氮高效利用基因型水稻生育后期氮素分配与转运特性

选择前期筛选出的氮高效利用基因型水稻为试验材料,以低效利用基因型为对照,采用土培试验,在低氮(100 mg·kg^-1)和正常施氮(200 mg·kg^-1)下,研究了高效和低效基因型水稻生育后期不同器官的氮素分配量、转运量和转运效率差异.结果表明: 与低效基因型水稻相比,高效基因型在低氮条件下,仍能保持较高的产量和氮素利用效率,其产量为低效基因型的1.75倍,氮肥利用率高达50.9%,而低效基因型仅为36.4%.与正常施氮相比,低氮更有利于提高氮素在高效基因型穗部的分配量,穗部积累量在扬花期、灌浆期和成熟期分别增加了34.2%、2.5%和0.5%,而低效基因型在灌浆期和成熟期却分别降低了23.5%和15.6%.不同施氮水平下,氮素在高效基因型不同器官的分配比例为扬花期:叶＞茎鞘＞根＞穗,灌浆期:穗＞叶＞茎鞘＞根,成熟期:穗＞茎鞘＞叶＞根,随着生育期的推进,穗部的分配比例明显增加.在低氮和正常施氮下,高效基因型氮素转运量表现为叶＞茎鞘＞根,而低效基因型表现为茎鞘＞叶＞根;高效基因型氮素转运效率分别为60.8%、60.3%,分别为低效基因型的1.67、155倍.因此,高效基因型抽穗后叶片较高的转运效率为籽粒的灌浆结实奠定了良好基础.     

氮高效利用基因型大麦的物质生产与氮素积累特性

通过土培盆栽试验,研究了22份大麦材料在低氮(125 mg·kg^-1)和正常氮(250 mg·kg^-1)处理下氮素吸收利用效率的基因型差异,探讨氮高效大麦干物质生产与氮素积累特性.结果表明： 大麦氮素吸收利用效率基因型差异显著.低氮处理下籽粒产量、氮素籽粒生产效率及氮素收获指数的最高值分别是最低值的2.87、2.92、2.47倍;氮高效基因型大麦籽粒产量、氮素籽粒生产效率和氮素收获指数均显著大于低效基因型,低氮处理下高效基因型3个参数较低效基因型分别高82.1%、61.5%和50.5%.氮高效基因型大麦各生育期干物质和氮素积累优势明显,干物质积累高峰出现在拔节-抽穗阶段,氮素积累高峰出现在拔节前;低氮处理下高效基因型典型材料DH61、DH121+的干物质量较低效基因型典型材料DH80分别高34.4%、38.3%,氮素积累量较DH80分别高54.8%、58.0%.供试大麦干物质和氮素的阶段性积累量对籽粒产量的影响为拔节前最大,且低氮处理下贡献率最高,分别为47.9%和54.7%;而干物质和氮素的阶段性积累量对氮素籽粒生产效率的影响在抽穗 成熟阶段最大,其次是播种-拔节阶段,低氮处理下这两个阶段的贡献率分别为29.5%、48.7%和29.0%、15.8%.氮高效基因型大麦在各生育期的物质生产和氮素积累能力强,低氮处理下优势较为明显,能够提高拔节前干物质生产和氮素积累能力,并协同提高大麦产量和氮素利用效率.     

花期渍水逆境下氮素对油菜产量及氮肥利用效率的影响

温室盆栽试验条件下,设置渍水和对照2个水分处理,每个水分处理下设置3个施氮水平(0.05、0.2、0.3 g N·kg^-1土),研究了花后渍水逆境下氮素营养对两个氮高效基因型‘Monty’、‘湘油15’和两个氮低效基因型‘R210’、‘Bin270’油菜产量、产量性能及氮肥利用效率的影响.结果表明:与对照相比,花后渍水处理显著降低了油菜的单株角果数、千粒重、每角粒数和籽粒产量.在适宜水分条件下,增施氮肥显著增加了油菜籽粒产量,而在渍水逆境处理下,增施氮肥对油菜籽粒产量的形成贡献不大.氮高效基因型较氮低效基因型对花后渍水逆境下的籽粒灌浆充实具有一定的促进作用.在同一水分处理下,花后渍水明显降低了油菜氮肥利用率、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率、氮素吸收效率和氮收获指数,渍水显著影响了不同基因型油菜的氮素吸收利用能力,而氮高效基因型在渍水逆境下较氮低效基因型更有利于将氮素转运、再分配到角果中,提高籽粒生产效率.油菜产量性能参数存在显著的水氮互作效应,水分、氮肥及水氮互作对油菜籽粒产量和产量性能参数的影响因基因型的不同而异.     

