(5.0 mmol/L)则因大麦苗期性状的不同对其有促进或抑制作用,其中低氮严重影响不同基因型大麦品种叶片的生长,进而会影响光合作用,最终对整个植株的生长不利。氮素利用效率的分析结果表明,随着供氮水平的提高,大麦幼苗氮利用效率也随之增强。初步筛选出氮高效利用材料3份,分别为Sampsom、Z0099001、08京222。     

不同基因型大麦苗期耐低氮性状与产量性状的相关性

为给大麦耐低氮育种提供理论依据,利用溶液培养和大田产量试验相结合的方法探讨了大麦苗期和成熟期各相关性状在两种供氮条件下的变异情况。结果表明,苗期氮素生理利用效率、单株吸氮量、地上部干重和苗高在品种间存在极显著差异,籽粒产量在品种间存在显著差异,不同供氮水平对各性状都有极显著的影响。相对性状的基因型变异为：相对地上部干重＞相对分蘖数＞相对单株吸氮量＞相对籽粒产量＞相对氮素利用率＞相对苗高。相关分析表明,低氮胁迫下分蘖数与籽粒产量呈极显著正相关,苗期相对氮素生理利用效率、相对苗高和成熟期相对籽粒产量间互呈显著或极显著正相关。从各性状的相对值中可以看出,大麦品种BI04表现最好,具有较强的耐低氮性,BI45表现最差,对低氮胁迫相对比较敏感。     

水稻苗期氮高效品种评价与筛选的初步研究

在3个氮素水平下对7个杂交中籼水稻品种进行水培试验,对氮素利用率与苗高、根长、单株分蘖、单株干重等4个性状进行了相关性分析。结果发现,秧龄47d时,4个性状在3个氮素水平下差异显著,该秧龄的秧苗氮素利用效率与苗高、根长及单株分蘖数目存在显著相关,相关系数分别为r=-0.52*,0.97**,-0.88**;而秧龄期为37d时,4个性状在3个氮素水平下差异不显著,且氮素利用效率与4个性状的相关性不显著。因此,初步认为47d秧龄期可作为苗期氮高效品种评价与筛选的合适时期。秧龄47d时的苗高、根长、单株分蘖数、单株干物质重等4个性状的变异范围和变异系数均在40mg/l的氮素浓度下表现最大,表明40mg/l的氮素浓度可作为苗期氮高效评价与筛选的适合浓度。并发现秧龄47d时,氮素利用效率在40mg/l的氮素浓度下仅与单株干物质重呈显著正相关。因此,本研究初步认为,单株干物质重可作为苗期氮素效率高低的筛选指标。由于在40mg/l的氮素浓度下47d秧龄的K优52单株干物质重和氮素利用效率均最大,并且其吸氮速率与相对氮素利用效率亦最大,故初步认为K优52是一个苗期氮高效品种。     

华北区部分主栽玉米杂交种的氮效率分析

玉米生产中氮肥的过量施用,不但导致氮肥利用率下降,生产成本提高,而且还会造成地下水污染,因而越来越受到人们的重视.选用氮高效作物品种是解决这些问题的重要途径.本试验利用华北地区主栽的8个杂交种在高、低氮条件下研究了产量、吸氮量、氮效率及其生理基础.两年结果表明,不同玉米杂交种的产量、氮效率和不同生育期吸氮量都存在显著的基因型差异.农大108高、低氮条件下都有较高产量,且吸氮量高,成熟期茎秆氮残留多.中单2996在两个氮水平和两种土壤条件下,吸氮量相对较高,茎秆残留少,氮转移率较高.通径分析表明,吸收效率对     

大麦/蚕豆间作条件下供氮水平对作物产量和大麦氮吸收累积的影响

为给云南地区非豆科/豆科作物合理间作种植提供理论依据,通过田间小区试验,研究了N⁰、 N_112.5、N²²⁵和 N_337.5 4个施氮水平（0、112.5、225和337.5 kg N·hm_-2）下大麦/蚕豆间作作物产量及氮素养分吸收累积的特点及差异。结果表明,大麦/蚕豆间作具有间作产量优势,4个施氮水平中N²²⁵的土地当量比最高,达到1.13。不同施氮水平下间作大麦产量表现出第一行>第二行>第三行的趋势。与单作相比,间作大麦地上部和地下部氮含量平均提高5.8%~35.8%,地上部氮素累积吸收量及吸收速率提高7%~32.1%。在N⁰、 N_112.5、 N²²⁵水平下,氮含量、氮素累积吸收量及吸收速率均呈间作第一行>间作第三行>单作的趋势。单作大麦氮素累积吸收量和吸收速率以N_337.5水平最高,分别为95.46 kg·hm_-2和1.736 kg·hm_-2·d_-1,而间作大麦则以N²²⁵水平最高,分别为105.03 kg·hm_-2和1.910 kg·hm_-2·d_-1。     

