“硝酸还原酶与作物耐肥性”学术交流座谈会在沪举行

为促进植物生理与作物育种两专业的交流,以推动生化育种工作的开展,由中科院上海植生所主持的“硝酸还原酶与作物耐肥性”学术交流座谈会于1982年11月26～28日在沪举行.浙江、山东、河北、安徽、上海等地农科单位与院校共15名代表出席了会议。     

大豆叶片硝酸还原酶活力的研究

硝酸还原酶(NR)是植物体内硝酸盐同化过程中的限速酶,在植物氮代谢中处于关键位置。它对植物生长发育、产量形成和蛋白质含量都有重要影响,很早就引起植物生理学和农学工作者的极大重视。近几年来在水稻、小麦、玉米等农作物中都有较多的研究,但在大豆中的研究却不多。本文     

施氮量对小麦叶片硝酸还原酶活性、一氧化氮含量和气体交换的影响

研究了不同施氮量对冬小麦分蘖到抽穗期叶片硝酸还原酶(NR)活性、一氧化氮(NO)含量、气体交换参数和籽粒产量的影响.结果表明:叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、瞬时水分利用效率（IWUE）和产量均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,在180 kg·hm^-2氮处理时达到最高.随施氮量的增加,叶片NR活性提高; 在分蘖期和拔节期,叶片NR活性与NO含量呈显著线性相关（R²≥0.68,n=15）,NO含量和气孔导度（G_s）呈显著正二次相关（R²≥0.43,n=15）;低氮处理下,NR活性较低使叶片NO含量维持在较低水平,促进气孔开放,高氮处理下,NR活性较高使叶片NO含量增加,诱导气孔关闭;在抽穗期叶片NR活性和NO含量无显著相关关系,虽然NO含量和G_s也呈显著正二次相关（R²≥0.36,n=15）,但不能通过施氮提高NR活性来影响叶片NO含量,进而调节叶片气孔行为.合理施氮使小麦叶片NO含量维持在较低水平,可提高叶片G_s、T_r和IWUE,增强作物抗旱能力,促进光合作用,提高小麦产量.     

硝酸还原酶的研究——Ⅵ.水稻硝酸还原酶的纯化和特性

水稻叶片NR在Blue Dextran-Sepharose 4 B亲和层析法的纯化过程中,继100μMNADH洗脱出现一个酶活峰后,再用0.25MKNO_3洗脱又出现一个更高的酶活峰。酶与BlueDextran-Sepharose 4B有两个结合位点,它们可能就是酶与底物NADH和NO_3的结合位点。NADH能和Blue Dextran竞争与酶结合而把NR从亲和柱上洗脱下来。硝酸盐除了具一般盐类的离子强度外,还有明显的底物效应。如果将KNO_3-洗脱的NR再反复进行亲和层析,又可得到NADH-洗脱和KNO_3-洗脱的两部分NR。这两部分NR在聚丙烯酰胺凝胶电泳和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳上都呈现一条相同的蛋白带。 水稻NR的全酶分子量约330Kd,亚基分子量约57Kd,故全酶可能由6个相同亚基组成,酶活的pH范围为6.5～8.5,最适pH为7.5;酶对底物NO_3-和NADH的K_m值分别为3.3×10~(-4)M和2.9×10~(-5)M。     

“硝酸还原酶(NR)与作物耐肥性的相关性研究”第二次学术交流会简讯

这次会议于1985年12月21—24日在安徽省芜湖市举行,31名代表分别来自九个省、市的21个大专院校与科研单位。大会首先宣读了15篇研究报告与专题发言:1.对水稻、小麦、小黑麦、玉米、棉花等不同作物和品种在不同地区的NR活力分析,进一步论证了“作物品种耐肥性与NR活力呈负相关”的规律。2.结合小麦育种进行NR分析,表明“相关性”规律应用的可能性。3.从氮代谢、能量代谢对NR活力的调控阐述了“相关     

苏南太湖流域水稻经济生态适宜施氮量研究

针对苏南太湖流域无机体,高氮量施肥方式,造成氮肥利用率下降、水环境污染日益严重这种现象,研究了不同氮肥施用水平下水稻的产量、氮肥利用率及氮肥水环境损失。并在以下研究结果的基础上,引入环境经济学的Ｃｏａｓｅ原理和主效益比较合理的水稻施肥量,相应的经济、生态２适宜产量为７３７９．５～７５４８．６ｋｇ／ｈｍ＾２。     

