硝酸盐在两个小白菜品种体内的分布及调配

 硝酸盐在作物体内的分布及调配规律研究是降低蔬菜硝酸盐含量、提高植物体对硝态氮利用效率的基础理论问题。本试验采用水培和植物电生理方法测定了两个小白菜品种的不同器官组织硝酸盐含量和液泡中硝酸盐浓度（活度）；氮亏缺条件下叶片、叶柄和根系组织硝酸盐含量、叶片硝酸还原酶活性以及叶片、根系的液泡和细胞质中硝酸盐活度。结果表明，叶片、叶柄和根系液泡中硝酸盐活度分别是组织硝酸盐含量的4.6、2.0和7.4倍，液泡硝酸盐活度远高于细胞质硝酸盐活度；亮白叶1号叶片、叶柄和根系液泡硝酸盐活度分别是上海青的2.4、1.9和3.6倍；不同器官组织硝酸盐含量呈叶柄>叶片>根系，而各器官液泡硝酸盐活度不存在显著差异；小白菜组织及液泡硝酸盐含量随氮饥饿时间急剧下降，而细胞质硝酸盐活度及叶片硝酸还原酶活性则基本维持稳定。硝酸盐主要累积于液泡内且可以再利用；叶柄及根系组织硝酸盐在氮亏缺时均可被运至叶片，而液泡硝酸盐则被释放至细胞质中，维持了细胞质硝酸盐浓度的稳定，使叶片硝酸还原酶得以稳定。高硝酸盐累积品种亮白叶1号液泡硝酸盐活度高，氮亏缺时其组织硝酸盐下降速度较慢，这可能由其硝酸还原酶活性低引起的。     

铵态氮和硝态氮对旱稻、水稻生长及铁营养状况的影响

利用砂培试验,研究了铵态氮和硝态氮,以及不同铁供应水平对旱稻和水稻生长与铁营养状况的影响。结果表明:供铁显著促进了水稻和旱稻的生长,提高了铁吸收量;与铵态氮相比,不供铁时硝态氮加重了缺铁旱稻和水稻的铁缺乏状况。就氮素形态的影响而言,铵态氮明显促进了旱稻和水稻的生长,表现在株高、地上部干重的显著增加,植株铁营养状况的显著改善,叶片SPAD值和植株铁含量、铁吸收量的显著增加,尤其是不供铁条件下,这种促进作用更加明显。同时,铵态氮还促进了植物体内铁的转移。硝态氮的作用则与此相反,特别是在铁供应不足的情况下,硝态氮的供应降低了叶片SPAD值和植株铁含量,加重了铁缺乏症状。以上结果表明,铵态氮有利于旱稻摄取更多的铁营养,并改善生长状况;土壤中氮素以硝态氮为主可能是水作转为旱作后旱稻缺铁黄化的主要原因之一。     

适度水分胁迫下增硝对不同基因型水稻苗期生长及生理特性的影响

以不同基因型代表性稻种（冈优527、扬稻6号、中旱3号、农垦57）为材料,采用水培试验,进行不同水分胁迫程度和不同氮素形态的处理,分析了水分胁迫及氮素形态对不同基因型水稻生长发育的影响及其生理机制。研究结果表明:正常水分供应条件下,适当地提高硝态氮肥的比例（铵硝配比为50∶50）,不影响各营养器官净光合速率(Pn),并能促进水稻叶及根中硝态氮含量增加,但硝态氮肥比例>50%,会导致各生理及代谢指标的显著降低,不利于不同基因型水稻的生长;而适度的水分胁迫下,适当增加硝态氮比例（铵硝配比50∶50）相对于非水分胁迫、纯铵态氮肥处理,更有利于提高功能叶Pn,促进渗透调节物质的积累,能发挥以水促肥的优势,进而促进水稻的生长。此外,不同基因型水稻生长在适度水分胁迫下对增硝营养的响应程度差异显著,籼稻与粳稻相比,杂交籼稻和常规籼稻相比,常规粳型旱稻与常规粳型水稻相比,前者在净光合速率、氮素吸收利用上均表现出更为明显的优势,同品种耐旱性规律一致。     

