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安徽农业科学,Journal o Anhu Agri .Sci .2007 ,35( 22) :6713 - 6715
                f    i                                                                                                            责任编辑          陈娟      责任校对          俞洁




氮胁迫下高效玉米基因型的筛选研究

张俊 1 , 许永利 , 赵同 2 * , 李 1
  英       1
               科       富平
( 1 . 河北理工大学资源与环境学院, 河北唐山063009 ; 2 . 北京市农林科学院植物营养与资源研究所, 北京 100089)


    摘要 [ 目的] 为了研究玉米杂交种在氮胁迫下的生长反应, 为玉米氮高效基因型的筛选提供一些参考。 方法] 以玉米 苗期地上部植株                      [
    干重的相对量( W- N W+ N 作为筛选氮素效率的标准, 相对干重大于0 .50 的玉米基因型称为氮高效基因型, 相对干重小于0 .10 的玉米基
                   /   )
    因型称为低效基因型。通过水培法研究不同玉米基因型对氮素胁 迫的适 应性差 异。[ 结果] 氮高效 玉米基 因型、 低效玉 米基因 型在                             氮
    - N和+ N 处理下的平均株高、     根冠比分别为68 .4 c m 和83 .4 c m、 .6 c m 和88 .5 c m,0 .471 、.847 和0 .256 、.214 。在氮 磷钾正常供应条
                                                    48                         0             0
    件下, 氮高效玉米基因型比低效玉米基因型的产量降低14 .69 % ; 在氮素缺乏条件下, 氮高效玉米基因型 比低效玉米 基因型的产 量提高
    2 .26 % ; 在缺氮条件下, 高效玉米基因型比氮磷钾正常供应时增产7 .55 % , 而低效玉米基因型比氮磷钾正常供应时减产10 .28 % 。[ 结论                          ]
    苗期生物量可以作为高效玉米基因型筛选的指标之一。
    关键词 玉米; 基因型; 生长; 氮效率
    中图分类号 S513 .032      文献标识码 A    文章编号 0517 - 6611( 2007) 22 - 06713 - 03

     Study on S  creen ing M  aize Gen  otypes w H ith igh N E ien under N S ss
                                                                   ffic cy               tre
     ZHANG Jun ing e a ( Co
                   -y      t l        llege of Resou   rces and Environm t , Hebe U iversity of Sciences , T
                                                                          en          i n                         angshan , H  ebei 063009)
     Abstrac t [O    bjective] T ai m w to study the grow reaction of m
                                 he         as                    th              aize hybrid under Nstress and supp som references for screen m genotypes
                                                                                                                      ly      e                       ing aize
     w h
      ith igh Nefficiency . [ M   ethod] W the relative am t ( W- N W+ N) of p t dry w t of ground part in m seed
                                             ith                  oun        /            lan       eigh                      aize     ling stage as standard for screen-
    ing Nefficiency , the mize genotype w rela
                              a                ith      tive d w t over 0 .50 w nam as h Nefficiency genotype , w ile tha low 0 .10 w nam as low
                                                               ry eigh               as     ed     igh                            h      t     er         as     ed
     N efficiency genotype . The adaptability d  ifference of differen m
                                                                       t aize genotypes to Nstress w stud by w cultu m
                                                                                                       as     ied      ater      re ethod . [ Resu T average plant
                                                                                                                                                    lt] he
    heigh and root - shoot ratio of m
          t                              aize genotypes w h ith igh N efficiency and low N efficiency w 68 .4 and 83 .4 c m; 48 .6 and 88 .5 c m; 0 .471 and
                                                                                                            ere
    0 .847 , 0 .256 and 0 .214 resp . i n - Nand + Ntreatm ts . Under the cond
                                                                   en                   ition of supplying N, P and K usually , the yield of m genotypes w high
                                                                                                                                                 aize             ith
     N efficiency decreased by 14 .69 % co m ng w m
                                                pari      ith aize geno types of low Nefficiency . U  nder the condition of lack N, the yield increased by 2 .26 % .
                                                                                                                                 ing
     Under the cond ition o lack N, the yield o m genotypes w h Nefficiency increased by 7 .55 % com
                            f    ing                  f aize               ith igh                                          paring w that under the cond
                                                                                                                                     ith                     ition o sup-
                                                                                                                                                                    f
    plying N, P and K usually , bu that of m
                                      t           aize genotypes w  ithlow Nefficiency decreased by 10 .28 % . [ Conclusion] The bio m i n seed ng stage cou be
                                                                                                                                           ass         li             ld
    one of the indexes in screen mize genotypes w h Nefficiency .
                                   ing a                     ith igh
     K words M
       ey              aize ; Genotype ; G th ; N efficiency
                                           row

        玉 米作 为 主要 粮食 和 饲用 作 物, 用途 广泛 , 在 我 国乃 至                                           纸上, 在黑暗处 催 芽。种 子 萌 发后 , 播 于 用 盐酸 泡 过 且 用 去
世界粮食 生产中占有 重要地位。 近年 来, 随 着玉 米产 量的 增                                                       离子水 洗净的石英砂 中。待玉米 长至2 片 叶时 移入 pH 值 为
加, 施 肥量也逐年 增加。针对当 前氮 肥施用 过多 造成 的环 境                                                      6 .20 ± .05 的营 养液中培养 。初始营养液 浓度为1/ 3 正 常浓
                                                                                                0
问 题 及 氮 肥利 用 效 率 低 的 问 题, 学 者 们 提出 不 同 的 解 决 方                                            度,3 d 后 更换正常浓 度。以后每隔2 d 更换一次 营养液。
法, 如 筛选氮高效 基因型等。由 于目 前对于 氮高 效基 因型 的                                                      1 .4    小区试 验            试验设 无氮 和施 氮处 理。供 试玉 米品 种为
筛 选指 标尚 未 统一, 笔 者在 氮 素供 应 有限 的条 件 下, 研究 玉                                                 低效11 号和高效15 号。小区面积为21 .8 m×7 .25 m。株距为
米杂交 种的生长反 应, 以期为 玉米氮 高效基 因型 的筛 选提 供                                                      0 .3 c m, 行距为0 .5 cm。 次重复, 随机排列。玉米于6 月12 日
                                                                                                              3
参考。                                                                                       播种,10 月26 日收获。生长期间按一般方法进行田间管理。
1      材料与 方法                                                                            1 .5    测定 项目            水培玉米植 株培 养30 d 后收 获, 测 定株 高
1 .1     供试 品种           从华 北、华中 等地收集玉 米杂交品种66 个,                                         及植株 鲜重。样品经 过105 ℃杀青30 mn 后, 于60 ~70 ℃烘
                                                                                                                 i
编号1 ~ 。
     66                                                                                   干后称 重。
1 .2     试验 设计           试验 设无氮( - N) 和正 常 供氮( + N 2 个 处
                                                  )                                      2      结果与 分析
理。正 常 供 氮 处 理 氮 源 为 C ( NO3 ) 2 , 浓 度 为 2 .0 ×10 - 3
                     a                                                                   2 .1    不同 玉米 基因 型 干 物质 重 间 的差 异                             水 培 条 件下 , 苗
m / L 。无氮处 理 用 CaC 2 代 替 C NO3) 2 , 浓 度 为2 .0 ×10 - 3
 ol               l       a(                                                              期不同 玉米基因型 地 上部 生物 量 如下( 表1) 。表 1 表 明, 在
m / L 。3 次 重复, 每 个重复种植3 株玉米 。
 ol                                                                                       无氮供 应条件下, 不同玉米基 因型间 的地上 部和 根系 干物 质
        试验采用 水培方法, 营 养液 配 方如 下: K2SO4 0 .75 ×10 - 3                                       重差别较 大 。不 同 玉 米 基 因 型 苗 期 地 上 部 干 重 为0 .164 ~