人参硝酸还原酶活力与氮肥效应的关系

针对氮肥不能使人参增产甚至减产的结果,1991年6月21日在公主岭六年生参床上开沟追施（NH4）。SO4210g／m2,以后分期测定硝酸还原酶的活性（华东师范大学．植物生理实验指导．北京：教育出版社,1980．73）、非蛋白态氮［硝酸盐用紫外分光光度法、亚硝酸盐用萘基盐酸二氨基乙烯（萘己二胺）法〕和NH4．N及酸胺一N（波钦诺克,荆家海泽．植物生物化学分析法．北京：科学出版社,1981．107）。获得以下结果：NR活性单位：umolNO,s－‘FWh－‘。同时测定的玉米和向日葵NR活性,07－08分别为队伍,0．24;08－06分别为585,3．30。1·…     

硝酸还原酶的研究——Ⅰ.小麦叶片硝酸还原酶—钝化蛋白的分离和特性

从小麦叶片得到的硝酸还原酶(NR)-钝化蛋白用作钝化小麦叶片NR。通过硫酸铵分级分离和Sephadex G-100柱纯化的小麦蛋白分为两个部分,对NR都有明显的钝化活力,但又有着不同的性质。在Tris-甘氨酸缓冲液系统中进行聚丙烯酰胺凝胶电泳时,钝化蛋白部分Ⅰ的蛋白下移缓慢,保持在起端,而钝化蛋白部分Ⅱ的蛋白则下移迅速,接近底端。对NR的钝化作用,钝化蛋白部分Ⅱ明显高于同样量的部分Ⅰ。钝化蛋白部分Ⅰ的最适pH为7.5,部分Ⅱ的最适pH为6.5。钝化蛋白部分Ⅰ和部分Ⅱ对NR的作用方式也不同。前者对NR无明显水解作用,后者对NR有较强水解作用且与NR-起预保温后在Sephadex G-75柱上移动性无明显变化。小麦叶片NR-钝化蛋白部分Ⅱ可能是个特异的水解蛋白,而钝化蛋白部分Ⅰ可能不是个水解蛋白。     

施氮水平和栽插密度对水稻生育中后期硝酸还原酶活性的影响

水稻生育中后期的叶片硝酸还原酶(NR)活性呈低-高-低的变化趋势,抽穗期最大,拔节期次之,抽穗后20 d最低.施氮量对NR活性的影响大于栽插密度,随着施氮水平的增加,NR活性呈上升趋势;而栽插密度增大,NR活性则呈下降趋势.叶片中的NR活性与产量、单位面积穗数有较高的正相关关系,与千粒重和结实率呈弱度负相关,与每穗粒数的相关性则因品种不同而异.     

施氮和去除子叶对大叶桃花心木幼苗叶片硝酸还原酶活性的影响

研究了热带落叶乔木大叶桃花心木(Swietenia macrophylla)在施氮和去除子叶后幼苗叶片的硝酸还原酶活性(NRA)变化。结果表明,在非施氮(对照)条件下,NRA随着幼苗叶片的发育先升高后降低;施氮后幼苗叶片NRA在各取样时期(除35 d外)均显著高于非施氮处理(P<0.05),并随着取样时期的延续,叶片NRA逐渐降低。在幼苗发育的不同时期去除子叶,4周后,叶片NRA均显著升高(P<0.05)。     