铵态氮/硝态氮对水稻铝毒害的影响

由于酸性土壤中硝化反应受到抑制,NH4+-N是酸性土壤中无机氮存在的最主要的形式,故酸性土壤中Al3+经常与NH4+-N共存,但这种现象往往被忽视。因此,了解氮形态与Al3+之间的相互关系不仅有助于我们更好地理解水稻的耐铝机制,还能够为酸性土壤施肥提供理论依据。试验选用2个水稻品种武运粳7号和扬稻6号,采用水培方法,进行长期和短期观察,分析铵态氮和硝态氮对水稻铝毒害的影响。结果显示:在长期(14 d)硝态氮与铝交替处理下,铝对2个水稻品种生物量和根系形态的抑制作用明显大于长期铵态氮与铝交替处理,而且硝态氮处理下水稻根部铝浓度显著高于铵态氮处理;在短期(24 h)处理条件下,与铵态氮相比,硝态氮加重了铝对水稻根伸长的抑制,同时提高了2个品种水稻根尖的铝含量,而且铵态氮与硝态氮处理之间根尖铝含量的差异随着培养时间的推移而增大;与铵态氮相比,硝态氮增加了水稻根中其他阳离子(K+、Ca+、Mg2+和Mn2+)的浓度。因此,与硝态氮相比,铵态氮减轻了铝对水稻的毒害,降低了水稻根系对铝的累积。     

离子选择性电极对植物体中硝态氮测定的研究

以国产硝酸根离子选择性电极及国产测试仪器对菠菜和小麦叶子浸提液中硝态氮的测定进行了研究。在浸提时探讨了总离子强度调节缓冲液以消除干扰并抵制硝酸根活度系数的变化。将PH值调节到3.5左右以降低弱酸的电离,并由此降低了弱酸的阴离子干扰。试验数据的重现性很好。离子选择性电极方法对硝态氮的测定与酚二磺酸法充分吻合,所以实用上可用电极法来代替酚二磺酸法和其他方法。我们认为国产硝酸根离子选择性电极和国产测试仪器在我国可以用做植物体的快速分析的工具。本论文所提出的手续将有可能推广到各种植物。     

硝态氮难以在菠菜叶柄中还原的原因初探

【目的】蔬菜硝态氮过量累积危害人类健康，叶柄是蔬菜硝态氮累积的主要器官，揭示其累积硝态氮的原因是解决这一问题的关键。【方法】以3个菠菜品种为供试材料，设置不同氮水平进行盆栽试验，在不同生长期采样，测定叶柄硝态氮含量、内外源硝酸还原酶活性、细胞的硝态氮代谢库与贮存库大小，以及加入叶片硝酸还原酶后叶柄组织的亚硝态氮生成速率。【结果】叶柄硝态氮含量与其硝酸还原酶活性、代谢库大小无明显关系，但内外源硝酸还原酶活性的比值高、贮存库小，加入叶片硝酸还原酶后叶柄组织的亚硝态氮生成速率高的品种，其叶柄硝态氮含量低。【结论】叶柄潜在硝酸还原酶活性的实际表达程度、叶柄细胞液泡的大小、硝态氮由贮存库（液泡）进入代谢库（细胞质）的难易程度是造成硝态氮难以在叶柄中还原及品种间叶柄硝态氮含量差异的重要原因。     

淹水条件下籼稻与粳稻苗期生长及氮素吸收同化差异比较

通过淹水土培试验比较了常规籼稻(扬稻6号)和常规粳稻(农垦57)苗期生长和氮素吸收同化的差异.结果表明,籼稻在苗期鲜重和干重均显著高于粳稻,主要表现为根干重和鲜重的差异,而且籼稻根冠比显著大于粳稻的.2个品种水稻氮积累量均随生育期延长而增加,而氮素利用率随时间延长而下降.其中籼稻的氮积累量和氮利用率均显著高于粳稻的.籼稻和粳稻叶片谷氨酰胺合成酶活性(GSA)和硝酸还原酶活性(NRA)均显著高于根的GSA和NRA,籼稻叶片的GSA和NRA均显著高于粳稻的,而籼稻根的GSA和NRA与粳稻的无差异.     