高肥力土壤条件下不同基因型花生对氮素利用的差异

在桶栽条件下,利用¹⁵N示踪技术,选用20个基因型花生为供试材料,研究了高肥力土壤条件下不同基因型花生对氮素利用的差异.结果表明:高肥力土壤条件下花生氮素营养以土壤氮为主,根瘤固氮次之,肥料氮最低.不同基因型间花生对全氮、肥料氮、土壤氮和根瘤固氮的吸收和积累均存在显著差异,基因型间遗传变异以根瘤固氮最大,肥料氮和土壤氮相当.氮素荚果生产效率和氮肥利用率基因型间差异显著,最高值分别为最低值的3.6和2.1倍.全氮、肥料氮、土壤氮和根瘤固氮的氮素收获指数基因型间均存在显著遗传变异,且以根瘤固氮的氮素收获指数基因型间遗传变异最大.花生荚果产量与不同氮源氮素积累量及氮素收获指数、氮素荚果生产效率和氮肥利用率呈显著或极显著正相关.依据花生对不同氮源氮素吸收积累和荚果产量筛选出全氮高积累高产型、肥料氮高积累高产型、土壤氮高积累高产型和根瘤固氮高积累高产型四大类型花生,其中四大类型特征兼有的有4个花生基因型.     

小麦氮素利用效率的基因型差异

通过土培盆栽试验,研究了130份小麦材料在相同氮素水平下生物量、氮素积累量、氮素生产效率的基因型差异,旨在筛选具有高效利用氮素能力的小麦基因型,为氮高效小麦育种提供种质资源.结果表明:拔节期、抽穗期和成熟期供试小麦单株生物量变幅分别为1.06～3.08 g、1.88～9.05 g和2.64～13.75 g,单株籽粒产量变幅为1.38～9.90 g.拔节期、抽穗期氮素干物质生产效率变幅分别为25.62～65.41 g.g-1 N(F=5.099**)和35.79～88.70 g·g-1 N(F=5.325**),成熟期氮素籽粒生产效率变幅为19.06～38.54 g.g-1 N(F=4.669**).不同氮素生产效率小麦基因型拔节期氮素干物质生产效率(F=637.941**)、抽穗期氮素干物质生产效率(F=201.173**)及成熟期氮素籽粒生产效率(F=443.450**)存在极显著差异.不同氮素生产效率小麦基因型拔节期、抽穗期及成熟期生物量差异显著,有效分蘖数与穗数差异不显著.氮素生产效率高的基因型具有无效分蘖少、抽穗期前氮素利用能力强、抽穗期-成熟期氮素吸收与再利用能力强等特点.典型氮高效基因型小麦省CX...     

茄子氮素利用效率相关性状的配合力分析

在筛选氮素利用高效茄子自交系的基础上,利用Griffing-Ⅱ设计,在两个氯素水平下(450kg/hm2争不施氮)分析了7个茄子自交系氮素利用效率相关性状的配合力.结果表明,两个氮素水平下,氮效率受加性效应和非加性效应的共同控制;氮素吸收总量和氮素利用效率则以加性遗传为主.氮高效育种中,自交系609和749在两个氮素水平下均有较高的氮效率一般配合力.与高氮处理相比,低氮条件下氮素利用效率相关性状的广义遗传力有所增大,而狭义遗传力多为递减趋势.     