m / L 、 gSO4 0 . 65 ×10 -
 ol    M                            3
                                        m / L 、 l 0 . 10 ×10 - 3 m / L 、
                                         ol    KC                 ol                     1 .434 g/ 株, 最 大与最小值 之间相差7 .7 倍, 平均干重 为0 .578

KH2PO4 0 .25 ×10 -         3
                               m / L 、 3 BO3 0 . 10 ×10 -
                                ol    H                        4
                                                                   m / L 、 nSO4
                                                                    ol    M              g/ 株; 根系干重 为0 .110 ~0 .524 g/ 株 , 最 大与 最 小 值 之 间 相
                                                                                          差3 .8 倍, 平均 值达0 .283 g/ 株。正常供 应氮素条 件下 , 不 同
0 .10 × - 5 m / L 、
       10    ol   ZnSO4・ H2 O0 .10 ×10 - 5 m / L 、
                        7                   ol   CuSO4・ H2 O
                                                       5
                                                                                          玉米基 因型苗期地上 部干重为0 .812 ~6 .224 g/ 株 , 最 大与 最
0 .10 × - 6 m L、NH4) 6 M 7 O24・ H2 O 0 .25 × -                     7
       10    ol/ (      o      2            10                         m / L。
                                                                        ol
                                                                                          小值 之间 相 差 6 .7 倍, 平 均 干 重 为 2 .348 g/ 株; 根 系 干 重 为
        试验容器 为容积1 .2 L 的 黑色塑料盆 。
                                                                                         0 .088 ~ .221 g/ 株, 最 大与 最 小 值之 间 相 差12 .9 倍, 平 均 值
                                                                                                 1
1 .3     植株培 养           选 取 均匀 一 致的 玉米 种 子, 用10 % H2 O2 消
                                                                                          达0 .488 g/ 株。由此可 见, 不同 玉 米基 因型 对 氮素 缺乏 的 适
毒30 m , 用去离 子水冲净, 于饱和 C 4 浸泡4 h 后, 置 于滤
     in                aSO
                                                                                          应性存在 明显差异, 而这种差 异在玉 米生 长初 期( 苗期) 则 表
基金项目  河北 省自然科学基金( 300311) 资助 。       zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/ 物 重变 化 较 大。造 成 这 种现 象 的 原因 可 能
                                                         现为地 上部的干
作者简介  张俊英( 1976 - ) , 女, 河北迁安人, 博士, 讲师, 从事植物营 养
                                                         是不同 玉米基因型之 间对氮素的 利用效率存 在差别。
      遗传方 面的研究。* 通讯作 者。
收稿日期 2007- 06-09                                             作物的基 因型决定其 表现型, 决定其在 氮素 缺乏 条件 下
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  6714                                                             安徽农业科学                                                                       2007 年