淹水条件下籼稻与粳稻苗期生长及氮素吸收同化差异比较

通过淹水土培试验比较了常规籼稻(扬稻6号)和常规粳稻(农垦57)苗期生长和氮素吸收同化的差异.结果表明,籼稻在苗期鲜重和干重均显著高于粳稻,主要表现为根干重和鲜重的差异,而且籼稻根冠比显著大于粳稻的.2个品种水稻氮积累量均随生育期延长而增加,而氮素利用率随时间延长而下降.其中籼稻的氮积累量和氮利用率均显著高于粳稻的.籼稻和粳稻叶片谷氨酰胺合成酶活性(GSA)和硝酸还原酶活性(NRA)均显著高于根的GSA和NRA,籼稻叶片的GSA和NRA均显著高于粳稻的,而籼稻根的GSA和NRA与粳稻的无差异.     

袋控缓释条件下硝态氮、铵态氮对桃尿素吸收、分配的影响

采用15N示踪技术,在袋控缓释条件下,研究不同形态氮素对当年生毛桃尿素态氮吸收分配的影响。结果表明:单独尿素处理、尿素与硝态氮混施、尿素与铵态氮混施,尿素与硝态氮、铵态氮按1∶1∶1混施4个处理15N利用率分别为13.81%、10.92%1、5.53%和15.78%,尿素与铵态氮混施、尿素与硝态氮、铵态氮1∶1∶1混施显著高于其它处理,均能提高植株对尿素态氮的吸收利用;而尿素与硝态氮混施,15N利用率显著低于其它处理,降低了植株对尿素态氮的吸收利用。从15N在植株不同器官的分配来看,各处理植株叶片的15N分配率最高,均占植株总吸收量的60%以上,其它依次为根主干枝梢。植株总吸氮量以尿素与铵态氮混施处理最高,但该处理表观生长量低于尿素与硝态氮混施处理。     

全生育期模拟覆盖旱作水稻的生理反应

为寻求合理调控旱作栽培水稻生长发育的理论依据，采用土培试验研究比较了覆盖旱作水稻与传统淹水栽培水稻生理变化的差异。结果表明，水稻旱作后苗期根系活跃，吸收面积增加，叶片叶绿素a,b含量及其总量均显著增加，但两者比值不变，根系和叶片硝酸还原酶及硝态氮明显增加，光合速率显著降低。进入抽穗期后，旱作水稻叶片叶绿素a,b含量及其总量仍显著高于淹水处理，且两者比值比淹水处理低0.12，根系和叶片硝酸还原酶及硝态氮仍高于相应淹水处理，特别是旱作水稻根系累积大量硝态氮，光合速率接近。水稻旱作后内源激素变化显著，与淹水处理比较，旱作水稻孕穗期叶片ABA，根系ABA和根系GA1／3显著增加，叶片GA1／3，叶片iPA和根系iPA显著减少，叶片IAA略有增加，而汕优63根系IAA显著增加，85－15根系IAA，显著减少。进入乳熟期，叶片IAA，根系iPA和叶片GA1/3显著增加，叶片ABA和根系ABA均不同程度减少，根系GA1／3，根系IAA，叶片iPA的变化因品种不同而明显不同。     

水分胁迫条件下不同形态氮素营养对水稻叶片光合效率的调控机理研究

 【目的】研究不同形态氮素和水分胁迫耦合作用下水稻的光合生理特性。【方法】采用营养液培养及聚乙二醇（PEG，6000）模拟水分胁迫的方法，研究不同形态氮素营养和水分胁迫耦合作用下水稻叶片光合特性及1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）含量的变化规律，分析羧化效率（CE）、全氮含量、可溶性蛋白与Rubisco含量之间的关系。【结果】在水分胁迫条件下，NH4+-N营养水稻新完全展开叶中Rubisco含量与非水分胁迫下的相比显著增加，单位Rubisco活性（CE/Rubisco含量）与非水分胁迫条件下相应供氮形态处理相比下降了13.3%；而NO3--N营养水稻的Rubisco含量则明显降低，单位Rubisco活性下降了23.0%。因此，水分胁迫对NH4+-N营养水稻单位Rubisco活性的抑制作用小于供NO3--N营养水稻；其次，水分胁迫提高了NH4+-N营养水稻新完全展开叶的全氮含量，而对NO3--N营养水稻则无明显影响；此外，水分胁迫虽然也明显增加了3种形态氮素营养条件下水稻新完全展开叶中可溶性蛋白的含量，但其对NH4+-N营养水稻的Rubisco含量占可溶性蛋白的比例无显著影响，而对NO3--N营养水稻则有显著的降低效应。【结论】水分胁迫对供NH4+-N营养水稻光合效率的抑制效应小于供NO3--N营养水稻。     

