长期水分胁迫下氮、钾对夏玉米叶片光合特性的影响

采用2 种不同夏玉米基因型（陕单9号,抗旱品种;陕单911,不抗旱品种）的盆栽试验,研究了长期水分胁迫下氮、钾对各生育期叶片净光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度和叶绿素含量的影响,旨在从光合生理特性揭示这些因子的抗旱机理。结果表明,长期水分胁迫下叶片净光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度（除成熟期）和叶绿素含量显著降低,不抗旱品种降幅更甚。抗旱品种的净光合速率和叶绿素含量大于不抗旱品种,而蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度则相反。两品种苗期光合作用较弱,净光合速率和叶绿素含量均较低,抽雄期达到高峰。施氮能不同程度降低水分胁迫下玉米叶片的蒸腾速率,增加叶绿素含量,提高净光合速率,从而减缓水分胁迫对光合作用的伤害。随氮肥用量增加,不抗旱品种净光合速率和叶绿素含量显著升高,蒸腾速率和胞间二氧化碳浓度明显降低,两种氮肥用量间有显著差异;抗旱品种在低氮用量时效果显著,但高低氮用量间无显著区别。钾对受水分胁迫的玉米表现出比氮肥更突出的效果。相反,在适量供水条件下,氮钾肥的作用明显下降。以上结果表明,适当用量的氮、钾肥,可以有效地改善水分胁迫下作物叶片的光合特性,从而增强作物的抗旱性。     

节水栽培水稻某些氮代谢生理特性研究

田间试验研究了节水栽培对水稻某些氮代谢生理特性的影响。结果表明,覆膜旱作水稻产量比常规水作显著降低,与裸地旱作相比则显著提高;3种栽培模式水稻叶片中氨基酸态氮和硝态氮含量、硝酸还原酶、谷氨酰胺合酶、谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性均表现为生育前期较高、生育后期较低的动态特征。与常规水作相比,生育前期覆膜旱作水稻叶片中氨基酸态氮和硝态氮含量、硝酸还原酶和谷丙酰胺合酶活性均有所增加;整个生育期间谷草转氨酶活性有所提高而谷丙转氨酶活性则降低。与裸地旱作相比,覆膜旱作对水稻叶片中氨基酸态氮和硝态氮含量、硝酸还原酶、谷氨酰胺合酶、谷草转氨酶和谷丙转氨酶活性都有提高。水分胁迫对氮代谢生理特性及产量具有一定的负效应,而覆膜旱作能不同程度缓解这种效应,甚至有所促进;适量增加氮肥用量可以提高覆膜旱作氮代谢生理活性（尤其生育早期）及产量。     

轻度盐胁迫下施氮量对小麦苗期的生理响应

通过研究轻度盐胁迫条件下,施氮量对不同品种小麦幼苗的生理响应,来筛选盐碱地上适宜的耐盐和氮素高效利用小麦品种,为黄河三角洲盐碱地的综合应用与开发提供支撑。以山东省东营市利津县渤海粮仓实验示范区的滨海轻度盐碱土为供试土壤,采用土壤培养方法,选择4个当地主流小麦品种,设置不同的氮肥用量水平(0、0.1、0.2和0.3 g/kg),研究不同小麦品种对盐碱土的响应,揭示氮肥用量对小麦氮素吸收利用和氮素代谢酶活性及其渗透调节物质的影响。结果表明在轻度盐胁迫下,随着氮肥施用量的增加,小麦的株高、干物质重、氮、钾、钠的累积量均呈增加趋势,在T3处理时最佳;与CK相比,T3处理时小麦的干物质重、氮、磷、钾、钠的累积量分别增加了87.64%、149.11%、84.51%、117.78%、39.60%;而叶片硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量和氮、钾含量都呈先增加后降低的趋势,在T2处理时最佳,与CK相比,分别增加了122.40%、74.54%、37.33%、22.15%。供试品种中,山农28号的小麦株高、干物质重、氮、钾、钠的累积量对氮肥施用量的响应最大,且施氮量为0.2 g/kg时小麦叶片硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量和氮、钾含量均达到最大值。综上所述,轻度盐胁迫条件下,4个小麦品种对氮素利用存在显著差异,山农28号小麦表现出较高的氮素利用效率和较高的盐胁迫适应性,在高氮(0.3 g/kg)时小麦的生长量、氮、钾、钠的累积量最佳,在中氮(0.2 g/kg)时硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量和氮、钾含量最佳。     