大气NH3浓度升高对不同氮效率玉米生理指标及生物量的影响

 该试验采用开顶式气室(Open top chambers)装置,在两种大气NH₃浓度水平(大气背景浓度值为10 nl&;#8226;L^－1和高NH₃浓度1 000 nl&;#8226;L^－1)和两种 供氮介质水平(高供氮介质和低供氮介质)下,对两种氮效率玉米(Zea mays)基因型(‘氮高效5号’(NE5)和‘氮低效四单19’(SD19))的叶绿素 指标值(SPAD值)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s )、生物量和根冠比等生物学和生理学指标进行了测定。结果表明,大气NH₃浓度升高对两种 氮效率玉米基因型各生理指标有显著影响(p<0.05)。与大气背景NH₃浓度相比,当大气NH₃浓度为1 000 nl&;#8226;L^－1 时,生长在高供氮介质中‘氮 高效5号’的SPAD值、P_n和G_s分别降低7.0%、14.0%和6.5%,而‘氮低效四单19’的对应指标分别降低9.0%、11.0%和6.9%;生长在低供氮介质 中的两种氮效率玉米基因型各生理指标均显著增加(p<0.05)：‘氮高效5号’的SPAD值、P_n和G_s分别增加5.7%、7.1%和17%,‘氮低效四单19’ 的对应指标分别增加7.0%、11.0%和22.0%。高供氮介质中NH₃浓度升高对氮低效基因型玉米冠层生物 量抑制作用小于对氮高效基因型玉米的抑 制效应,而低供氮介质中NH₃浓度升高对氮高效基因型玉米冠部的促进作用显著高于对氮低效基因型玉米的促进作用(p<0.05);两种大气NH₃营 养下玉米根冠比的变化与采样时期有关。说明从大气中吸收NH3有利于改善生长在低供氮介质上玉米的氮素营养状况,而且对氮低效基因型玉米 的促进作用比对氮高效基因型玉米更加显著。     

不同小麦品种氮效率和产量性状的研究

对29个冬小麦品种进行子粒产量和氮效率的研究,结果表明,在氮胁迫条件下,供试小麦品种的子粒产量具有明显差异。缺氮条件下子粒产量的聚类分析结果表明,供试品种可划分为氮高效、中效和低效三类,氮高效品种在其中所占比例较少。在缺氮条件（N-）下,不同氮效率品种成熟期植株全氮含量差异不大,植株氮素积累量、氮效率（NUE）、吸收效率（UPE）和利用效率（UTE）均以氮高效品种最高,中效品种次之,低效品种最低。缺氮条件下较强的氮索吸收和利用能力是氮高效小麦品种氮胁迫条件下高氮效率的主要原因。     

南方水稻氮素吸收与利用效率的基因型差异及评价

 以南方籼型水稻（Oryza sativa）品种为试验材料进行大田试验,以探讨提高水稻氮素吸收与利用效率的基因型潜力。结果表明,除早季分蘖期氮素积累量、干物质生产效率和抽穗期氮素积累量以及晚季氮素运转效率外,各基因型氮素吸收与利用效率存在显著或极显著的差异,提高水稻氮素吸收与利用效率的基因型潜力很大。基因型生育期对其氮素吸收与利用效率产生重要影响,生育期较长的基因型其氮素吸收效率、稻谷和干物质生产效率以及农艺效率较高。杂交稻氮素的生产效率、农艺效率、回收效率和收获指数较常规稻高,但二系杂交稻并没有比三系杂交稻明显提高。通过排序方式对各基因型氮素吸收与利用效率进行评价的结果表明,不同氮素吸收与利用效率指标的排序以及同一指标早晚季的排序均存在较大差异。氮素吸收与利用效率经标准化后的综合排序可对各基因型的氮素吸收与利用效率进行综合评价,吻合系数则可较好地反映各基因型早晚季氮素吸收与利用效率的排序。     

