不同氮吸收效率水稻品种的苗期铵吸收特性及生长差异分析

摘要：

[目的]测定不同氮吸收效率品种对外界NH4+浓度的响应,解释水稻品种间氮吸收差异的机理.[方法]采用水培法栽培氮吸收高效的水稻品种齐粒丝苗(QL)和氮吸收低效的品种沪科3号(HK),通过分析水稻幼苗在0—0.80 mmol·L-1低铵浓度和1.00—12.96 mmol·L-1高铵浓度下的铵吸收速率,计算铵吸收动力学参数Vmax和Km值,比较不同氮吸收效率水稻品种的苗期铵吸收特性;通过比较不同NH4+浓度下的水稻苗期株高、分蘖数、叶绿素含量、以及地上和地下部的干物质和氮素积累量,用根系扫描法分析根系形态,包括总根长、根体积、根表面积、平均直径、根尖数等,用非损伤性扫描离子选择电极技术(scanning ion-selective electrode technique,SⅠET)测量根分生区和伸长区NH4+的跨细胞膜运输,用液相氧电极系统分析根系氧损耗,研究不同氮吸收效率水稻品种的苗期生长差异.[结果](1)在0—0.8 mmol·L-1低铵浓度下,2个水稻品种QL和HK幼苗对NH4+的吸收符合Michaelich-Menten方程,氮吸收高效品种QL的吸收动力学参数Vmax为氮吸收低效品种HK的1.66倍;当NH4+的浓度大于1 mmol·L-1时,水稻幼苗对NH4+的吸收均随着外界NH4+浓度的增加而增大,但同一NH4+浓度下,氮吸收高效品种QL对NH4+的吸收速率大于氮吸收低效品种HK;(2)水稻根系分生区在外界不同NH4+浓度下均表现为NH4+的跨细胞膜净流入,且NH4+净流入速率随着外界NH4+浓度的升高而增加,氮吸收高效品种QL在低铵(LN)、中铵(MN)和高铵(HN)处理下根系分生区NH4+净流入速率分别比氮吸收低效品种HK高42.0％、71.8％和63.6％;根系伸长区NH4+的跨细胞膜流通品种间存在差异,氮吸收低效品种HK在LN和HN下均出现NH4+跨细胞膜净输出,而氮吸收高效的品种QL仅在HN下出现NH4+跨细胞膜净输出,且净输出速率比氮吸收低效的HK低34.30％.(3)在LN和MN浓度下,氮吸收高效品种QL的苗期形态和物质积累并不占优势;适量增铵可以增加水稻的株高、分蘖、叶绿素含量、干物质和氮素积累量,但过高的外界铵浓度对水稻生长特别是根系生长有抑制作用;HN下,氮吸收高效的品种QL显示出一定的生长优势,播种后10-20 d的分蘖增加速率和干物质增加速率分别比氮吸收低效的品种HK高65.7％和31.4％;虽然品种QL的根系氮浓度比品种HK低15.1％,但其地上部氮积累量比HK高23.5％,说明QL比HK能更快地将根系吸收的氮转运至地上部供其生长所需.[结论]与氮吸收低效品种相比,氮吸收高效品种根系细胞膜上有更多的NH4+运输载体,根系吸收的NH4+同化、转运速度快,苗期分蘖速率和干物重积累速率大.

关键词：水稻、氮吸收效率、铵吸收、NH4+流通、苗期形态

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资助基金：国家自然科学基金面上项目;国家重点研发计划

在线出版日期：2021-04-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1455-1468