干旱胁迫及复水对棉花叶片氮代谢的影响

以不同抗旱型棉花品种新陆早7号和新陆早24号幼苗为试材,研究持续干旱胁迫及复水对棉花幼苗叶片氮代谢关键酶活性、可溶性蛋白质、总氮和游离氨基酸含量的影响。结果显示:随着干旱胁迫天数的增加,新陆早7号和新陆早24号硝酸还原酶(NR)活性与对照相比分别降低 51.67%和74.22%;谷氨酰胺合成酶(GS)活性分别降低50.65%和72.95%;谷氨酸合成酶(GOGAT)活性分别降低 43.11%和68.36%;谷氨酸脱氢酶(GDH)活性在处理4d达到最大值;可溶性蛋白质含量分别增加了56.96%和34.12%;总氮含量分别增加了11.39%和8.43%;内肽酶活性分别增加了115.76%和165.06%;铵离子含量分别增加了92.29%和111.56%。干旱胁迫使新陆早7号在胁迫前期游离氨基酸含量增加慢,后期增加快;新陆早24号游离氨基酸含量的变化趋势与新陆早7号则相反。复水后,新陆早7号 NR、GS、GOGAT和GDH等活性恢复较快,内肽酶活性和游离氨基酸、铵离子、可溶性蛋白质和总氮含量下降也较快。试验表明,抗旱棉花品种具有较强的铵离子同化能力,增加渗透调节物质游离氨基酸含量,特别是脯氨酸含量增强其耐旱性。     

水氮耦合对苗期葡萄叶片氮素代谢酶活性的影响

为研究水氮耦合对苗期葡萄叶片氮代谢影响及最佳施氮量的制定,以一年生葡萄品种红提为研究试材,利用人工控制环境的方法,在温室内采用水、氮两因素各4水平的全面设计进行实验,水分处理分别为正常灌溉W1（田间最大持水量的70%～80%）、轻度胁迫W2（60%～70%）、中度胁迫W3（50%～60%）和重度胁迫W4（30%～40%）。4个氮素施用水平分别为1.5倍推荐施肥N1（施纯氮25.5g·m⁻²）、正常推荐施肥N2（17g·m⁻²）、0.5倍推荐施肥N3（8.5g·m⁻²）、不施用氮肥N4（不施氮）。处理时间为10、20、30、40d。结果表明,在水分条件适宜时,葡萄叶片硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性、可溶性蛋白、游离氨基酸含量随施氮量增加而提高;在轻度干旱胁迫时,增施氮肥可缓解干旱胁迫;在重度干旱胁迫时,高氮处理使设施葡萄叶片中氮代谢酶活性、游离氨基酸和可溶性蛋白含量降低。葡萄叶片内氮含量始终随处理时间增加而降低,在轻度水分胁迫下氮的转运率较高,而水分胁迫严重时,高氮处理与无氮处理时氮转运率均偏低。最终得出：在水分条件适宜（W1）和轻度水分胁迫（W2）下,N1处理葡萄叶片的氮代谢能力最高;在中度水分胁迫（W3）和重度水分胁迫（W4）下,N3、N4处理氮代谢能力最高。研究结果可为实际生产中设施葡萄的干旱灾害防控提供理论依据,既能有效缓解水分胁迫带来的危害,又避免生产中肥料的浪费。     

