不同氮效率水稻品種苗期吸氮效率差異及其機(jī)理研究

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)土壤(Soils)，2006，38(4)：400—409不同氮效率水稻品種苗期吸氮效率差異及其機(jī)理研究①趙首萍“2，趙學(xué)強(qiáng)1’2，施衛(wèi)明卜(1土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所)，南京210008；2中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049)摘要：以大田篩選得到的不同生物學(xué)特性的12個(gè)水稻品種為材料，研究了水培條件下這些品種苗期的吸N效率差異，結(jié)果表明大田N效率不同的品種在苗期水培條件下吸N效率也不相同，并且大田相同類(lèi)型的品種在苗期N效率也不完全相同。供試7個(gè)大田高產(chǎn)品種中只有桂單

2、4號(hào)、云粳38和黔育421這3個(gè)水稻品種在水培環(huán)境中同樣保持較其它品種生物量大，N響應(yīng)高的特性；另外3個(gè)大田高產(chǎn)品種南光、予粳7號(hào)和4007在苗期N效率表現(xiàn)很差；紅稻Vmax雖然很大，但是生物量很小，所以綜合表現(xiàn)一般。3個(gè)低產(chǎn)品種Elio、撫寧小紅芒和黃金糯中，Elio在苗期N效率很高，另外2個(gè)品種N效率不高。研究發(fā)現(xiàn)，生物量(尤其是根系的生物量)和對(duì)NH4+的親和力(1／Km)以及Vmax是水稻苗期吸N效率的主要決定因素。典型的苗期N高效品種有桂單4號(hào)、黔育421、Elio和云粳38，這些品種苗期N累積量高，

3、N響應(yīng)值高，原因在于桂單4號(hào)、黔育421和Elio在水平增加后Vmax都成倍增加，尤其Elio的Vmax一直都很高，而云粳38則主要是靠較高的生物量來(lái)獲得高吸N量。典型的低效品種有南光、4007、武運(yùn)粳7號(hào)和予粳7號(hào)，這些品種N累積量小，N響應(yīng)值小，原因在于其中前3個(gè)品種在N水平增加后Vmax都降低，Km大幅度增加，而予粳7號(hào)雖然Vmax稍有增加，但親和力則降低最大而成為所有品種中最低的，所以綜合結(jié)果仍是低效。關(guān)鍵詞：氮效率；水稻；基因型差異；吸收動(dòng)力學(xué)；氮響應(yīng)中圖分類(lèi)號(hào)：$51l；S143．1氮(N)肥是作物

4、從土壤中吸收量最多的元素，對(duì)作物的生命活動(dòng)和產(chǎn)量形成具有重要意義。水稻是我國(guó)主要糧食作物，現(xiàn)階段水稻對(duì)N素的利用效率并不高【l】。據(jù)估計(jì)大田生產(chǎn)中N肥利用率大概在30％。35％之間【2弓】，這不僅造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成巨大污染[4。91。近幾十年來(lái)，充分挖掘植物遺傳潛力，利用植物營(yíng)養(yǎng)遺傳特性的基因型差異，通過(guò)篩選和培育N高效品種來(lái)提高N肥利用率的策略；即所謂的生物學(xué)途徑受到了極大的重視110-12]。而明確不同基因型之間N效率不同的生理及生物學(xué)機(jī)制是N高效育種的基礎(chǔ)，同時(shí)還要依賴于不同N效率品種的篩選

5、。目前對(duì)水稻不同N效率的研究很多，但大多集中在不同類(lèi)型品種比較上，如楊肖娥【13】和單玉華【14】的研究。由于不同類(lèi)型之間遺傳背景不同，可比性較差，難以說(shuō)明問(wèn)題。因此，本研究選用在大田篩選中得到的同一類(lèi)型(粳稻)的不同N效率品種為材料，在實(shí)驗(yàn)室水培條件下，進(jìn)一步分析了大田N效率不同品種苗期的N素吸收利用情況，并從吸收動(dòng)力學(xué)角度闡述了N效率不同的可能原因，為研究N高效的分子生物學(xué)機(jī)理以及從生物學(xué)途徑提高N素利用率奠定基礎(chǔ)。1材料與方法1．1材料本研究所選用的試驗(yàn)材料是以199個(gè)不同來(lái)源的粳稻品種在江蘇無(wú)錫大田3個(gè)

6、N水平下，以高于或低于各項(xiàng)指標(biāo)平均值的30％為標(biāo)準(zhǔn)篩選得到的不同N效率品種10個(gè)，另外加入江蘇主栽高產(chǎn)品種揚(yáng)稻6號(hào)和武運(yùn)粳7號(hào)作為CK(表1)。1．2方法1．2．1種子萌發(fā)及培養(yǎng)條件水稻種子用1％NaCl0浸泡表面消毒30min，37℃黑暗浸種24h，①基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)30390080)資助。}通訊作者(wmshi@issas．a(chǎn)c．cn)作者簡(jiǎn)介：趙首萍(1976一)，女，黑龍江雞西人，博士后，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)研究。E-mail：zhaoshoupin9760320@yahoo．to

7、m．cn萬(wàn)方數(shù)據(jù)第4期趙首萍等：不同氮效率水稻品種苗期吸氮效率差異及其機(jī)理研究401發(fā)芽的種子轉(zhuǎn)移到預(yù)先放在托盤(pán)內(nèi)的紗網(wǎng)上，托盤(pán)內(nèi)盛112木村B培養(yǎng)液(N水平為NH4N030．5mmol／L，其它元素不變)進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)。植株生長(zhǎng)室溫度：25℃±2"C，相對(duì)濕度(RH)：75％，光照：300Ue／(m2S2)。晝夜循環(huán)：光照14h／黑暗10h。苗齡15天時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗轉(zhuǎn)移到容積為18L的大托盤(pán)上培養(yǎng)，每個(gè)大托盤(pán)為18L營(yíng)養(yǎng)液／24個(gè)孔。培養(yǎng)液中加入硝化抑制劑二氰胺5．89mg／L。管理：每天早晚各調(diào)1次pH

8、值到5．5，每天每個(gè)大托盤(pán)內(nèi)加入新培養(yǎng)液1L，每隔3天換1次培養(yǎng)液。1．2．2水培條件下不同N效率品種生物量變化情況分析①處理：發(fā)芽后在含N為0．5mrno]／LNHaN03的1／2木村B培養(yǎng)液中進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)15天后，轉(zhuǎn)入含N為O．5mmol／LNH4N03的完全木村B培養(yǎng)液中。②取樣：苗齡28天時(shí)，取樣。將根部和地上部分開(kāi)，分別測(cè)定干物重、含N量和N累積量。1．2．3動(dòng)力學(xué)吸收參數(shù)測(cè)定