基于作物生长监测诊断仪的双季稻叶片氮含量和氮积累量监测

为了验证作物生长监测诊断仪(CGMD)监测双季稻氮素营养指标的准确性和适用性,构建基于CGMD的双季稻叶片氮含量(LNC)和氮积累量(LNA)的监测模型。选用8个不同早、晚稻品种,设置4个不同施氮水平,利用CGMD采集冠层差值植被指数(DVI)、归一化植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI),同步利用ASD FH2高光谱仪采集冠层光谱反射率,并计算DVI、NDVI和RVI;通过比较CGMD和ASD FH2采集的冠层植被指数变化特征,验证CGMD的测量精度,构建基于CGMD的LNC和LNA监测模型,并利用独立试验数据对模型进行检验。结果表明: 早、晚稻LNC、LNA、DVI、NDVI和RVI随施氮水平的增加而增大,随生育进程的推进呈先升后降的趋势;CGMD与ASD FH2采集的DVI、NDVI和RVI间拟合的决定系数(R²)分别为0.9350、0.9436和0.9433,表明CGMD的测量精度较高,可替代ASD FH2采集冠层植被指数。基于CGMD的3个冠层植被指数相比,NDVI_CGMD与LNC的相关性最高,RVI_CGMD与LNA的相关性最高;基于NDVI_CGMD的指数模型可较准确地预测LNC,模型R²为0.8581～0.9318,模型检验的均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(RRMSE)和相关系数(r)分别为0.1%～0.2%、4.0%～8.5%和0.9041～0.9854;基于RVI_CGMD的幂函数模型可较准确地预测LNA,模型R²为0.8684～0.9577,模型检验的RMSE、RRMSE和r分别为0.37～0.89 g·m^-2、6.7%～20.4%和0.9191～0.9851。与化学分析方法相比,利用CGMD可便捷准确地获取早、晚稻的LNC和LNA,在双季稻丰产高效栽培和氮肥精确管理中具有应用价值。     

硝酸还原酶的研究——Ⅲ.硝酸还原酶钝化蛋白的专一性及其对硝酸还原酶的水解作用

以同样的提取方法,分别从小麦叶片、曼陀罗愈伤组织中提取的硝酸还原酶(NR)钝化蛋白均可明显钝化小麦、水稻、玉米等叶片的NR,而从水稻、豌豆叶片中提取的NR钝化蛋白也均可明显钝化小麦叶片NR的事实显示出植物体内NR钝化蛋白存在的普遍性及不同植物种间这种钝化蛋白作用的共同性。水稻叶片及曼陀罗愈伤组织NR钝化蛋白只能钝化NR,而不能钝化与NR同为植物氮素同化关键酶的亚硝酸还原酶(NiR),小麦叶片NR钝化蛋白只能钝化NR而不能钝化与NR同为诱导酶的α-淀粉酶又表明NR钝化蛋白对NR的钝化作用具有一定的专一性。在小麦叶片NR钝化蛋白(部分Ⅰ)与NR一起保温时,同时加入作为水解酶抑制剂的大豆胰蛋白酶抑制物或丝氨酸酶抑制物PMSF,均可部分解除钝化蛋白的钝化效力,可作为此种钝化蛋白是个水解酶的进一步证明。     

绿豆胰蛋白酶抑制剂的研究——Ⅶ.N-端活力碎片的研究

绿豆胰蛋白酶抑制剂经溴化氰及胃蛋白酶限止性裂解后经固相胰蛋白酶亲和层析及Sephadex G-50柱分离可得一活力碎片,能当量抑制胰蛋白酶,它是属于抑制剂中两个活性区域中近N 端的一个,而近C 端的活性区域经CNBr 裂解后活力丧失。此活力碎片是由两条肽链所组成,通过两对二硫键相连结,它们分别含26及9个氨基酸残基,N 末端分别为丝氨酸及苯丙氨酸,C 末端分别为亮氨酸及高丝氨酸。活力碎片与牛胰蛋白酶当量结合后的络合物能获得片状或小颗粒晶体,在低pH 下解离后的活力碎片可用Sephadex G-50柱分离提纯,其氨基酸组成与抑制活力特性都保持不变。在pH 3～12范围内不同温度下测定活力碎片的稳定性,当pH 低于6时即使在100℃下加热10分钟也不失活,在较高pH 下活力碎片的失活情况大致上与天然抑制剂相仿。活力碎片再同时经过量氨肽酶与羧肽酶进一步酶解后,氨基酸残基数虽降至27个左右,活力仍不丧失,是目前已知分子量最小而活力又全保留的抑制剂活力碎片。     

硝酸还原酶的研究——Ⅳ.NADH对小麦硝酸还原酶的钝化作用

不同浓度的NADH(0.5～4mM)与硝酸还原酶(NR)在不同温度下(0～20℃)一起预保温,均可看到NADH对NR的钝化作用。KCN也抑制NR活性。NADH和KCN同时存在能强烈地协同钝化NR。连二亚硫酸钠也能与KCN协同钝化NR。这种协同钝化作用可被铁氰化钾逆转。在亲合层析纯化的NR上可看到同样的可逆钝化现象,表明NR的氧化还原状态调节NR的活性。     