提高大麦游离小孢子培养反应的研究

提取液中添加 10mg/L秋水仙碱可提高大麦小孢子游离后的存活率 ;以含 10mg/L秋水仙碱的预处理液预处理小孢子 4 8h可以降低培养 72h后小孢子的死亡率 ;以小花共培养可以提高正常型多细胞结构形成率 ,因而明显提高胚状体的形成。     

玉米自交系氮效率基因型差异分析

对27个玉米自交系材料分高产氮高效型、高产氮低效型、低产氮高效型、低产氮低效型4种氮效率类型,对其氮效率进行分析。结果表明,在高氮和低氮条件下,对氮效率的贡献均以利用效率大于吸收效率,是氮效率差异的主要决定因素。高产氮高效型基因型在高氮和低氮条件下氮效率均最高,高氮条件下氮效率平均比高产氮低效型、低产氮高效型、低产氮低效型高10.85%、122.52%、60.04%;低氮条件下高74.06%、100.34%、175.57%。高氮条件下的玉米氮效率低于低氮条件下的氮效率。     

提高大麦游离小孢子培养反应的研究

提取液中添加10mg／L秋水仙碱可提高大麦小孢子游离后的存活率；以含10mg／L秋水仙碱的预处理液预处理小孢子48h可以降低培养72h后小孢子的死亡率；以小花共培养可以提高正常型多细胞结构形成率，因而明显提高胚状体的形成。     

水稻高效利用氮素的生理机制及有效途径

阐述了水稻高效吸收和利用氮素的生理机制,分析了水稻高效利用氮素的遗传潜力和改良途径以及农田资源管理技术对氮素效率的影响,并提出了需要研究的重要课题。     

高产氮高效春玉米品种筛选及节氮潜力与氮素利用特征分析

以辽宁地区适栽的17个玉米品种为试材,通过不施氮(N₀)和正常施氮(N₂₂₅,225 kg/hm²)处理筛选高产氮高效品种,分析其节氮和增产潜力、干物质积累及氮素利用特征。结果表明,DK301、XY335、ZD958、DD1331、LD585、LD706、DY485、LD1281、LD575、LD1205、TY58、DD1775共12个品种为高产氮高效型(双高效和高氮高效)品种,节氮潜力为15.4%～29.7%。高产氮高效型品种节氮潜力与产量极显著正相关,产量在N₀下与百粒重、行粒数、开花和成熟期生物重显著正相关,N₂₂₅下仅与行粒数显著正相关。施氮提高各类型品种花后氮转移对子粒的贡献率(前),同时相较于花后氮吸收对子粒氮贡献率(后),双高效品种均表现为“前后相当”,高氮高效型品种均为“前低后高”。因此,在穗行数相近下,行粒数可作为筛选高产氮高效品种的一个参考指标,通过适当减氮,加强高氮高效型品种的花前氮素供应,可促进玉米节氮增效生产。     

黄淮海区域30个夏玉米品种干物质积累和氮素转运特性

采用盆栽试验,依据单株产量、氮素吸收效率、氮素子粒生产效率和氮肥偏生产力对该区30个夏玉米品种进行聚类分析,将供试品种分为4种类型,高产氮高效型(Ⅰ)、高产氮中效型(Ⅱ)、中产氮中效型(Ⅲ)和低产氮低效型(Ⅳ)。经进一步相关分析和通径分析发现,单株产量、氮素吸收效率、氮素子粒生产效率和氮肥偏生产力间显著相关。开花期后,高产氮高效型(Ⅰ)夏玉米品种的氮素和干物质向子粒分配比例较高,氮转移量、转移效率、贡献率最高;低产氮低效型(Ⅳ)夏玉米品种向根、茎的分配比例较高,氮转移量、转移效率及贡献率最低。     

Key Indicators for Assessing Nitrogen Use Efficiency in Cereal-Based Agroecosystems