对氮素的 利用能力。因 此, 该研 究以 苗期无 氮和 正常 供氮 处                                       基因型 吸收的氮素促 进了根系生 长, 而抑 制了地上部 生长。
理下的地 上 部 生 物 量 比值 , 即 相 对生 物 量( W- N W+ N 作 为
                                    /    )                                       表2                      玉米地上部相对干物重
初步筛选氮 效率的 指 标, 将 W- N W+ N ≥0 .50 的 基 因型 称 为
                     /                                                      高效     W-   N       W+ N                   高效    W-   N    W+ N
                                                                                                         W- N/ W+ N                             W- N W+ N
                                                                                                                                                    /
氮高效玉米 基因型 , 将 W- N W+ N ≤0 .10 的基 因 型 称为 氮 低
                 /                                                        基因型 g/ 株 g/ 株                               基因型 g/ 株 g/ 株
效玉米 基因型。                                                                   15 0 .672 0 .812               82 .8 %      7  0 .180 1 .854          9 .7 %
                                                                            17     0 .764 1 .166          65 .5 %      11   0 .187 1 .966        9 .5 %
    表1              不同玉米基因型地上部和根系干重                              g/ 株       34     0 .913 1 .443          63 .3 %      5    0 .164 1 .798        9 .1 %
         地上部             根系                  地上部              根系            37     0 .796 1 .431          55 .6 %      52   0 .525 5 .830        9 .0 %
编号                                   编号
      - N    +N       - N    +N            - N    +N       - N    +N        38     0 .877 1 .593          55 .1 %      2    0 .181 2 .040        8 .9 %
 57 1 .434 3 .563    0 .429 0 .494   59   0 .574 2 .273   0 .275 0 .288     32     0 .833 1 .567          53 .2 %      4    0 .194 2 .194        8 .8 %
 56 1 .136 4 .796    0 .347 0 .767   47   0 .572 1 .678   0 .514 0 .518     42     0 .861 1 .650          52 .2 %      58   0 .485 6 .224        7 .8 %
 60 1 .000 5 .542    0 .332 0 .805   41   0 .569 3 .147   0 .224 0 .579
 16 0 .993 2 .575    0 .300 0 .458   64   0 .564 2 .084   0 .208 0 .222          对 于氮低效基因 型玉米而言 , 正 常供应 氮素 时玉 米根 干
 54 0 .937 5 .884    0 .373 0 .939   36   0 .559 3 .064   0 .343 0 .463
                                                                          重和地上部 干重 都 比 无氮 处 理 高几 倍( 根 干 重增 加 2 .1 倍 ,
 44 0 .923 5 .871    0 .460 0 .921   61   0 .542 3 .813   0 .277 0 .880
                                                                          地上部 干重增加10 .4 倍) 。可 见, 低效 玉米 基 因型 对 氮素 的
 34 0 .913 1 .443    0 .489 0 .520   52   0 .525 5 .830   0 .205 1 .024
 13 0 .888 1 .866    0 .364 0 .199   66   0 .519 4 .360   0 .280 0 .599   需 求量 大, 因此 在 氮缺 乏条 件 下, 其从 介质 环 境中 吸 收的 氮
 45 0 .888 1 .833    0 .320 0 .612   30   0 .514 2 .979   0 .232 0 .394   素 不能 满足 植 株生 长的 需 求, 导致 其生 物 量降 低; 而 氮素 供
 38 0 .877 1 .593    0 .506 0 .351   58   0 .485 6 .224   0 .333 1 .221   应 充足 时, 其吸 收 的氮 素明 显 增加, 植 株根 系 干重 和 地上 部
 42 0 .861 1 .650    0 .524 0 .590   27   0 .457 1 .773   0 .220 0 .583
                                                                          生物量显 著提高。在正 常供氮处 理下, 高效 玉米 基因 型地 上
 32 0 .833 1 .567    0 .399 0 .390   21   0 .447 1 .206   0 .227 0 .255
 50 0 .825 4 .084    0 .339 0 .673   23   0 .386 1 .101   0 .215 0 .175   部和根 系干重比在缺 氮处理下有 所下 降, 说 明高 效基 因型 对
 31 0 .821 2 .159    0 .480 0 .700   26   0 .369 1 .583   0 .127 0 .626   氮素供 应的增加 反 应不 敏 感。 其原 因 可 能是 高 效 基因 型 对
 37 0 .796 1 .431    0 .430 0 .519   22   0 .327 1 .259   0 .156 0 .246   氮 素需 求量 低, 而 其对 氮素 的 利用 效率 较 高, 使其 对 氮素 缺
 14 0 .781 2 .004    0 .284 0 .339   20   0 .323 1 .137   0 .181 0 .210
                                                                          乏具有 较强的耐 受 力。同 时 高 效基 因 型 体内 可 能 存在 某 种
 17 0 .764 1 .166    0 .231 0 .157   24   0 .321 1 .645   0 .132 0 .607
                                                                          适应 氮过多 机制, 即氮素 过多条 件下, 减少吸 收, 降 低植株 生
 65 0 .744 4 .290    0 .260 0 .889   19   0 .315 0 .937   0 .251 0 .108
 33 0 .719 1 .575    0 .497 0 .598   6    0 .313 2 .442   0 .163 0 .567   长量, 以避免过量 氮素对作物 造成的 毒害 。对于 氮低 效基 因
 12 0 .711 1 .656    0 .279 0 .303   25   0 .273 1 .343   0 .253 0 .578   型 玉 米 而言 , 植 株 对氮 素 的 吸 收 随 着 供 氮水 平 的 提 高 而 增
 48 0 .711 1 .755    0 .315 0 .536   1    0 .269 2 .423   0 .179 0 .627   加, 地上部和根系 生物量也同 时增加。
 53 0 .704 2 .616    0 .294 0 .428   28   0 .268 1 .266   0 .122 0 .323
                                                                          2 .2    不同 氮效 率玉 米 基 因型 株 高 差异                           缺 氮 时, 玉 米 植 株
 40 0 .689 1 .938    0 .368 0 .587   18   0 .267 0 .856   0 .189 0 .133
 49 0 .689 1 .736    0 .337 0 .380   8    0 .230 1 .781   0 .121 0 .337   矮小, 生长缓慢。 该研究 中, 无 氮 处 理( - N 下, 玉 米基 因 型
                                                                                                       )
 63 0 .689 2 .859    0 .328 0 .549   29   0 .223 1 .209   0 .136 0 .473   的株高 从35 c m 到87 c m 不等, 平均值达60 .2 c m。加 氮处 理
 39 0 .684 1 .556    0 .297 0 .417   3    0 .219 1 .211   0 .131 0 .280   ( + N 下, 玉米 基 因 型 株 高 从 59 c m 到 114 c m, 平 均 株 高 达
                                                                               )
 15 0 .672 0 .812    0 .169 0 .088   10   0 .210 1 .223   0 .114 0 .176
                                                                          85 .5 c m。可 见, 充足 的氮素 供 应, 在很 大 程度 上 促 进了 玉 米
 46 0 .656 1 .429    0 .481 0 .414   9    0 .198 1 .510   0 .110 0 .267
                                                                          植株株 高的增加( 表3) 。
 51 0 .648 3 .240    0 .286 0 .542   4    0 .194 2 .194   0 .170 0 .469
 43 0 .625 1 .833    0 .377 0 .554   11   0 .187 1 .966   0 .347 0 .367           氮高 效 玉 米 基 因 型 在 无 氮 处 理 下 的 平 均 株 高 为 68 . 4
 62 0 .602 3 .918    0 .341 0 .782   2    0 .181 2 .040   0 .128 0 .561   c m, 而 在正常供氮 处理下的平均 株高达 83 .4 c m; 氮低 效玉 米
 55 0 .601 1 .737    0 .248 0 .253   7    0 .180 1 .854   0 .124 0 .435   基因型 在无氮和正常 供氮处理 下的 平 均株 高 分别 为48 .6 和
 35 0 .578 1 .776    0 .387 0 .510   5    0 .164 1 .798   0 .151 0 .382
                                                                          88 .5 c m。可 见, 氮素 缺乏对于氮 高效玉米基 因型的株高 影响
                                                                          不大, 而对氮低 效 玉 米基 因 型 的影 响 很 大。换 言 之, 高 效 玉
     根据 该标准, 从供试66 个 玉米 基 因型 中, 初步 筛 选出 高
                                                                          米基因 型对于氮素的 反应度比氮 低效 玉米 基因型 差, 表明 高
效玉米基因 型7 个 、 效 玉 米基 因 型 7 个, 它 们 的 地 上 部 生
            低
                                                                          效基因 型对氮素缺乏 具有较强的 适应性。
物量和相 对生物量 见表 2 。 在不 同氮 供 应水 平下 , 不同 效 率
                                                                                 表3                       不同处理下株高差异                                  cm
基因型 平均根干重 和平均地上部 干重 之间 表现 为显著 差异 。
                                                                             高效                            增长率         低效                          增长率
氮高效 基 因 型 在 无 氮 处 理 下 地 上 部 平 均 干 重 较 高( 0 .817                                       H-    N     H+ N                        H-   N     H+ N
                                                                            基因型                               %       基因型                           %
g/ 株 , 但根重较低( 0 .393 g/ 株) 。正 常 供 氮 水 平 下 , 玉 米 地
    )                                                                        15       70 .7      66.3      - 6 .1      7  47 .7         93 .0      95 .1
上部生 物量与低氮 水平下的生物 量比 较差 异不 大, 而 其根 系                                          17       77 .7      77.3      - 0 .4      11    46 .3      83 .7      80 .6
干重比 - N 处 理降低4 .8 % 。可见, 在 无氮 条件, 下氮 高效 基                                    34       71 .3      93.7       31 .3       5    35 .7      74 .7     109 .3
                                                                             37       64 .3      89.7       39 .4      52    63 .0     105 .0      66 .7
因 型 植 株 具有 较 强 的 耐 力, 可 以 忍 耐 一 定时 间 内 无 氮 的 环
                                                                             38       67 .3      91.7       36 .1       2    42 .7      84 .7      98 .4
境, 其 耐性主要反 应为缺氮条 件下植 株根 系干 重增 加。无 氮                                          32       62 .0      79.7       28 .5       4    46 .0      78 .7      71 .0
处 理下, 氮 高效 玉 米基 因型 根 部干 重 最低, 其 地上 部 干重 最                                    42       65 .7      85.3       29 .9      58    58 .7     100 .0      70 .5