不同品种油菜氮效率差异及其生理基础研究

采用盆栽土培试验,以氮胁迫与正常供氮条件下的子粒产量比值作为氮效率系数,探讨了不同品种油菜氮效率差异及其生理基础。结果表明,供试5个油菜品种的氮效率有显著差异,其氮效率系数的变化范围是0.37~0.69。在氮胁迫条件下,氮高效品种的植株含氮量与氮素累积吸收量、叶片叶绿素含量与硝酸还原酶活性、茎叶可溶性糖含量与硝态氮再利用量高于氮低效品种。在正常供氮条件下,高潜力品种的植株含氮量低于低潜力品种,但由于其生物量较高,氮素累积吸收量并不低于低潜力品种,甚至苗期的氮素累积吸收量高于低潜力品种;高潜力品种的叶片叶绿素含量与硝酸还原酶活性、茎叶可溶性糖含量与硝态氮再利用量高于低潜力品种。说明上述4种生理指标均可作为评价油菜氮效率及增长潜力差异的间接指标。     

菠菜叶片硝态氮还原对叶柄硝态氮含量的影响

选用3个菠菜品种,设置N.0.1和0.3.g/kg2个施氮水平进行盆栽试验。在不同时期采样测定叶片内、外源硝酸还原酶活性、硝态氮代谢/贮存库大小,以及加入外源硝态氮培养后叶片硝酸还原酶活性的变化,探讨菠菜叶片的硝态氮还原与叶柄硝态氮含量的关系。结果表明,叶片内源硝酸还原酶活性、内源/外源硝酸还原酶活性比值、叶片的硝态氮代谢库大小及代谢/贮存库比值与叶柄硝态氮含量呈相反趋势。加入外源硝态氮培养后叶片硝酸还原酶活性的增加程度与叶柄硝态氮含量相一致。叶片内源硝酸还原酶活性高低及其发挥程度,叶片硝态氮代谢库大小及硝态氮在代谢、贮存库中的分配是造成品种间叶柄硝态氮含量高低差异的重要原因。     

氮、磷、钾用量和配比对温室黄瓜叶片相关代谢酶活性的影响

以氮、磷、钾配比1∶0.5∶1.2为对照,研究了不同氮、磷、钾用量和配比对温室无土栽培黄瓜叶片部分代谢关键酶活性的影响。结果表明,增加氮素的用量和配比,黄瓜株高、茎粗、植株干重均先升后降,硝酸还原酶活性显著增强,蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和Mg2+、Ca2+-ATPase活性先升后降;增加磷素用量和配比,株高、茎粗、植株干重随之增大,硝酸还原酶活性先升后降,但蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶及Mg2+、Ca2+-ATPase活性显著升高;同时增加氮、磷用量和配比可显著提高硝酸还原酶、蔗糖磷酸合成酶以及Mg2+、Ca2+-ATPase的活性,但显著降低蔗糖合成酶活性;增加钾素用量和配比对黄瓜株高、茎粗和植株干重影响较小,适当增钾显著或极显著提高硝酸还原酶、蔗糖合成酶和Ca2+-ATPase的活性,Mg2+-ATPase活性升高不明显,进一步增加钾素用量和比例,上述酶活性均显著降低;增钾对蔗糖磷酸合成酶活性的影响不显著。     

氮肥、干旱胁迫、基因型差异对冬小麦吸氮量的效应

用品种、氮肥、干旱胁迫3因素3水平完全均衡试验方案的盆栽试验,研究小麦吸氮量和抗旱性的氮素营养遗传特性。结果表明,小麦吸氮量具有明显的基因型差异,施氮量、干旱胁迫程度对小麦吸氮量有极显著的影响。小麦子粒、秸秆、地上部的吸氮量和相应的产量呈极显著的正相关。干旱胁迫能明显减少小麦的吸氮量,且减少的程度因品种不同而异。基因型差异对小麦吸氮量的效应又受氮肥用量的影响。在正常供水和干旱下．小麦子粒和秸秆的吸氮量随氮肥使用量、基因型差异而不同。在轻度干旱条件下,选用中抗品种和中等氮肥水平（如W2V2N1）组合,子粒产量和吸氮量最大;而在正常供水时,选用正常或低抗品种和高氮量水平（如W1V2N2或W1V3N1）组合较好。     