不同氮效率水稻品种旗叶的衰老特征

在土培条件下,选用氮高效水稻品种扬稻6号和氮低效水稻品种农垦57和日本晴,比较了它们的旗叶在开花期、灌浆期和成熟期的叶绿素含量、净光合速率(Pn)、可溶性蛋白含量、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性和MDA含量变化,以及氮积累量、产量与氮效率的差异。结果表明:氮高效品种扬稻6号在生育后期旗叶叶绿素含量和Pn较高,灌浆期氮积累量比日本晴和农垦57高16%和25%,氮转移率比较恒定,CAT和POD活性较高,MDA含量较低,衰老较慢。氮低效品种日本晴和农垦57的旗叶氮转移率下降较快,灌浆期各为34%和35%,成熟期则下降到16%和19%;Pn和抗氧化酶活性下降较快,趋于早衰。可见扬稻6号旗叶延缓衰老对于促进水稻籽粒灌浆,维持氮高效十分重要。     

模拟水分胁迫条件下水稻的氮素营养特征

在正常及PEG模拟水分胁迫条件下研究水稻对不同质量比例(100／0，75／25，50／50，25／75和0／100)铵态氮/硝态氮处理的响应特征。结果表明，两种培养条件下，水稻均在NH4^ -N和NO3^--N混合营养时生长更好，氮素养分吸收更多；正常培养的水稻幼苗在NH4% -N／NO3^--N为75／25时生长最好，而模拟水分胁迫培养则以25／75处理生长最好；模拟水分胁迫处理显著促进水稻对NO3^--N的吸收并抑制NH4^ -N的吸收；正常培养条件下，NH4^ -N／NO3^-N为75／25时水稻幼苗可获得最高的水分生产效率，而模拟水分胁迫培养的幼苗水分生产效率随NO3^-N施用比例增加而提高。     

旱稻和水稻不同基因型根细胞膜特性与氮素吸收的关系

 对常规粳稻、常规籼稻和巴西旱稻离体根细胞膜的H+-ATP酶活性及泵H+ 能力进行了测定，并结合根系NO3－ 吸收动力学参数及NH4+ 的影响等对各因素间的关系加以探讨。结果表明，根细胞膜H+-ATP酶活性与泵H＋能力间表现出较好的一致性。巴西旱稻的H+-ATP酶活性与泵H＋能力＞武育粳3号＞扬稻6号。在NO3-N吸收动力学方面，巴西旱稻的Vmax显著地高于另2个水稻品种，且很少受NH4+ 存在的影响。武育粳3号NO3－ 吸收的Vmax值受NH4+ 影响最大。 NH4+的这种影响很可能是通过降低膜电位从而影响质子驱动力以及抑制NO3－载体蛋白的合成所造成的，但NH4+并不影响根细胞膜载体蛋白与NO3－之间的亲和性。     

吉林省不同年代水稻品种叶片硝酸还原酶的活性变化研究

【目的】了解不同年代育成水稻品种叶片硝酸还原酶活性(Nitrate reductase activity,NRA)的变化及其与净光合速率（Pn）和产量的关系,为吉林省水稻高产育种和栽培提供理论依据。【方法】以吉林省1958至2005年育成并在生产上推广的18个水稻品种为材料,研究水稻植株剑叶NRA变化及其与净光合速率和产量的关系。【结果】水稻叶片NRA在孕穗期较低,抽穗期最大,此后呈下降变化;NRA随品种的育成年代推进而降低。不同生育期水稻剑叶Pn在抽穗期达到最大,此后不断下降;随着育成年代的推进,Pn逐渐上升。NRA与净光合速率呈负相关,但不显著,与水稻产量呈显著负相关。【结论】水稻品种遗传改良提高了叶片的光合作用和产量,但NRA却随品种的育成年代推进而降低,这可能也是水稻氮肥利用效率降低的原因。     