                                zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/施氮 株高- 缺氮株高) / 缺 氮下株高×100 % 。
高, 说 明氮 高效 基 因型 在缺 氮 条件 下, 其 根系 能够 吸 收环 境            注: 增 长率= (

介质中 的氮素满 足 地上 部 生 长。低 效 玉 米基 因 型 根干 重 最                                   2 .3    不同氮 效率玉米基 因型根冠比 差异                                  表4 表明, - N 处
高 而地 上部 干 重最 低, 说明 在 氮素 缺 乏条 件下 , 氮 低 效玉 米                                理下植 株地上部平均 干重和根系 平均 干重 最低, 平均 根冠 比
zycnzj.com/ www.zycnzj.com
  35 卷22 期                                          张俊英等        氮胁迫下高效玉米基因型的筛选研究                                                         6715


为0 .48 ; + N 处 理 地 上 部 平 均 干 重 为 1 .563 g/ 株, 根 干 重 为                         证实水 培筛选的结果 具有一定的 可靠性。
0 .320 g/ 株, 根冠比为0 .21 。可见, 在一定范 围内 增加 氮的 供                                  3    结论
应可以 显著增加玉 米的干物质重 , 降低根 冠比。                                                         该研究在 水培氮胁迫 条件下, 以玉米苗 期地 上部 植株 干

       表4            不同供氮处理下玉米基因型根冠比                                          重的相对 量( W- N W+ N 作 为 评判 适 应 性 强 弱 的 标 准, 将 相
                                                                                          /    )
                                                                              对干重大于0 .50 的 玉 米 基 因 型称 为 氮 高 效 基 因 型; 将 相 对
 高效基因型 R/ S( - N R S( + N 低效基因型 R/ S( - N
                ) /      )               )                   R/ S( + N)
                                                                              干重小于0 .10 的玉 米基因 型称 为氮 低 效基 因型 。在 前期 水
       15         0 .251    0 .108      7         0 .690       0 .235
       17         0 .303    0 .134     11         1 .851       0 .187         培筛选 基因型的基础 上对选择基 因型 进行 田间试 验校 验, 探
       34         0 .535    0 .360      5         0 .919       0 .213         索施氮 磷钾对不同基 因型玉米性 状及 产量 的影响 , 可 确认 筛
       37         0 .540    0 .363     52         0 .390       0 .176         选结果。试验 结果 表 明, 在 氮 磷钾 正 常 供应 条 件 下, 氮 高 效
       38         0 .578    0 .220      2         0 .706       0 .275
                                                                              玉米基因型 比低 效 玉 米基 因 型 的产 量 降 低14 .69 % ; 在 氮 素
       32         0 .479    0 .249      4         0 .874       0 .214
       42         0 .609    0 .358     58         0 .687       0 .196         缺乏条 件下, 氮高 效玉米基因 型比低 效玉米 基因 型的 产量 提
                                                                              高2 .26 % ; 氮高效 基因型品种在 无氮条件下 比氮 磷钾 正常 供
        但 是, 对于 不 同效 率的 玉 米基 因 型, 氮用 量的 增 加对 生                                应时产 量高7 .55 % , 而氮低效玉 米基因型在 无氮 条件 下比 氮
物量和 根冠比的影 响存在明 显差 异。- N 处理 下, 氮 高效 玉                                          磷钾正 常供应时的产 量降低10 .28 % 。
米基因型 根冠比 平均 为 0 .471 ; 氮低 效 玉 米基 因 型 根冠 比 平                                        不同玉米 基 因 型 对 氮 胁 迫 反 应 存 在 明 显 基 因 型 差 异 。
均为0 .847 。可 见, 氮高 效玉米基 因型 在无 氮处 理下, 其根 系                                      有 研究 表明 , 氮 胁 迫条 件下 玉 米基 因型 的 地上 部 干物 重、籽
合成的 有机物质向 地上部转移的 数量 高于 低效 基因型 , 即 高                                           粒 产量、 粒吸 氮 量和 地上 部 吸氮 量均 表 现下 降 趋势, 敏 感
                                                                                   籽
效基因 型对体内 氮 素的 再 利 用能 力 高 于低 效 基 因型 。低 效                                       基因型 下降明显, 耐低氮基因 型下 降较 少。低 氮和 高氮 2 个
基因型 在无氮处理 下根系吸收养 分的 能力 较低, 且养 分在 体                                            条件 下, 籽 粒产量 、地上 部干物 质重、地上部 吸氮量 和籽粒 吸
内 的转 移效 率 低, 不能 满足 地 上部 生 长需 求, 根冠 比 高于 高                                     氮量被 作为玉 米耐 低 氮 基因 型 筛 选是 有 效 综合 指 标[ 1] 。 在
效基因型 。+ N 处理下, 氮 高效和 低效 玉 米基 因型 的 平均 根                                        供氮 充 足 条 件 下, 植 株 的 吸 氮 量 受 生 长“库”的 需 求 所 调
冠比分 别为0 .256 和0 .214 。可见供 氮水平增加 , 不同效 率玉                                      节[ 2] 。在田间 条件下, 作物的吸氮 量受 产量 潜力 或生 物量 潜
米基因 型的根冠比 均下降。                                                                力控制, 所 以吸 氮 量 与产 量( 或生 物 量) 之 间 常 呈 正 相关[ 3] 。
2 .4    田间条 件 下 的产 量                 田 间 试验 结 果 表明( 表 5) , 氮 高                在氮素 供应成为限制 条件时, 则作物 对氮素 的吸 收能 力成 为
效玉米 基因型的籽 粒产量与不施 氮处 理相 近, 而 氮低 效玉 米                                           限制作物 产量( 生物 量) 高低 的 主 导因 素[ 4] 。 该研 究 缩 短 了
基因型的 产量在缺氮 时仅为施 氮处 理的76 .21 % 。无 氮处 理                                         高效玉 米基因型筛选 的周期, 可在较 短时间 内初 选出 高效 玉
下, 氮 高效基因型 产量比低效 基因 型高64 .87 % , 施氮 处理 下                                      米基因 型。
高效基因 型产量比低 效基因型 高17 .28 % 。这表 明氮 胁迫 条                                         参考 文献
件下, 氮高效基 因型植株体内 氮素向 籽粒转 移的 效率 及对 氮           [ 1] 向春阳, 常强, 马兴林, 等. 不同玉米基因型对氮营养胁迫的反应 J] .                              [
                                                   黑龙江八一农垦大学学报,2002 ,14( 4) :5 - 7.
素的利 用率都高于 低效基因型。 田间试验的 结果也进一步                [ 2] CO P HD, CLARK NDT. C
                                                     O ER               SO        ycling o am n
                                                                                          f ino itrogen and other nu ts
                                                                                                                    trien
                                     2            betw shoots and roots in ce ls — A p le m an
                                                      een                     rea        ossib  ech ismin ting shoo
                                                                                                           tegra          t
    表5   不同肥料处理下不同基因型产量          k hm
                                  g/
                                                  and root in the regu ion o nu t u take [ J] . Jou l o E
                                                                      lat    f trien p               rna f xperi m ta en l
    处理         - N         +N                     Botany, 1989 ,40:753- 762 .
                                             [ 3] 米国华, 刘建安, 张福锁. 玉米杂交种氮效率的构成因素分析 J] . 中                           [
 15( 高效)   10 432 .23  9 737 .99
                                                   国农业大学学报,1998 ,3 ( S :97 - 104.
                                                                              )
 11( 低效)    6 327 .69     zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/
                       8 303 .43             [ 4] 春亮, 陈范骏, 张福锁, 等. 不同氮效率玉米杂交种的根系生长氮素吸
                                                   收与产量形成 J] . 植物营养与肥料学报,2005(11) :615 - 619.
                                                                 [



