不同形態(tài)氮素營養(yǎng)對水分脅迫下水稻幼苗水分生理的影響機制研究.pdf

1、水稻是農業(yè)生產中的耗水大戶，每年水稻用水量占全國用水總量的40％以上，而灌溉水利用率僅為30％-40％.在淹水栽培條件下，80％的稻田灌溉水通過蒸發(fā)和淋失途徑而損失。這種由于高份額的生態(tài)用水所造成的巨大浪費已經引起人們的關注。越來越多的農業(yè)與生物科學家致力于水稻節(jié)水栽培研究，關于水稻抗旱生理的相關研究也成為研究的熱點之一.在水稻節(jié)水灌溉體系中，主要發(fā)生兩個環(huán)境條件的改變：1水稻旱作時由于土壤通氣性較好，微生物將NH4+氧化為NO，-，水

2、稻根系實際是處于NO，-為主或NH4+NO3混合營養(yǎng)條件下；2水分條件受到限制，變?yōu)榭刂乒喔然蛳鄬p度水分脅迫條件。然而，氮素形態(tài)對不同水分脅迫條件下水稻的影響機制尚不清楚。
　　 本研究采用營養(yǎng)液培養(yǎng)及聚乙二醇(PEG6000)模擬水分脅迫的方法，研究3種供氮形態(tài)（NH4+/NO3-比為100/0,50/50和0/100）和不同水分條件（非水分脅迫和模擬水分脅迫條件）對水稻（品種：汕優(yōu)63，雜交秈稻）生長關系和水分利用率的影響

3、，在水分脅迫條件下，不同形態(tài)氮素營養(yǎng)能顯著影響水稻生長狀況，與硝態(tài)氮相比，銨態(tài)氮營養(yǎng)能增強水稻對水分脅迫的適應能力。在此基礎上進一步研究不同氮素形態(tài)對水稻抗旱性機制的影響。主要結果如下：
　　 1、正常水分下，銨硝混合營養(yǎng)水稻的生物量明顯高于單一硝營養(yǎng)或銨營養(yǎng)，①銨硝混合營養(yǎng)水稻在輕度水分脅迫條件(5％PEG)下生物量有顯著增加，中度水分脅迫下其地上部干重和分蘗數(shù)顯著減少，根系干重在兩種水分脅迫條件下均顯著增加。②銨營養(yǎng)水稻地上

4、部干重受水分脅迫影響較小，根系干重在兩種水分脅迫條件下均顯著增加。③硝營養(yǎng)水稻地上部干重在中度水分脅迫下顯著下降。④同一水分條件下，銨營養(yǎng)水稻的水分利用率均顯著高于其他兩種供氮形態(tài)水稻。⑤與其他兩種營養(yǎng)相比，銨營養(yǎng)水稻整株水分吸收受水分脅迫影響較小，硝及銨硝混合營養(yǎng)水稻整株水分吸收隨水分脅迫的加劇呈顯著下降趨勢.
　　 2、中度水分脅迫條件下，銨營養(yǎng)比硝及銨硝混合營養(yǎng)水稻有顯著高的葉片保水力；正常和中度水分脅迫條件下，銨營養(yǎng)水稻

5、葉片，莖稈和根系的滲透勢均顯著低于硝營養(yǎng)水稻.與正常水分相比，水分脅迫條件下，銨營養(yǎng)水稻葉片游離氨基酸含量（FAA）和Pro顯著增加，根系/莖稈的FAA/Pro基本不變，硝營養(yǎng)水稻葉片和根系FAA、Pro均有顯著下降，銨營養(yǎng)可以增強細胞滲透調節(jié)能力，從而使植物更好的適應水分脅迫環(huán)境.
　　 3、正常水分條件下，硝營養(yǎng)水稻葉片和莖稈的硝酸還原酶(NR)活性較高，顯著高于銨營養(yǎng)水稻；水分脅迫條件下，硝營養(yǎng)水稻NR顯著降低，銨營養(yǎng)基本