不同氮效率水稻品种根系生理生态指标的差异

以氮素利用效率差异大的两个水稻品种(氮高效品种南光和氮低效品种Elio)作为试验材料,设计高低两个供氮水平,在温室砂培条件下研究了不同氮效率水稻高效吸收利用氮素的根系生物学特性及生理机制.结果表明,在两个供氮水平下,氮高效水稻南光的产量均显著大于氮低效水稻,增幅在50%以上.随着供氮水平的提高,两个水稻品种植株的总吸氮量和干物质量随之增加,氮高效水稻南光的生育后期吸氮量和地上部及根系的生物量显著高于氮低效水稻Elio;氮高效水稻品种南光根系形态参数对氮素营养的响应度高于氮低效品种Elio,高氮处理下,南光较低氮处理分别增加127%(总根长)和114%(根系表面积),而Elio仅增加92%(总根长)和82%(根系表面积),而且Elio在齐穗期后根系形态参数水平下降显著;南光的根系伤流强度在拔节期较氮低效水稻Elio高出11%(1mmol L-1)和32%(5mmol L-1),灌浆期南光较Elio高出12%(1mmol L-1)和12%(5mmol L-1),差异均显著.由本试验结果可推断根系形态及根系活力的差异是造成水稻氮效率差异的重要原因之一.     

不同基因型小麦磷素营养阈值的研究

利用温室盆栽试验,对不同磷效率小麦基因型进行了磷素营养阈值的研究。结果表明,磷低效基因对缺磷反应敏感,在不施或施磷量较低时,籽粒产量及生物量均较低,随着施磷量增加,产量缓慢增加,表现出对磷肥效应较迟钝的钝的现象,而磷高效小麦基因型在不同施磷肥或施磷量较低条件下的产量与生物量相对较高,表现出明显的耐低磷特性及对土壤难溶性磷的高效活化、吸收能力。且随产丰施磷量增加,磷高效基因型的产量急剧增加,达到一定     

不同基因型苦荞幼苗对低磷胁迫的响应

采用沙培法,以4个不同耐低磷苦荞(Fagopyrum tataricum(L.) Gaertn)品种为材料,设正常磷处理(P1,2 mmol/L对照)、低磷胁迫(P2,1 mmol/L)和极低磷胁迫(P3,0.2 mmol/L) 3个处理,研究低磷胁迫对苦荞苗期农艺性状、生理生化指标以及植株磷利用的影响。结果显示:(1)低磷胁迫下,苦荞苗期株高、茎粗、叶面积、地上部干重、根系干重、根系平均直径、根系表面积、根系体积等指标均有所下降;主根伸长、根冠比有所升高,但不同品种的升降幅度有所不同。(2)低磷胁迫使苦荞叶绿素含量、可溶性蛋白含量和根系活力均有所下降,根系的SOD活性、POD活性、酸性磷酸酶活性、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量显著增加,且表现为耐低磷苦荞品种的增幅大于不耐低磷苦荞。(3)低磷胁迫使苦荞植株全磷含量和单株磷积累量下降,却使磷利用效率升高。研究结果表明耐低磷品种通过主根伸长下扎以及分泌较多的酸性磷酸酶,合理吸收与利用土壤磷素,通过保持叶片较高的叶绿素含量维持较强的光合能力,通过保持较高的抗氧化酶活性降低膜脂过氧化伤害,最大程度的适应低磷环境。     

甜菜耐盐性筛选及其幼苗对盐胁迫的响应

为了探讨甜菜耐盐机理、不同耐盐等级甜菜盐耐性机制差异,对40份甜菜品种（系）用300mmol·L-1NaCl胁迫处理,通过芽期相对盐害率和苗期盐害指数确定不同品种耐盐等级,将不同耐盐等级材料进行NaCl浓度梯度（150、300mmol·L-1）处理,测定植株鲜重、超氧化物歧化酶（SOD）活性、丙二醛（MDA）含量和叶片质膜透性。试验结果如下：40份甜菜材料经过芽期和苗期耐盐性筛选最终确定耐盐等级极强的品种（系）1份（‘KWS0143’）,耐盐等级强的品种（系）6份（‘ACERO’等）,耐盐等级中等的品种（系）14份（‘HI0183’等）,耐盐等级弱的品种（系）5份（‘OVITO’等）;在同一盐胁迫时间下,不同耐盐等级材料的植株鲜重随盐浓度的增加呈下降趋势,品种‘KWS0143’和‘ACERO’变化幅度较小,品种‘OVATIO’下降幅度最大;不同耐盐等级材料随盐浓度增加和胁迫时间延长超氧化物歧化酶（SOD）活性呈现先上升而后下降的趋势,耐盐性极强的品种酶活性显著高于其他耐盐等级材料;不同耐盐等级材料随盐浓度增加和胁迫时间延长丙二醛（MDA）含量和叶片质膜透性均呈上升趋势,耐盐等级弱的品种（系）明显高于其他各个材料。     