   GB/T 7714- 2005                                           电 子文献著 录格式
            主要责任者. 题名: 其他题名信息[ 文献类型 标志 文献 载体标 志] . 出 版地: 出版者, 出 版年( 更 新或修 改日期) [ 引 用日
                                      /
       期 . 获取和访问路径. 示例:
        ]
            [ 1] PAC - L:the public- access com ter sys s forum EB OL] . H
                    S                          pu      tem     [ /        ouston , Tex : U ivers of H
                                                                                          n ity      ouston Libraries ,1989[ 1995-05-17] .
   h :/ / info .lib .uh .edu/ pacsl .htm .
    ttp                                 l
            [ 2] On ne C puter L bra Cen ,Inc . H
                   li   om     i ry     ter      istory of OCLC[ EB/ OL] .[ 2000-02-08] .http :/ / www.oclc .org/ ahout/ history/ default .h m.
                                                                                                                                            t
            [ 3] HOPK SON A .UN ARC and m
                     IN        IM        etada : D lin Core[ EB/ OL] .[ 1999-12-08] .http :/ / www.ifla .org/ IV/ ifla64/ 138 - 161e .htm.
                                              ta ub

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氮胁迫下高效玉米基因型的筛选研究

  • 1. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 安徽农业科学,Journal o Anhu Agri .Sci .2007 ,35( 22) :6713 - 6715 f i 责任编辑 陈娟 责任校对 俞洁 氮胁迫下高效玉米基因型的筛选研究 张俊 1 , 许永利 , 赵同 2 * , 李 1 英 1 科 富平 ( 1 . 河北理工大学资源与环境学院, 河北唐山063009 ; 2 . 北京市农林科学院植物营养与资源研究所, 北京 100089) 摘要 [ 目的] 为了研究玉米杂交种在氮胁迫下的生长反应, 为玉米氮高效基因型的筛选提供一些参考。 方法] 以玉米 苗期地上部植株 [ 干重的相对量( W- N W+ N 作为筛选氮素效率的标准, 相对干重大于0 .50 的玉米基因型称为氮高效基因型, 相对干重小于0 .10 的玉米基 / ) 因型称为低效基因型。通过水培法研究不同玉米基因型对氮素胁 迫的适 应性差 异。[ 结果] 氮高效 玉米基 因型、 低效玉 米基因 型在 氮 - N和+ N 处理下的平均株高、 根冠比分别为68 .4 c m 和83 .4 c m、 .6 c m 和88 .5 c m,0 .471 、.847 和0 .256 、.214 。在氮 磷钾正常供应条 48 0 0 件下, 氮高效玉米基因型比低效玉米基因型的产量降低14 .69 % ; 在氮素缺乏条件下, 氮高效玉米基因型 比低效玉米 基因型的产 量提高 2 .26 % ; 在缺氮条件下, 高效玉米基因型比氮磷钾正常供应时增产7 .55 % , 而低效玉米基因型比氮磷钾正常供应时减产10 .28 % 。[ 结论 ] 苗期生物量可以作为高效玉米基因型筛选的指标之一。 关键词 玉米; 基因型; 生长; 氮效率 中图分类号 S513 .032 文献标识码 A 文章编号 0517 - 6611( 2007) 22 - 06713 - 03 Study on S creen ing M aize Gen otypes w H ith igh N E ien under N S ss ffic cy tre ZHANG Jun ing e a ( Co -y t l llege of Resou rces and Environm t , Hebe U iversity of Sciences , T en i n angshan , H ebei 063009) Abstrac t [O bjective] T ai m w to study the grow reaction of m he as th aize hybrid under Nstress and supp som references for screen m genotypes ly e ing aize w h ith igh Nefficiency . [ M ethod] W the relative am t ( W- N W+ N) of p t dry w t of ground part in m seed ith oun / lan eigh aize ling stage as standard for screen- ing Nefficiency , the mize genotype w rela a ith tive d w t over 0 .50 w nam as h Nefficiency genotype , w ile tha low 0 .10 w nam as low ry eigh as ed igh h t er as ed N efficiency genotype . The adaptability d ifference of differen m t aize genotypes to Nstress w stud by w cultu m as ied ater re ethod . [ Resu T average plant lt] he heigh and root - shoot ratio of m t aize genotypes w h ith igh N efficiency and low N efficiency w 68 .4 and 83 .4 c m; 48 .6 and 88 .5 c m; 0 .471 and ere 0 .847 , 0 .256 and 0 .214 resp . i n - Nand + Ntreatm ts . Under the cond en ition of supplying N, P and K usually , the yield of m genotypes w high aize ith N efficiency decreased by 14 .69 % co m ng w m pari ith aize geno types of low Nefficiency . U nder the condition of lack N, the yield increased by 2 .26 % . ing Under the cond ition o lack N, the yield o m genotypes w h Nefficiency increased by 7 .55 % com f ing f aize ith igh paring w that under the cond ith ition o sup- f plying N, P and K usually , bu that of m t aize genotypes w ithlow Nefficiency decreased by 10 .28 % . [ Conclusion] The bio m i n seed ng stage cou be ass li ld one of the indexes in screen mize genotypes w h Nefficiency . ing a ith igh K words M ey aize ; Genotype ; G th ; N efficiency row 玉 米作 为 主要 粮食 和 饲用 作 物, 用途 广泛 , 在 我 国乃 至 纸上, 在黑暗处 催 芽。种 子 萌 发后 , 播 于 用 盐酸 泡 过 且 用 去 世界粮食 生产中占有 重要地位。 近年 来, 随 着玉 米产 量的 增 离子水 洗净的石英砂 中。待玉米 长至2 片 叶时 移入 pH 值 为 加, 施 肥量也逐年 增加。针对当 前氮 肥施用 过多 造成 的环 境 6 .20 ± .05 的营 养液中培养 。初始营养液 浓度为1/ 3 正 常浓 0 问 题 及 氮 肥利 用 效 率 低 的 问 题, 学 者 们 提出 不 同 的 解 决 方 度,3 d 后 更换正常浓 度。以后每隔2 d 更换一次 营养液。 法, 如 筛选氮高效 基因型等。由 于目 前对于 氮高 效基 因型 的 1 .4 小区试 验 试验设 无氮 和施 氮处 理。供 试玉 米品 种为 筛 选指 标尚 未 统一, 笔 者在 氮 素供 应 有限 的条 件 下, 研究 玉 低效11 号和高效15 号。小区面积为21 .8 m×7 .25 m。株距为 米杂交 种的生长反 应, 以期为 玉米氮 高效基 因型 的筛 选提 供 0 .3 c m, 行距为0 .5 cm。 次重复, 随机排列。玉米于6 月12 日 3 参考。 播种,10 月26 日收获。生长期间按一般方法进行田间管理。 1 材料与 方法 1 .5 测定 项目 水培玉米植 株培 养30 d 后收 获, 测 定株 高 1 .1 供试 品种 从华 北、华中 等地收集玉 米杂交品种66 个, 及植株 鲜重。样品经 过105 ℃杀青30 mn 后, 于60 ~70 ℃烘 i 编号1 ~ 。 66 干后称 重。 1 .2 试验 设计 试验 设无氮( - N) 和正 常 供氮( + N 2 个 处 ) 2 结果与 分析 理。正 常 供 氮 处 理 氮 源 为 C ( NO3 ) 2 , 浓 度 为 2 .0 ×10 - 3 a 2 .1 不同 玉米 基因 型 干 物质 重 间 的差 异 水 培 条 件下 , 苗 m / L 。无氮处 理 用 CaC 2 代 替 C NO3) 2 , 浓 度 为2 .0 ×10 - 3 ol l a( 期不同 玉米基因型 地 上部 生物 量 如下( 表1) 。表 1 表 明, 在 m / L 。3 次 重复, 每 个重复种植3 株玉米 。 ol 无氮供 应条件下, 不同玉米基 因型间 的地上 部和 根系 干物 质 试验采用 水培方法, 营 养液 配 方如 下: K2SO4 0 .75 ×10 - 3 重差别较 大 。不 同 玉 米 基 因 型 苗 期 地 上 部 干 重 为0 .164 ~ m / L 、 gSO4 0 . 65 ×10 - ol M 3 m / L 、 l 0 . 10 ×10 - 3 m / L 、 ol KC ol 1 .434 g/ 株, 最 大与最小值 之间相差7 .7 倍, 平均干重 为0 .578 KH2PO4 0 .25 ×10 - 3 m / L 、 3 BO3 0 . 10 ×10 - ol H 4 m / L 、 nSO4 ol M g/ 株; 根系干重 为0 .110 ~0 .524 g/ 株 , 最 大与 最 小 值 之 间 相 差3 .8 倍, 平均 值达0 .283 g/ 株。正常供 应氮素条 件下 , 不 同 0 .10 × - 5 m / L 、 10 ol ZnSO4・ H2 O0 .10 ×10 - 5 m / L 、 7 ol CuSO4・ H2 O 5 玉米基 因型苗期地上 部干重为0 .812 ~6 .224 g/ 株 , 最 大与 最 0 .10 × - 6 m L、NH4) 6 M 7 O24・ H2 O 0 .25 × - 7 10 ol/ ( o 2 10 m / L。 ol 小值 之间 相 差 6 .7 倍, 平 均 干 重 为 2 .348 g/ 株; 根 系 干 重 为 试验容器 为容积1 .2 L 的 黑色塑料盆 。 0 .088 ~ .221 g/ 株, 最 大与 最 小 值之 间 相 差12 .9 倍, 平 均 值 1 1 .3 植株培 养 选 取 均匀 一 致的 玉米 种 子, 用10 % H2 O2 消 达0 .488 g/ 株。由此可 见, 不同 玉 米基 因型 对 氮素 缺乏 的 适 毒30 m , 用去离 子水冲净, 于饱和 C 4 浸泡4 h 后, 置 于滤 in aSO 应性存在 明显差异, 而这种差 异在玉 米生 长初 期( 苗期) 则 表 基金项目 河北 省自然科学基金( 300311) 资助 。 zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/ 物 重变 化 较 大。造 成 这 种现 象 的 原因 可 能 现为地 上部的干 作者简介 张俊英( 1976 - ) , 女, 河北迁安人, 博士, 讲师, 从事植物营 养 是不同 玉米基因型之 间对氮素的 利用效率存 在差别。 遗传方 面的研究。* 通讯作 者。 收稿日期 2007- 06-09 作物的基 因型决定其 表现型, 决定其在 氮素 缺乏 条件 下
  • 2. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 6714 安徽农业科学 2007 年 对氮素的 利用能力。因 此, 该研 究以 苗期无 氮和 正常 供氮 处 基因型 吸收的氮素促 进了根系生 长, 而抑 制了地上部 生长。 理下的地 上 部 生 物 量 比值 , 即 相 对生 物 量( W- N W+ N 作 为 / ) 表2 玉米地上部相对干物重 初步筛选氮 效率的 指 标, 将 W- N W+ N ≥0 .50 的 基 因型 称 为 / 高效 W- N W+ N 高效 W- N W+ N W- N/ W+ N W- N W+ N / 氮高效玉米 基因型 , 将 W- N W+ N ≤0 .10 的基 因 型 称为 氮 低 / 基因型 g/ 株 g/ 株 基因型 g/ 株 g/ 株 效玉米 基因型。 