Ammonium Effects on Nitrate Uptake by Roots of Upland and Paddy Rice Seedlings Related to Membrane Potential Differences

Nitrate uptake characteristics and ammonium effects on nitrate uptake were compared between upland rice （Brazilian upland rice） and paddy rice （Wuyujing 3 and Yangdao 6） through the glass microelectrode technique and the concentration gradient method of uptake kinetics.Results indicated that nitrate uptake by rice seedlings and ammonium effects were depending on membrane potential of root cells.And upland rice and paddy rice presented obviously different responses.For all cultivars,the nitrate treatments induced rapid depolarization and then slow repolarization of membrane potential in root epidermal cells,and even hyperpolarization was observed when nitrate concentration was low.The membrane potential of epidermal cells in Brazilian upland rice roots was larger and its response to NO3- was bigger than those of two paddy rice cultivars.Depolarization of membrane potential was amplified when ammonium was simultaneously added with nitrate into the measure medium,but repolarization was reduced,even disappeared.Brazilian upland rice seedlings had high Vmax of nitrate uptake and low Km,furthermore,Vmax and Km were little affected by ammonium,but Vmax of Wuyujing 3 was reduced significantly.Therefore,inhibition of NH4＋ differed obviously between upland rice and paddy rice.     

施氮量和种植密度对优质晚稻稻米品质的调控效应及其机制

以‘玉针香’为材料,设计4个施氮量处理,分别为N1(不施氮)、N2(尿素180 kg/hm2)、N3(尿素126 kg/hm2)、N4(180 kg/hm2尿素+生物炭200 t/hm2),2个种植密度处理,分别为D1(18 cm×25 cm)、D2(14 cm×25 cm),于2020—2021年开展大田试验,研究施氮量、种植密度及其互作对稻米品质与叶片氮代谢特征的影响。结果表明：种植密度对稻米出米率、直链淀粉含量、胶稠度、蛋白质组分均无显著影响,D2处理各指标均略高于D1处理;施氮提高了出米率与各蛋白质组分含量,降低了垩白粒率和垩白度,以N4处理的效果最好;施氮量与种植密度互作对稻米品质影响显著,N4D2处理的稻米加工品质与外观品质最优,胶稠度最长,蛋白质组分含量最高;种植密度对叶片含氮量、硝态氮含量以及硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NiR)活性均无显著影响;D2处理的叶片含氮量以及NR、NiR活性较高;施氮提高了叶片全氮含量、硝态氮含量以及NR、NiR活性,以N4处理的最高;相关性分析结果表明,叶片全氮含量、NR活性、NiR活性与整精米率、直链淀粉含量、胶稠度、蛋白组分含量呈显著或极显著正相关,与垩白粒率和垩白度呈显著或极显著负相关;增施生物炭可显著提高整精米率,显著降低垩白度和垩白粒率。本试验条件下,N4D2处理对优质稻稻米品质的调控效应最好,其调控机制在于提高了叶片全氮含量和氮代谢酶活性。     

不同氮吸收效率水稻品种蔗糖代谢酶的活性比较

[目的]阐明氮素代谢效率的高低与蔗糖代谢强度的关系。[方法]以不同浓度的NH4NO3(0.1、0.5、2.5、12.5 mm/mol)对2个水稻品种桂单4号(GD)和南光(NG)进行水培处理,并对不同供氮水平下不同水稻品种的蔗糖代谢酶的活性进行了比较。[结果]GD叶片蔗糖磷酸合酶以及叶片和根中酸性转化酶活性高于NG,蔗糖含量和低氮水平下谷氨酰胺合成酶(GS)活性高于NG,而中性转化酶的活性在不同供氮水平下的两品种间差异不显著。在所有供氮水平下NG叶片和根中的硝酸还原酶(NR)活性均高于GD。[结论]GD的氮素代谢水平高与低氮水平下GS的活性、蔗糖的合成与分解活性较高有关,而与NR活性无关。