Response of maize genotypes with different nitrogen use efficiency to low nitrogen stresses

Objectives

This paper aims to compare the property difference of spatial and temporal distribution of different nitrogen use efficiency maize genotypes and discuss the physiological mechanism of nitrogen efficiency of maize.

有机无机肥配施提高麦-稻轮作系统中水稻氮肥利用率的机制

采用盆栽试验,研究了有机无机肥配施对麦-稻轮作系统中水稻氮素累积动态和土壤氮素供应动态的影响,并从微生物学角度探讨了有机无机肥协同提高水稻氮肥利用率的机制.结果表明：有机无机肥配施处理的土壤微生物生物量碳、氮和矿质态氮在水稻分蘖期前低于化肥处理,而在抽穗期至灌浆期显著高于其他处理.土壤氮素供应动态与水稻吸收利用氮素规律吻合程度最高,促进了水稻产量、生物量和氮素累积量的增加,显著提高了水稻的氮肥利用率.其主要机制是有机无机肥配施促进了土壤微生物繁殖,使其在水稻生育前期固持了较多的矿质氮,在水稻生育中、后期这些氮素逐渐被释放以供水稻吸收利用,较好地满足了水稻各阶段生长发育对氮素养分的需求.     

低磷条件下不同基因型小麦幼苗对磷的吸收和利用效率及水分的影响

 选用在土壤磷水平为5～7mgP·kg-1土的条件下筛选出来的不同磷效率的4个冬小麦品种,采用盆栽试验研究了有效磷为3．2mgP·kg-1土时的磷效率、磷吸收效率、磷利用效率及土壤水分对这些指标的影响。结果表明：在有效磷很低的土壤上,“磷高效”品种小偃54和81(85)5—3—3—3在幼苗期并未表现出较高的磷效率。尽管这两个品种的磷吸收效率显著地高于NC37和京411,但由于它们的磷利用效率相对低于京411,从而使磷效率并未显著地提高。土壤水分对4个品种的磷吸收效率和利用效率均有显著影响。     

磷高效利用野生大麦基因型筛选及其根际土壤无机磷组分特征

通过土培盆栽试验,研究了16份野生大麦种质资源在相同供磷水平下磷素吸收利用的基因型差异,探讨磷高效野生大麦根际土壤无机磷组分特征.结果表明：拔节期和扬花期磷素干物质生产效率（CV=11.6%、12.4%）、成熟期磷素籽粒生产效率（CV=13.7%）基因型间差异较大.不同生育时期磷高效基因型IS-22-30和IS-22-25生物量、磷积累量和磷素干物质生产效率均显著高于低效基因型IS-07-07,且高效基因型的籽粒产量分别是低效基因型的3.10和3.20倍.不施磷、施磷30 mg·kg^-1条件下,不同磷素利用效率野生大麦根际土壤有效磷和水溶性磷含量均显著低于非根际土壤,且高效基因型较低效基因型根际土壤水溶性磷亏缺量更大.根际与非根际土壤无机磷组分含量为Ca₁₀-P＞O-P＞Fe-P＞Al-P＞Ca₂-P＞Ca₈-P.在拔节期和扬花期,施磷30 mg·kg^-1条件下,磷高效基因型根际土壤Ca₈-P含量显著高于低效基因型,而Ca₂-P含量显著低于低效基因型;不施磷条件下,高效基因型根际土壤Ca₂-P和Ca₈-P含量均显著高于低效基因型,且根际土壤Ca₁₀-P均减少.施磷30 mg·kg^-1条件下,根际土壤Fe-P和O-P含量均表现为高效基因型显著高于低效基因型,Al-P含量则呈现相反的趋势;不施磷条件下,高效基因型根际土壤Al-P、Fe-P和O-P含量均显著低于低效基因型.低磷胁迫下,高效基因型活化吸收Ca₂-P、Al-P的能力强于低效基因型.     