15 0 .672 0 .812 82 .8 % 7 0 .180 1 .854 9 .7 % 17 0 .764 1 .166 65 .5 % 11 0 .187 1 .966 9 .5 % 表1 不同玉米基因型地上部和根系干重 g/ 株 34 0 .913 1 .443 63 .3 % 5 0 .164 1 .798 9 .1 % 地上部 根系 地上部 根系 37 0 .796 1 .431 55 .6 % 52 0 .525 5 .830 9 .0 % 编号 编号 - N +N - N +N - N +N - N +N 38 0 .877 1 .593 55 .1 % 2 0 .181 2 .040 8 .9 % 57 1 .434 3 .563 0 .429 0 .494 59 0 .574 2 .273 0 .275 0 .288 32 0 .833 1 .567 53 .2 % 4 0 .194 2 .194 8 .8 % 56 1 .136 4 .796 0 .347 0 .767 47 0 .572 1 .678 0 .514 0 .518 42 0 .861 1 .650 52 .2 % 58 0 .485 6 .224 7 .8 % 60 1 .000 5 .542 0 .332 0 .805 41 0 .569 3 .147 0 .224 0 .579 16 0 .993 2 .575 0 .300 0 .458 64 0 .564 2 .084 0 .208 0 .222 对 于氮低效基因 型玉米而言 , 正 常供应 氮素 时玉 米根 干 54 0 .937 5 .884 0 .373 0 .939 36 0 .559 3 .064 0 .343 0 .463 重和地上部 干重 都 比 无氮 处 理 高几 倍( 根 干 重增 加 2 .1 倍 , 44 0 .923 5 .871 0 .460 0 .921 61 0 .542 3 .813 0 .277 0 .880 地上部 干重增加10 .4 倍) 。可 见, 低效 玉米 基 因型 对 氮素 的 34 0 .913 1 .443 0 .489 0 .520 52 0 .525 5 .830 0 .205 1 .024 13 0 .888 1 .866 0 .364 0 .199 66 0 .519 4 .360 0 .280 0 .599 需 求量 大, 因此 在 氮缺 乏条 件 下, 其从 介质 环 境中 吸 收的 氮 45 0 .888 1 .833 0 .320 0 .612 30 0 .514 2 .979 0 .232 0 .394 素 不能 满足 植 株生 长的 需 求, 导致 其生 物 量降 低; 而 氮素 供 38 0 .877 1 .593 0 .506 0 .351 58 0 .485 6 .224 0 .333 1 .221 应 充足 时, 其吸 收 的氮 素明 显 增加, 植 株根 系 干重 和 地上 部 42 0 .861 1 .650 0 .524 0 .590 27 0 .457 1 .773 0 .220 0 .583 生物量显 著提高。在正 常供氮处 理下, 高效 玉米 基因 型地 上 32 0 .833 1 .567 0 .399 0 .390 21 0 .447 1 .206 0 .227 0 .255 50 0 .825 4 .084 0 .339 0 .673 23 0 .386 1 .101 0 .215 0 .175 部和根 系干重比在缺 氮处理下有 所下 降, 说 明高 效基 因型 对 31 0 .821 2 .159 0 .480 0 .700 26 0 .369 1 .583 0 .127 0 .626 氮素供 应的增加 反 应不 敏 感。 其原 因 可 能是 高 效 基因 型 对 37 0 .796 1 .431 0 .430 0 .519 22 0 .327 1 .259 0 .156 0 .246 氮 素需 求量 低, 而 其对 氮素 的 利用 效率 较 高, 使其 对 氮素 缺 14 0 .781 2 .004 0 .284 0 .339 20 0 .323 1 .137 0 .181 0 .210 乏具有 较强的耐 受 力。同 时 高 效基 因 型 体内 可 能 存在 某 种 17 0 .764 1 .166 0 .231 0 .157 24 0 .321 1 .645 0 .132 0 .607 适应 氮过多 机制, 即氮素 过多条 件下, 减少吸 收, 降 低植株 生 65 0 .744 4 .290 0 .260 0 .889 19 0 .315 0 .937 0 .251 0 .108 33 0 .719 1 .575 0 .497 0 .598 6 0 .313 2 .442 0 .163 0 .567 长量, 以避免过量 氮素对作物 造成的 毒害 。对于 氮低 效基 因 12 0 .711 1 .656 0 .279 0 .303 25 0 .273 1 .343 0 .253 0 .578 型 玉 米 而言 , 植 株 对氮 素 的 吸 收 随 着 供 氮水 平 的 提 高 而 增 48 0 .711 1 .755 0 .315 0 .536 1 0 .269 2 .423 0 .179 0 .627 加, 地上部和根系 生物量也同 时增加。 53 0 .704 2 .616 0 .294 0 .428 28 0 .268 1 .266 0 .122 0 .323 2 .2 不同 氮效 率玉 米 基 因型 株 高 差异 缺 氮 时, 玉 米 植 株 40 0 .689 1 .938 0 .368 0 .587 18 0 .267 0 .856 0 .189 0 .133 49 0 .689 1 .736 0 .337 0 .380 8 0 .230 1 .781 0 .121 0 .337 矮小, 生长缓慢。 该研究 中, 无 氮 处 理( - N 下, 玉 米基 因 型 ) 63 0 .689 2 .859 0 .328 0 .549 29 0 .223 1 .209 0 .136 0 .473 的株高 从35 c m 到87 c m 不等, 平均值达60 .2 c m。加 氮处 理 39 0 .684 1 .556 0 .297 0 .417 3 0 .219 1 .211 0 .131 0 .280 ( + N 下, 玉米 基 因 型 株 高 从 59 c m 到 114 c m, 平 均 株 高 达 ) 15 0 .672 0 .812 0 .169 0 .088 10 0 .210 1 .223 0 .114 0 .176 85 .5 c m。可 见, 充足 的氮素 供 应, 在很 大 程度 上 促 进了 玉 米 46 0 .656 1 .429 0 .481 0 .414 9 0 .198 1 .510 0 .110 0 .267 植株株 高的增加( 表3) 。 51 0 .648 3 .240 0 .286 0 .542 4 0 .194 2 .194 0 .170 0 .469 43 0 .625 1 .833 0 .377 0 .554 11 0 .187 1 .966 0 .347 0 .367 氮高 效 玉 米 基 因 型 在 无 氮 处 理 下 的 平 均 株 高 为 68 . 4 62 0 .602 3 .918 0 .341 0 .782 2 0 .181 2 .040 0 .128 0 .561 c m, 而 在正常供氮 处理下的平均 株高达 83 .4 c m; 氮低 效玉 米 55 0 .601 1 .737 0 .248 0 .253 7 0 .180 1 .854 0 .124 0 .435 基因型 在无氮和正常 供氮处理 下的 平 均株 高 分别 为48 .6 和 35 0 .578 1 .776 0 .387 0 .510 5 0 .164 1 .798 0 .151 0 .382 88 .5 c m。可 见, 氮素 缺乏对于氮 高效玉米基 因型的株高 影响 不大, 而对氮低 效 玉 米基 因 型 的影 响 很 大。换 言 之, 高 效 玉 根据 该标准, 从供试66 个 玉米 基 因型 中, 初步 筛 选出 高 米基因 型对于氮素的 反应度比氮 低效 玉米 基因型 差, 表明 高 效玉米基因 型7 个 、 效 玉 米基 因 型 7 个, 它 们 的 地 上 部 生 低 效基因 型对氮素缺乏 具有较强的 适应性。 物量和相 对生物量 见表 2 。 在不 同氮 供 应水 平下 , 不同 效 率 表3 不同处理下株高差异 cm 基因型 平均根干重 和平均地上部 干重 之间 表现 为显著 差异 。 