SUMMARY

Improving nitrogen use efficiency (NUE) is an important objective of agroecosystem management. We define and demonstrate key indicators of NUE that enable a broader assessment of N management strategies. Nitrogen efficiency components and indexes were defined to assess soil and crop physiological processes, and agronomic and environmental factors related to N use. Measurements of grain yield, grain N, aboveground plant N, applied N, post-harvest root-zone soil N, and N losses via subsurface drains were used to assess N retention efficiency, available N uptake efficiency, N utilization efficiency, N harvest index, N yield efficiency, N reliance index, grain N accumulation efficiency, N balance index, N fertilizer utilization efficiency, and N loss index. Nitrogen use indicators were evaluated for two field studies: (1) hard red spring wheat with four N levels and two tillage treatments: no-tillage (NT) and conventional tillage (CT); and (2) corn in crop sequences of continuous corn (C-C), corn-soybean (C-S), two years of corn following alfalfa (ALF-C-C), and two years of corn following perennial grass (CRP-C-C). Tillage, crop rotation, and applied N had large and variable effects on different indicators of N use. N efficiency components and indexes were useful for monitoring cropping system N use, assessing N management strategies, and identifying key areas for improvements in NUE.     

Genotypic Differences in Dry Matter Accumulation,Nitrogen Use Efficiency and Harvest Index in Recombinant Inbred Lines of Rice under Hydroponic Culture

Abstract

To examine the possibility of breeding high-yielding cultivars with high nitrogen use efficiency for dry matter accumulation (NUEd) and to provide simple criteria for the selecting and breeding high-yielding cultivars with high NUEd as well as useful information for the mapping of quantitative trait loci (QTL) controlling NUEd, we cultured recombinant inbred lines (RILs) of rice hydroponically in 2000 and 2001. RILs with a higher grain yield tended to show greater total dry matter accumulation (TDMA) and higher harvest index (HI), while increasing TDMA resulted in a decrease in HI. The contribution ratio of the TDMA to grain yield (2000 : 67.3%, 2001 : 68.2%) was higher than that of HI in both 2000 and 2001. Even at the same high-yielding level, there was a significant difference in the TDMA and HI values. In both years, the contribution ratios of NUEd and total nitrogen absorption (NTA) to TDMA were about 62.0 and 38.0%, respectively. The contribution ratio of the NUEd to grain yield was higher than those of the NTA and HI in both 2000 (41.6%) and 2001 (42.9%). These results suggested that the high-yielding rice plants generally displayed high TDMA and HI values. Further increase in rice grain yield should be based on the further increase in TDMA than in HI, and to increase TDMA leading to a high grain yield, the emphasis also should be put on improving NUEd in RILs.     

山西高产氮高效玉米品种的筛选及其干物质氮素累积与分配

通过分析16个玉米品种在施氮(225 kg/hm2)和不施氮条件下的产量及其节氮潜力等筛选高产氮高效品种.结果表明,两年中晋玉18、登海605、先玉335增产潜力在5％以上,节氮潜力为15.48％～18.39％(2018年)和14.26％～29.47％(2019年).根据供试品种在施氮和不施氮条件下的产量平均值作为分界...     

灌水与施磷对小麦氮素积累运转及水分利用效率的影响

为探讨小麦产量形成过程中灌水与施磷的作用,以黄淮南部高产麦田主导小麦品种百农207和豫麦49-198为供试材料,在大田多年定位试验条件下,研究了灌水与施磷对冬小麦干物质积累、转运及水分利用效率的影响。结果表明,与不施磷(P0)相比,施磷条件(P1,150 kg·hm~(-2))下小麦花后干物质积累量、营养器官氮素转运量、籽粒产量和水分利用效率均显著提高,其中百农207和豫麦49-198花后干物质积累量分别增加132.9%和105.9%,花后营养器官氮素转运量分别增加65.3%和51.2%,籽粒产量分别提高76.9%和51.8%,水分利用效率提高55.1%和29.2%。灌水有利于小麦花后营养器官氮素转运量及籽粒氮素积累,提高籽粒产量。与不灌水(W0)相比, W1(拔节水)和W2(拔节水+开花水)条件下百农207花后营养器官氮素转运量分别增加14.1%和17.7%,籽粒产量分别提高15.3%和28.8%;豫麦49-198氮素转运量分别增加40.1%和58.9%,籽粒产量分别提高22.8%和16.8%。水、磷对小麦籽粒产量的影响存在一定的互作效应。百农207和豫麦49-198籽粒产量分别以W2P1和W1P1处理最高,较W0P0处理分别提高116.3%和69.1%。综合考虑,施用磷肥150 kg·hm~(-2)结合灌水1～2次既能实现小麦高产,又能维持较高的水分利用效率。     