Helicotylenchus vulgaris and its association with damage to sugar beet

Severe and irregular stunting of sugar beet has been associated with Helicotylenchus vulgaris but little is known of the pathogenicity of this nematode. A survey was made at 10 sites in East Anglia on calcareous soils (Wantage series) on which the original damage was reported. Numbers were usually maintained under a variety of crops, despite fluctuations during the period. In field trials, aldicarb treatment did not improve the yield of either sugar beet or winter wheat on land infested with H. vulgaris. In pot tests growth of sugar beet was stimulated by low nematode inocula; this effect diminished as numbers inoculated increased. Sugar beet grown at 10 °C and 15 °C with H. vulgaris grew markedly better in sterilised soil than in untreated field soil, especially at the higher temperature early in the experiment. It is concluded that though H. vulgaris may damage sugar beet it requires an atypical combination of external conditions to cause significant yield loss.     

Genotypic Variation for Drought Tolerance in Beta vulgaris

Insufficient soil moisture during summer months is now the majorcause of sugar beet yield losses in the UK. However, selectionfor increased drought tolerance has not been a breeding priorityuntil recently. Genetic variation for drought tolerance is anessential prerequisite for the development of more stress-tolerantvarieties, but commercial sugar beet varieties seem to havesimilar yield responses to drought. The objective of this studywas to assess the degree of genotypic variation for droughttolerance within a wide range of sugar beet germplasm and genebankaccessions within Beta. Thirty sugar beet genotypes were screenedunder field drought conditions, and putative drought tolerantand sensitive lines (in terms of yield reduction in polythene-coveredvs. irrigated plots) were identified. Significant genotype xwater treatment interactions were found for dry matter yieldand relative leaf expansion rate. Genotypic differences fordrought susceptibility index were also significant. Differentialsensitivity of seedling shoot growth to water deficit was examinedby comparing 350 genebank accessions in a simple growth chamberscreen. Methods of data management were devised to highlightlines for entry into subsequent field tests. The results ofthe field and seedling screens indicate that there is variationfor tolerance to water deficits within sugar beet and relatedtypes, and that there are lines that show greater drought tolerancethan selected commercial varieties. Divergent lines showingcontrasting behaviour should aid in the identification of keymorpho-physiological traits that confer drought tolerance.     

减量施氮下基肥后移对南方冬小麦产量和氮素利用效率的影响

过量施用氮肥导致氮肥利用率降低,环境风险加大.合理降低施氮量、优化氮肥运筹对于小麦高产高效栽培具有重要意义.本研究采用大田试验,以常规施氮方式(240 kg N·hm^-2, 基肥∶拔节肥∶孕穗肥=5∶3∶2)为对照,研究了不同施氮量(240、180、150 kg N·hm^-2,分别用N₂₄₀、N₁₈₀、N₁₅₀表示)及基苗肥施用时期(基施、4叶期施、6叶期施,分别用L₀、L₄、L₆表示)对小麦产量和氮素利用效率的影响.结果表明: 小麦籽粒产量随施氮量的降低而降低,但N₁₈₀与N₂₄₀处理相比无显著差异,而N₁₅₀处理显著降低;氮肥农学效率和吸收效率均以N₁₈₀处理最高.不同施肥时期间,L₄处理的籽粒产量和氮肥利用率最高.N₁₈₀四叶施肥(N₁₈₀L₄)处理的产量与对照无显著差异,但氮肥利用率显著提高.N₁₈₀L₄处理叶面积指数、旗叶光合速率、叶片氮含量、旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性、拔节后干物质和氮素积累量较对照未显著降低.适量降低氮肥用量配合基肥后移能够提高生育后期光合生产能力和氮素吸收同化能力,在保持高产的条件下实现氮素利用效率的同步提高.