水 、氮供应对玉米伤流及其养分含量的影响

以玉米为供试作物, 在遮雨棚内进行了微区田间试验, 研究了不同水、氮供应玉米的伤流量, 伤流液中的硝态 氮、铵态氮、游离氨基酸及磷、钾含量, 以及对植株氮、磷、钾等养分含量和吸收量的影响。 结果表明, 供水明显增加 伤流量和伤流液中硝态氮、铵态氮、游离氨基酸及磷、钾含量。 水分充足或水分胁迫较轻时, 伤流量及其养分含量 随施氮增加而增加;水分胁迫严重时, 则减少。 在不同水、氮供应条件下, 植株氮、磷、钾养分含量及吸收量具有相 同的变化趋势。     

氮肥缓解苗期干旱对小麦根系形态建成及生理特性的影响

为揭示氮肥缓解苗期干旱对小麦根系生长的影响,以高产高蛋白品种Spitfire(S)和抗旱品种Drysdale(D)为材料,采用沙培方式研究了不同氮素处理(180和22.5 kg·hm^-2)和水分处理(干旱和正常浇水)对苗期小麦根系形态建成和生理生长的影响。结果表明,苗期干旱下增施氮肥减小了2个品种小麦根系总根长、根系表面积、总根体积、根尖数和分枝数,显著增加了根系直径和根系活力,S品种根系干重减小7.0%,而D品种根系干重增加12.0%。施高氮还降低了干旱下2个品种小麦根系可溶性糖含量,并提高了游离氨基酸含量,且耐旱性品种D变化幅度较大,2个品种根系可溶性蛋白含量的变化均不明显。此外,增施氮肥能促进根系对氮素的吸收,提高根系硝酸还原酶(NR)活性和含氮量。综上,在苗期干旱下增施氮肥能够促进小麦根系生长,提高根系活力和NR活性,以增强根系对氮素的吸收同化能力,促进氮代谢水平,从而提高小麦的抗旱性,但不同耐旱品种对干旱下增施氮肥的响应程度存在差异。本研究结果为通过增施氮肥有效缓解干旱进而提高小麦产量提供了理论依据。     

How Does Nitrogen Application Ameliorate Negative Effects of Long-Term Drought in Two Maize Cultivars in Relation to Plant Growth,Water Status,and Nitrogen Metabolism?

Two maize cultivars, Shaandan 9 (S₉) and Shaandan 911 (S₉₁₁), were investigated to explore the ameliorating effects of nitrogen (N) addition on their growth, water status, and N metabolism under long-term drought stress (DS). Elevated N rate increased dry matter, grain yield, relative water content, nitrate reductase activity, soluble protein concentration, and concentrations of free proline and endogenous glycinebetaine (main contributors to osmoregulation) of both cultivars under DS than control. The responses under DS were more significant for S₉₁₁ than those for S₉, especially at high N rate. Additionally, S₉ maintained greater evaluated parameters than S₉₁₁ with no N addition under DS, and these differences decreased with N application. Correlations were more evident among all parameters under DS than those under control. Thus, moderate N plays an evident physiological role in alleviation of DS effects on plant growth by improving water status and N metabolism, especially for drought-sensitive cultivars.     

