长江中下游主栽水稻氮高效品种筛选及其生理生化特征

摘要

为探究长江中下游主栽水稻品种氮高效的生理生化特征，以该地区57份主栽水稻品种为试验材料，通过营养液培养试验进行氮效率筛选；以筛选获得的氮高、低效品种为研究对象，结合营养液培养试验、土壤盆栽试验和大田小区试验，分析两者在生长表型、产量形成、氮素吸收利用及其相关基因表达、酶活性及代谢产物上的差异。结果显示，通过筛选确定氮高效品种为荃优丝苗（5#），氮低效品种为五优晶丝苗（8#）；无论在全氮（+N）还是缺氮（-N）处理下，氮高效品种具有更加优良的根系构型和生物量，其株高、根长、根尖数、根系总表面积和总体积、根和地上部干质量均显著高于氮低效品种；氮高效品种的有效穗数、穗长、千粒重、结实率和籽粒产量均高于氮低效品种；氮高效品种对氮素的吸收利用显著优于氮低效品种，其根和地上部氮含量、氮累积量、根系对¹⁵NO₃^-和¹⁵NH₄⁺的吸收、氮素利用指数及在籽粒中的分配比例均显著高于氮低效品种；氮高效品种中大多数氮吸收转运和还原同化基因的表达水平显著高于氮低效品种；+N条件下，氮高效品种根中硝酸还原酶活性和地上部谷氨酸合酶活性、可溶性蛋白和糖的含量均显著高于氮低效品种。结果表明，优良的根系构型、更强的氮素吸收能力、高效地向地上部转运并还原同化以及将更多的氮向籽粒分配是氮高效品种的重要特征。

关键词

水稻 / 氮利用效率 / 氮吸收利用 / 氮还原与同化 / 根系构型 / 基因表达 / 酶活性 / 产量