不同氮效率水稻品种苗期吸氮效率差异及其机理研究

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1、万方数据土壤(Soils)，2006，38(4)：400—409不同氮效率水稻品种苗期吸氮效率差异及其机理研究①赵首萍“2，赵学强1’2，施卫明卜(1土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所)，南京210008；2中国科学院研究生院，北京100049)摘要：以大田筛选得到的不同生物学特性的12个水稻品种为材料，研究了水培条件下这些品种苗期的吸N效率差异，结果表明大田N效率不同的品种在苗期水培条件下吸N效率也不相同，并且大田相同类型的品种在苗期N效率也不完全相同。供试7个大田高产品种中只有桂单

2、4号、云粳38和黔育421这3个水稻品种在水培环境中同样保持较其它品种生物量大，N响应高的特性；另外3个大田高产品种南光、予粳7号和4007在苗期N效率表现很差；红稻Vmax虽然很大，但是生物量很小，所以综合表现一般。3个低产品种Elio、抚宁小红芒和黄金糯中，Elio在苗期N效率很高，另外2个品种N效率不高。研究发现，生物量(尤其是根系的生物量)和对NH4+的亲和力(1／Km)以及Vmax是水稻苗期吸N效率的主要决定因素。典型的苗期N高效品种有桂单4号、黔育421、Elio和云粳38，这些品种苗期N累积量高，

3、N响应值高，原因在于桂单4号、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则主要是靠较高的生物量来获得高吸N量。典型的低效品种有南光、4007、武运粳7号和予粳7号，这些品种N累积量小，N响应值小，原因在于其中前3个品种在N水平增加后Vmax都降低，Km大幅度增加，而予粳7号虽然Vmax稍有增加，但亲和力则降低最大而成为所有品种中最低的，所以综合结果仍是低效。关键词：氮效率；水稻；基因型差异；吸收动力学；氮响应中图分类号：$51l；S143．1氮(N)肥是作物

4、从土壤中吸收量最多的元素，对作物的生命活动和产量形成具有重要意义。水稻是我国主要粮食作物，现阶段水稻对N素的利用效率并不高【l】。据估计大田生产中N肥利用率大概在30％。35％之间【2弓】，这不仅造成经济浪费，而且对生态环境造成巨大污染[4。91。近几十年来，充分挖掘植物遗传潜力，利用植物营养遗传特性的基因型差异，通过筛选和培育N高效品种来提高N肥利用率的策略；即所谓的生物学途径受到了极大的重视110-12]。而明确不同基因型之间N效率不同的生理及生物学机制是N高效育种的基础，同时还要依赖于不同N效率品种的筛选

5、。目前对水稻不同N效率的研究很多，但大多集中在不同类型品种比较上，如杨肖娥【13】和单玉华【14】的研究。由于不同类型之间遗传背景不同，可比性较差，难以说明问题。因此，本研究选用在大田筛选中得到的同一类型(粳稻)的不同N效率品种为材料，在实验室水培条件下，进一步分析了大田N效率不同品种苗期的N素吸收利用情况，并从吸收动力学角度阐述了N效率不同的可能原因，为研究N高效的分子生物学机理以及从生物学途径提高N素利用率奠定基础。1材料与方法1．1材料本研究所选用的试验材料是以199个不同来源的粳稻品种在江苏无锡大田3个

6、N水平下，以高于或低于各项指标平均值的30％为标准筛选得到的不同N效率品种10个，另外加入江苏主栽高产品种扬稻6号和武运粳7号作为CK(表1)。1．2方法1．2．1种子萌发及培养条件水稻种子用1％NaCl0浸泡表面消毒30min，37℃黑暗浸种24h，①基金项目：国家自然科学基金重大项目(批准号30390080)资助。}通讯作者(wmshi@issas．ac．cn)作者简介：赵首萍(1976一)，女，黑龙江鸡西人，博士后，主要从事植物营养研究。E-mail：zhaoshoupin9760320@yahoo．to

7、m．cn万方数据第4期赵首萍等：不同氮效率水稻品种苗期吸氮效率差异及其机理研究401发芽的种子转移到预先放在托盘内的纱网上，托盘内盛112木村B培养液(N水平为NH4N030．5mmol／L，其它元素不变)进行预培养。植株生长室温度：25℃±2"C，相对湿度(RH)：75％，光照：300Ue／(m2S2)。昼夜循环：光照14h／黑暗10h。苗龄15天时，选取长势一致的幼苗转移到容积为18L的大托盘上培养，每个大托盘为18L营养液／24个孔。培养液中加入硝化抑制剂二氰胺5．89mg／L。管理：每天早晚各调1次pH

8、值到5．5，每天每个大托盘内加入新培养液1L，每隔3天换1次培养液。1．2．2水培条件下不同N效率品种生物量变化情况分析①处理：发芽后在含N为0．5mrno]／LNHaN03的1／2木村B培养液中进行预培养15天后，转入含N为O．5mmol／LNH4N03的完全木村B培养液中。②取样：苗龄28天时，取样。将根部和地上部分开，分别测定干物重、含N量和N累积量。1．2．3动力学吸收参数测定