6、不受水分脅迫影響.正常水分條件下，銨、硝營養(yǎng)水稻根系谷氨酸合成酶活性(GSA)差異較?。凰置{迫條件下，銨營養(yǎng)水稻根系GSA顯著增加，高于硝營養(yǎng)水稻根系。兩種水分條件下，銨營養(yǎng)水稻葉片和莖稈的GSA均顯著高于硝營養(yǎng)水稻.與正常條件下相比，水分脅迫條件下，硝營養(yǎng)水稻葉片和莖稈對硝態(tài)氮的同化能力顯著下降，銨營養(yǎng)水稻各部位對氮素的同化能力基本不受影響，而且水分脅迫顯著提高了銨營養(yǎng)根系對氮素的同化能力，從而保證了逆境下，植物生長所需的充足氮源.

7、
　　 4、在不同處理條件下，可溶性糖在植物組織中的濃度均是葉片＞莖稈＞根系.水分脅迫條件下，硝營養(yǎng)水稻其他葉、莖稈和根系含糖量均有顯著升高，銨營養(yǎng)除莖稈下降外其余部位變化較??；正常和水分脅迫條件下，銨營養(yǎng)水稻各部位含糖量均顯著高于硝營養(yǎng)水稻。與正常條件相比，水分脅迫下，硝營養(yǎng)水稻葉片、莖稈和根系中的可溶性蛋白含量分別下降了55％,18％和66％;銨營養(yǎng)水稻葉片可溶性蛋白含量基本不變，莖稈和根系可溶性蛋白含量分別增加了25％和7

8、3％，各部位可溶性蛋白含量均顯著高于脅迫條件下硝營養(yǎng)水稻。水分脅迫條件下，銨營養(yǎng)和硝營養(yǎng)水稻可溶性糖和可溶性蛋白質的變化趨勢是不一樣的，但是水分脅迫條件下，銨營養(yǎng)各部位可溶性糖和可溶性蛋白含量均顯著高于硝營養(yǎng)水稻。
　　 5、水分脅迫促進了不同形態(tài)氮素營養(yǎng)水稻成熟區(qū)通氣組織的發(fā)育。水分脅迫條件下，銨營養(yǎng)促進了根尖通氣組織的形成，且顯著促進了成熟區(qū)根毛的發(fā)育；硝營養(yǎng)水稻則顯著抑制了成熟區(qū)根毛生長.銨營養(yǎng)水稻根尖通氣組織的形成減小了

9、根尖的徑向水分運輸阻力同時也得以攝取更多的氧氣，而成熟區(qū)根毛的發(fā)育擴大了根系吸收表面積，從而根系在水分脅迫環(huán)境中吸收更多的水分.水分脅迫下，銨、硝營養(yǎng)水稻單位根重傷流液流速、根系表現(xiàn)水流導度均有顯著下降，然而水分脅迫下，由于銨營養(yǎng)水稻根系根毛發(fā)達、總表面積、總根尖數(shù)顯著增加而硝營養(yǎng)水稻則有顯著下將，加上銨營養(yǎng)較硝營養(yǎng)明顯刺激了水稻根系側根的發(fā)生，因此，銨營養(yǎng)水稻整根的水分吸收能力（傷流液流量）與正常水分相比變化不大，顯著高于水分脅迫條件

10、下硝營養(yǎng)水稻.
　　 正常水分條件下，銨營養(yǎng)水稻根系通過AQP的水分運輸途徑(35％)顯著高于硝營養(yǎng)水稻(19％)，水分脅迫條件下，銨營養(yǎng)水稻根系通過水通道蛋白(AQP)的水分運輸略有增加（至42％），顯著高于硝營養(yǎng)水稻(14％).不同水分和氮素形態(tài)處理下，水稻根系的水分運輸主要以質外體途徑為主，水分脅迫下，銨、硝營養(yǎng)水稻根系AQP活性均略有下降.在兩種水分條件下，銨營養(yǎng)水稻根系AQP活性和通過AQP的水分運輸均顯著高于硝營養(yǎng)水