Effect of Foliar Nitrogen Application on Nitrogen Metabolism,Water Status,and Plant Growth in Two Maize Cultivars under Short-term Moderate Stress

Two contrasting maize (Zea mays L.) cultivars, i.e. ‘Shaandan 9’ (S₉) and ‘Shaandan 911’(S₉₁₁) were investigated by examining foliar nitrogen (N) modulation of N metabolism, water status and plant growth under short-term moderate water stress (SMWS). On 10th day of SMWS, dry matter (DM), relative water content (RWC) and nitrate reductase activity (NRA) were significantly decreased, whereas concentrations of free proline (FP), glycinebetaine (GB) and soluble protein (SP) were increased in leaves of both cultivars. Cultivar S₉ maintained greater DM, RWC and these N metabolism traits than S₉₁₁ during SMWS. Foliar N application much more raised DM, RWC, NRA, and concentrations of all solutes measured under SMWS above control. These positive effects were more pronounced in S₉₁₁ than those in S₉ during SMWS. Greater correlations were performed amongst all parameters under SMWS than control. Hence, we suggest that foliar N should be firstly applied to drought sensitive cultivars under drought.     

氯化胆碱和海藻糖对油菜蕾薹期干旱胁迫的缓解效应研究和耐旱指标筛选

为研究氯化胆碱和海藻糖对油菜蕾薹期干旱胁迫的缓解效应,本试验以5个油菜栽培品种为研究对象,在蕾薹期设置干旱胁迫、干旱胁迫下添加氯化胆碱及干旱胁迫下添加海藻糖3个处理,通过考察15个耐旱指标,探究不同处理对油菜蕾薹期形态、生长发育和生理特性的影响,并对3种处理下的油菜耐旱性进行综合评价和耐旱指标筛选。结果表明,干旱胁迫导致油菜株高、茎粗、总鲜重、地上部鲜重、超氧化物歧化酶(SOD)活性显著下降,可溶性蛋白、脯氨酸、丙二醛(MDA)含量极显著上升。添加氯化胆碱后,可溶性蛋白含量显著下降(34.96%);添加海藻糖处理后,SOD、过氧化物酶(POD)活性极显著升高(77.22%和183.93%),MDA和可溶性蛋白含量均极显著降低(64.68%和27.68%)。耐旱性效应综合评价表明,干旱胁迫下,淮油18号耐旱性最强(D=0.706),南农油3号耐旱性中等(D=0.476),秦优33、秦油10号和美国油王999耐旱性最差(D=0.364~0.404)。添加氯化胆碱(D值平均提高40.00%)较海藻糖(D值平均提高13.95%)起到更好的抵御干旱逆境的作用。本研究筛选出的根长、茎粗、总鲜重、根鲜重、地上部干重和总干重等指标,可作为油菜抗旱特性快速鉴定的指标(R²=0.992)。综上所述,外源氯化胆碱对干旱胁迫下蕾薹期油菜有更好的缓解作用,这为油菜的耐旱栽培提供了理论依据。     

种子引发对水分胁迫下大豆幼苗生理特性的影响

试验研究了种子引发处理对弱抗旱"晋豆19号"和强抗旱"晋大53号"两个大豆品种种子膜透性、可溶性蛋白含量、种子发芽指标的影响及在干旱胁迫下大豆幼苗生理特性的变化.结果表明:种子引发处理使两个大豆品种种子的膜透性显著降低,可溶性蛋白含量显著升高,且不同程度地提高了两个品种的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数;幼苗在水分胁迫加重时(6～9 h),与未引发处理比,引发处理下两个品种幼苗叶片膜透性减小,MDA含量降低,SOD、POD活性和脯氨酸、可溶性蛋白含量升高.表明对种子进行引发处理,通过提高幼苗保护酶活性、脯氨酸和可溶性蛋白含量,增强了大豆幼苗的耐旱性.试验还表明,引发处理对弱抗旱品种"晋豆19号"产生的耐早效应优于强抗旱品种"晋大53号".     