太湖地区黄泥土壤水稻氮素利用与经济生态适宜施氮量

通过田间试验对不同施肥水平下太湖地区黄泥土壤水稻的氮肥吸收规律和氮肥利用效率进行了研究,并应用^13N微区试验测定不同氮肥水平下氮肥损失数量。在此研究数据基础上,引入数学的微积分原理和环境经济学的Coase原理,对该地区水稻田氮肥施用的经济效益和环境效益进行评价,求得219-255kghm^-2为太湖地区黄泥土上目前生产条件下,兼顾生产、生态和经济三效益比较合理的水稻施肥量,相应的经济、生态适宜产量为8601—8662kg hm^-2。     

太湖地区黄泥土壤水稻氮素利用与经济生态适宜施氮量

通过田间试验对不同施肥水平下太湖地区黄泥土壤水稻的氮肥吸收规律和氮肥利用效率进行了研究,并应用15N微区试验测定不同氮肥水平下氮肥损失数量。在此研究数据基础上,引入数学的微积分原理和环境经济学的Coase原理,对该地区水稻田氮肥施用的经济效益和环境效益进行评价,求得219~255 kg hm^-2为太湖地区黄泥土上目前生产条件下,兼顾生产、生态和经济三效益比较合理的水稻施肥量,相应的经济、生态适宜产量为8601～8662 kg hm^-2。     

氮硅肥配施对水稻生长、产量及土壤肥力的影响

采用田间试验研究了氮硅肥配施对水稻生长、产量、养分吸收及土壤养分含量的影响。结果表明 ,氮、硅肥单施都能促进水稻生长及对养分的吸收 ,氮肥效果好于硅肥。氮硅肥配施下 ,水稻有效穗数、穗实粒数、千粒重、水稻产量以及水稻地上部生物量 ,植株氮、磷、钾、硅养分含量增幅均高于氮肥和硅肥单施。随施硅量增加 ,氮 /硅比率后期有明显下降趋势。氮硅配施提高了土壤速效氮含量和有效硅含量、降低了土壤速效钾含量 ,而对速效磷、pH、有机质及全氮无明显影响。     

小麦品种的耐肥性与光合作用

本试验以耐肥性不同的三个冬小麦品种为试材,研究了品种的耐肥性与光合作用的关系。结果表明,旗叶的光合速率顺序为;泰山一号(中度耐肥)>济南13(高度耐肥)>昌乐5号(不耐肥)。光合速率的绝对值虽因不同年度间环境条件的不同而有所变动,但品种间的差别则保持相对稳定。增施氮肥,能使昌乐5号的光合速率明显降低,而泰山一号和济南13的光合速率则因增施氮肥受到显著的促进。     

紫云英翻压量与不同施氮量对水稻生长和氮素吸收利用的影响

为了筛选出紫云英翻压量和氮肥的最佳配施比例,从而为实际生产提供理论依据,本试验采用裂区设计,以空闲、不施氮为对照处理CK1,以空闲、常规施氮为对照处理CK2,紫云英翻压量设翻压27000、45000 kg·hm-2两个水平,施氮量设不施氮、施氮量60、120和180 kg·hm-2四个水平,研究紫云英翻压量与不同施氮量对水稻产量、干物质积累和氮素吸收利用的影响。结果表明:紫云英27000 kg·hm-2+N≥120 kg·hm-2和紫云英45000 kg·hm-2+N≥60 kg·hm-2即可保证水稻产量和生长,其中处理M1N2的产量最高,较常规施氮处理CK2高出11.56%;成熟期处理M2N1的干物质积累量最大,比CK2高21.41%;处理M2N3的氮素吸收量最大,比CK2高5.32%;而氮肥表观利用率和氮肥真实利用率均随着氮肥施用量的增加而减小;所以紫云英27000 kg·hm-2+N120 kg·hm-2和紫云英45000 kg·hm-2+N 60 kg·hm-2两种施肥方式能够在保证水稻产量的同时,有效提高氮肥利用率,有利于资源的高效利用。     

小麦品种的耐肥性与光合作用

本试验以耐肥性不同的三个冬小麦品种为试材,研究了品种的耐肥性与光合作用的关系。结果表明,旗叶的光合速率顺序为: 泰山一号(中度耐肥)>济南13(高度耐肥)>昌乐5号(不耐肥)。光合速率的绝对值虽因不同年度间环境条件的不伺而有所变动,但品种间的差别则保持相对稳定。增施氮肥,能使昌乐5号的光合速率明显降低,而泰山—和济南13的光合速率则因增施氮肥受到显著的促进。