持绿性对中国玉米品种氮转移效率的影响及其作用机制

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1、分类号：单位代码：丨密级学号：博士学位论文持绿性对中国玉米品种氮转移效率的影响及其作用机制研究生指导教师袁力行教授合作指导教师米国华教授陈范骏教授申请学位类别农学博士专业领域名称资源环境生物技术研究方向植物营养生理和分子生物学所在学院资源与环境学院二—五年五月ChinaAgriculturalUniversityPh.DDissertationMechanismofNitrogenRemobilizationEfficiencyinChineseMaizeHybridsAffectedbyStay-greenCandid

2、ate:SongGuoSupervisor:Prof.LixingYuanCo-supervisor:Prof.GuohuaMiProf.FanjunChenSpeciality:BiotechnologyinResourcesandEnvironmentalScienceDepartmentofPlantNutritionCollegeofResourcesandEnvironmentalScienceChinaAgriculturalUniversityMay2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指

3、导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中已经注明引用和致谢的内容外，论文中不包含本人和其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：时间：么？丨厂年月曰关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定。本人同意中国农业大学有权保存及向国家有关部门和机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人同意中国农业大学将本学位

4、论文的全部或部分内容授权汇编录入《中国博士学位论文全文数据库》或《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行出版，并享受相关权益。保密的学位论文在解密后应遵守此协议）学位论文作者签名：时间：年》月日摘要选育和推广高产氮高效的作物品种是解决我国粮食安全和资源、环境问题的重要途径之一。对玉米而言，绿熟性显著提高了軒粒产量，但是否影响氮效率及相关性状并不清楚。在实现玉米高产的同时，如何通过选择品种和施肥措施来协同实现籽粒养分高效也是亟待解决的问题。本论文结合田间和室内盆栽试验，在生理和分子水平上系统研究我国玉米品种绿熟性影响氮转移效

5、率的作用机制及其对不同氮肥施用的响应。主要研究结果如下：通过两年三点对我国个玉米品种的田间试验发现：玉米育种进程中提高品种的绿熟性绿熟型替代黄熟型品种）可以显著增加籽粒产量和氮吸收效率。但是，相对适度绿熟型品种（保绿度，过度绿熟（保绿度不仅不能增产，而且还显著降低了叶片的氮转移效率。当前我国玉米品种的绿熟性过度，导致更多的叶片氮残留，籽粒氮浓度下降，因而阻碍高产和氮高效利用的协同。通过两年的温室盆栽试验，利用标记精确定量了玉米品种先玉适度绿熟型）和郑单过度绿熟型）的氮效率差异。结果发现，先玉具有更高的花前氮转移效率（主要

6、发生在中部和上部叶片）和花后氮吸收效率及叶片的光合氮效率，从而在保障产量的同时比郑单有更高的籽粒氮浓度。负责玉米花后氮转移的关键基因在先玉中、上部叶片中旳表达量显著高于郑单。通过不同施氮水平条件下（，和—田间试验，比较先玉适度绿熟型）和过度绿熟型）的氮转移效率及相关基因的表达水平。结果发现，所有氮水平上先玉都比有更高的产量和氮转移效率。与相比，先玉在花后叶片氣浓度的下降早，可溶性蛋白的降解率高，与叶片衰老有关的々基因较高的表达量一致。通过五个施氮处理的田间试验：，和有机无机氮），在玉米灌浆期比较了不同氮处理下玉米叶片氮同

7、化和转移过程相关基因的表达水平。结果发现，尽管产量随施氮水平增加而提高，但是和施肥处理间无明显差异。然而，有机氮施用能够降低玉米体内氮的积累，提高氮的利用效率。叶片中氮同化相关基因表达不受供氮形态的影响，而有机氮施用显著提高氮转移相关基因和在老叶中的表达，从而增强叶片氮利用效率。综上所述，玉米育种过程中追求过度绿熟不能提高产量，却导致叶片氮转移效率的下降，因而阻碍玉米产量和籽粒蛋白质含量的协同提高。未来通过选育适度绿熟型玉米品种和采用合理施肥措施，可以提高花前氮的转移效率以及花后氮向籽粒的分配效率，从而保证在实现高产的同

8、时增加籽粒氮素的收获，减少秸秆氮素的残留。关键词：玉米，持绿性，氮效率，氮转移，标记，氮代谢基因AbstractBreedinghigh-yieldingandnitrogen(N)useeficientmaizecultivarsisoneofkeystrategiestosimultaneouslyensuref