大麦株高近等基因系的磷素利用效率特性分析

为明确大麦株高对磷素利用效率的影响,采用土培盆栽试验,以4对两种遗传背景下的大麦株高近等基因系为材料,设置施磷(P_2O_5:60 mg·kg~(-1)土)和不施磷两种磷处理,于成熟期采样,分析其农艺性状、磷含量、磷素利用效率等差异。结果表明,施磷处理下大麦近等基因系株高、单株产量、单株秸秆干重及收获指数均较不施磷处理增高,高秆大麦的株高、穗长、芒长、产量及收获指数均显著大于矮秆大麦,而其单株秸秆干重小于矮秆大麦。施磷处理下近等基因系根系、秸秆、籽粒磷含量及磷积累量整体高于不施磷处理。不施磷处理下,高秆大麦的秸秆磷含量及磷积累量整体小于矮秆大麦,而其籽粒磷积累量整体大于矮秆大麦,最大高出矮秆大麦89.87%。施磷处理下大麦的根系、秸秆及籽粒磷素利用效率小于不施磷处理,秸秆磷素利用效率变化最大,施磷为不施磷的25%～68%,其中高秆大麦变化幅度大于矮秆大麦。经相关性分析,大麦单株产量与籽粒磷积累量呈显著正相关,与根系磷积累量呈极显著或显著负相关;穗长与秸秆磷利用效率、株高与磷收获指数以及芒长与磷收获指数在施磷和不施磷处理下分别呈显著负相关和正相关。相较于矮秆大麦,高秆大麦在低磷环境下具有更高的收获指数及磷收获指数,说明高秆大麦具有更高的耐低磷特性。因此,在缺磷土壤中选择株高较高的大麦能获得更好的经济效益。     

不同小麦品种产量和氮素吸收利用的差异

为明确不同氮肥水平下不同小麦品种产量、氮素吸收和利用的差异,在大田条件下,以山东省主推的21个小麦品种为材料,研究了0、120、180、240和300kg·hm~(-2)共5个氮肥水平下不同小麦品种的产量、氮素利用率、氮素吸收效率和氮素利用效率等指标。结果表明,氮肥、品种及两者的互作效应显著影响冬小麦籽粒产量、氮素利用率、氮素吸收效率和利用效率;氮肥水平不同则品种间的氮效率差异程度不同。大部分供试品种的氮效率类型在不同氮肥水平下的聚类结果不一致,仅临麦4号、鲁原502、泰山28和山农25在各氮肥水平下的产量、氮素利用率均较高,可划为氮高效品种。氮高效品种达到高氮效率的途径不同,临麦4号通过高氮素吸收效率、泰山28通过高氮素利用效率、鲁原502和山农25通过氮素吸收效率和利用效率共同作用实现氮高效。由此可知,应在不同氮肥水平下对冬小麦品种进行产量和氮素利用率的综合评价,以筛选出适应不同地力环境的品种和与品种特性相适应的施肥技术;在氮高效品种的选育和推广中,应针对不同小麦品种的氮素吸收和利用特性进行鉴别和调控,才能最大程度挖掘和利用其高产、高效潜力,实现增产增效。     

玉米自交系对低氮反应的田间与盆栽评价

深入了解玉米自交系的氮效率现状是选育氮高效品种的基础。利用20个自交系在两个地块上、两个施氮水平下,研究了它们的氮效率(产量/施氮量)表现。同时,进行盆栽试验,探讨利用苗期生物量实现氮效率快速筛选的可能性。结果表明,氮效率、氮吸收效率及氮利用效率在玉米自交系间存在显著差异。地块间自交系的氮效率变异较大,CA170(2)、原引1号(5)、早27(17)对土壤氮素的降低反应敏感,减产幅度达到45%以上,是高氮高效品系;478(1)是中产耐低氮品系;武312(13)、北黄4(20)为双低效品系。盆栽苗期试验与田间试验结果一致性较差,说明不能达到氮效率快速筛选的目的。