盐分胁迫下棉花幼苗对外源甜菜碱的生理响应

通过研究盐分胁迫下棉花幼苗对外源甜菜碱的生理响应,为盐分胁迫下施用甜菜碱提高棉花幼苗抗逆提供参考。以新疆广泛种植的新陆早18号为试验材料,200 mmol/L氯化钠胁迫,用5、10 mmol/L甜菜碱喷施处理,7 d后测定棉花幼苗体内主要生理指标含量的变化。结果表明非盐胁迫下,甜菜碱处理显著提高脯氨酸和可溶性糖含量,而丙二醛含量和抗氧化酶活性不受甜菜碱影响;盐胁迫下棉花幼苗体内丙二醛含量显著高于对照,并且脯氨酸、可溶性糖含量增加,抗氧化酶活性提高,盐分胁迫下棉花幼苗经过甜菜碱处理后,有效抑制丙二醛的产生,同时脯氨酸、可溶性糖和抗氧化酶含量进一步提高。甜菜碱处理有效缓解盐胁迫对棉花幼苗的伤害,以施用5 mmol/L甜菜碱(glycine betaine/GB)效果较好。     

海稻86响应碱胁迫调节氮代谢的生理与分子机制

海稻86是原生长于沿海滩涂的水稻品种,具有强耐碱性。为探究海稻86耐碱胁迫的生理和分子机制,本研究以海稻86和对碱敏感的水稻品种珍汕97为材料,采用pH值9.0的碱处理液处理水稻幼苗,并检测其根和叶中含氮物质含量、氮代谢相关酶活性和基因表达量。结果表明,碱胁迫下,海稻86根和叶中硝态氮和可溶性蛋白含量降幅低于珍汕97,而珍汕97根中氨态氮的积累量显著大于海稻86。碱胁迫下,海稻86根部硝酸还原酶(NR)活性以及根和叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性与非胁迫下对照(CK)相比均无显著变化,叶片NR活性以及根部谷氨酸合成酶(GOGAT)活性降低,叶片GOGAT活性升高;珍汕97根和叶片NR和GS以及根部GOGA活性均显著降低,降幅明显大于海稻86;碱胁迫对海稻86的GDH活性无显著影响,但珍汕97的GDH活性显著升高。此外,碱胁迫下,海稻86和珍汕97的NR以及GDH基因表达量与酶活性变化较一致,NADH-GOGAT基因表达变化与酶活性变化存在差异,OsNADH-GOGAT1和NADH-GOGAT2表达量显著升高,海稻86的NR和GOGAT基因表达量高于珍汕97,GDH基因表达量低于珍汕97。综上表明海稻86具有强耐碱胁迫能力,与其具有较稳定的氮代谢关键酶活性有关。本研究为深入了解水稻耐碱机理和培育耐碱水稻品种提供了重要的理论依据。     

Nitrogen nutrition and adaptation of glycophytes to saline environment: a review

Relations between nitrogen (N) nutrition and salinity tolerance in plants are multifaceted and varies significantly depending on many soil and plant factors. Saline environment might experience an N dilemma due to the opposing effects of salt ions on N uptake, translocation and metabolism within the plant body. Adequate regulation of N under saline conditions can be a promising approach to alleviate salinity’s effects on plants by ameliorating ion toxicity and nutrient imbalances through its impacts on the uptake and redistribution of salt ions within the plant. Certain N-containing compounds including proline, glycine betaine, proteins and polyamines help the plants to tolerate salinity through their involvement in improving water uptake and water use efficiency, membrane integrity, enzyme activation, hormonal balance, chlorophyll synthesis, stimulation of photosystems and CO₂ assimilation under salinity stress. Nitrogen, particularly NO₃^? represents a stress signal that triggers the activation of antioxidant enzymes to protect the plants against salinity-induced oxidative damage. Furthermore, the source/form of N application can affect not only N-interactions but also the behavior of other nutrients in stress environment. The present review deals with N-salinity relations in plants, particularly glycophytes, emphasizing on N-induced mechanisms which can improve plant adaptation to saline environment.