高效 增长率 低效 增长率 氮高效 基 因 型 在 无 氮 处 理 下 地 上 部 平 均 干 重 较 高( 0 .817 H- N H+ N H- N H+ N 基因型 % 基因型 % g/ 株 , 但根重较低( 0 .393 g/ 株) 。正 常 供 氮 水 平 下 , 玉 米 地 ) 15 70 .7 66.3 - 6 .1 7 47 .7 93 .0 95 .1 上部生 物量与低氮 水平下的生物 量比 较差 异不 大, 而 其根 系 17 77 .7 77.3 - 0 .4 11 46 .3 83 .7 80 .6 干重比 - N 处 理降低4 .8 % 。可见, 在 无氮 条件, 下氮 高效 基 34 71 .3 93.7 31 .3 5 35 .7 74 .7 109 .3 37 64 .3 89.7 39 .4 52 63 .0 105 .0 66 .7 因 型 植 株 具有 较 强 的 耐 力, 可 以 忍 耐 一 定时 间 内 无 氮 的 环 38 67 .3 91.7 36 .1 2 42 .7 84 .7 98 .4 境, 其 耐性主要反 应为缺氮条 件下植 株根 系干 重增 加。无 氮 32 62 .0 79.7 28 .5 4 46 .0 78 .7 71 .0 处 理下, 氮 高效 玉 米基 因型 根 部干 重 最低, 其 地上 部 干重 最 42 65 .7 85.3 29 .9 58 58 .7 100 .0 70 .5 zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/施氮 株高- 缺氮株高) / 缺 氮下株高×100 % 。 高, 说 明氮 高效 基 因型 在缺 氮 条件 下, 其 根系 能够 吸 收环 境 注: 增 长率= ( 介质中 的氮素满 足 地上 部 生 长。低 效 玉 米基 因 型 根干 重 最 2 .3 不同氮 效率玉米基 因型根冠比 差异 表4 表明, - N 处 高 而地 上部 干 重最 低, 说明 在 氮素 缺 乏条 件下 , 氮 低 效玉 米 理下植 株地上部平均 干重和根系 平均 干重 最低, 平均 根冠 比
  • 3. zycnzj.com/ www.zycnzj.com 35 卷22 期 张俊英等 氮胁迫下高效玉米基因型的筛选研究 6715 为0 .48 ; + N 处 理 地 上 部 平 均 干 重 为 1 .563 g/ 株, 根 干 重 为 证实水 培筛选的结果 具有一定的 可靠性。 0 .320 g/ 株, 根冠比为0 .21 。可见, 在一定范 围内 增加 氮的 供 3 结论 应可以 显著增加玉 米的干物质重 , 降低根 冠比。 该研究在 水培氮胁迫 条件下, 以玉米苗 期地 上部 植株 干 表4 不同供氮处理下玉米基因型根冠比 重的相对 量( W- N W+ N 作 为 评判 适 应 性 强 弱 的 标 准, 将 相 / ) 对干重大于0 .50 的 玉 米 基 因 型称 为 氮 高 效 基 因 型; 将 相 对 高效基因型 R/ S( - N R S( + N 低效基因型 R/ S( - N ) / ) ) R/ S( + N) 干重小于0 .10 的玉 米基因 型称 为氮 低 效基 因型 。在 前期 水 15 0 .251 0 .108 7 0 .690 0 .235 17 0 .303 0 .134 11 1 .851 0 .187 培筛选 基因型的基础 上对选择基 因型 进行 田间试 验校 验, 探 34 0 .535 0 .360 5 0 .919 0 .213 索施氮 磷钾对不同基 因型玉米性 状及 产量 的影响 , 可 确认 筛 37 0 .540 0 .363 52 0 .390 0 .176 选结果。试验 结果 表 明, 在 氮 磷钾 正 常 供应 条 件 下, 氮 高 效 38 0 .578 0 .220 2 0 .706 0 .275 玉米基因型 比低 效 玉 米基 因 型 的产 量 降 低14 .69 % ; 在 氮 素 32 0 .479 0 .249 4 0 .874 0 .214 42 0 .609 0 .358 58 0 .687 0 .196 缺乏条 件下, 氮高 效玉米基因 型比低 效玉米 基因 型的 产量 提 高2 .26 % ; 氮高效 基因型品种在 无氮条件下 比氮 磷钾 正常 供 但 是, 对于 不 同效 率的 玉 米基 因 型, 氮用 量的 增 加对 生 应时产 量高7 .55 % , 而氮低效玉 米基因型在 无氮 条件 下比 氮 物量和 根冠比的影 响存在明 显差 异。- N 处理 下, 氮 高效 玉 磷钾正 常供应时的产 量降低10 .28 % 。 米基因型 根冠比 平均 为 0 .471 ; 氮低 效 玉 米基 因 型 根冠 比 平 不同玉米 基 因 型 对 氮 胁 迫 反 应 存 在 明 显 基 因 型 差 异 。 均为0 .847 。可 见, 氮高 效玉米基 因型 在无 氮处 理下, 其根 系 有 研究 表明 , 氮 胁 迫条 件下 玉 米基 因型 的 地上 部 干物 重、籽 合成的 有机物质向 地上部转移的 数量 高于 低效 基因型 , 即 高 粒 产量、 粒吸 氮 量和 地上 部 吸氮 量均 表 现下 降 趋势, 敏 感 籽 效基因 型对体内 氮 素的 再 利 用能 力 高 于低 效 基 因型 。低 效 基因型 下降明显, 耐低氮基因 型下 降较 少。低 氮和 高氮 2 个 基因型 在无氮处理 下根系吸收养 分的 能力 较低, 且养 分在 体 条件 下, 籽 粒产量 、地上 部干物 质重、地上部 吸氮量 和籽粒 吸 内 的转 移效 率 低, 不能 满足 地 上部 生 长需 求, 根冠 比 高于 高 氮量被 作为玉 米耐 低 氮 基因 型 筛 选是 有 效 综合 指 标[ 1] 。 在 效基因型 。+ N 处理下, 氮 高效和 低效 玉 米基 因型 的 平均 根 供氮 充 足 条 件 下, 植 株 的 吸 氮 量 受 生 长“库”的 需 求 所 调 冠比分 别为0 .256 和0 .214 。可见供 氮水平增加 , 不同效 率玉 节[ 2] 。在田间 条件下, 作物的吸氮 量受 产量 潜力 或生 物量 潜 米基因 型的根冠比 均下降。 力控制, 所 以吸 氮 量 与产 量( 或生 物 量) 之 间 常 呈 正 相关[ 3] 。 2 .4 田间条 件 下 的产 量 田 间 试验 结 果 表明( 表 5) , 氮 高 在氮素 供应成为限制 条件时, 则作物 对氮素 的吸 收能 力成 为 效玉米 基因型的籽 粒产量与不施 氮处 理相 近, 而 氮低 效玉 米 限制作物 产量( 生物 量) 高低 的 主 导因 素[ 4] 。 该研 究 缩 短 了 基因型的 产量在缺氮 时仅为施 氮处 理的76 .21 % 。无 氮处 理 高效玉 米基因型筛选 的周期, 可在较 短时间 内初 选出 高效 玉 下, 氮 高效基因型 产量比低效 基因 型高64 .87 % , 施氮 处理 下 米基因 型。 高效基因 型产量比低 效基因型 高17 .28 % 。这表 明氮 胁迫 条 参考 文献 件下, 氮高效基 因型植株体内 氮素向 籽粒转 移的 效率 及对 氮 [ 1] 向春阳, 常强, 马兴林, 等. 不同玉米基因型对氮营养胁迫的反应 J] . [ 黑龙江八一农垦大学学报,2002 ,14( 4) :5 - 7. 素的利 用率都高于 低效基因型。 田间试验的 结果也进一步 [ 2] CO P HD, CLARK NDT. C O ER SO ycling o am n f ino itrogen and other nu ts trien 2 betw shoots and roots in ce ls — A p le m an een rea ossib ech ismin ting shoo tegra t 表5 不同肥料处理下不同基因型产量 k hm g/ and root in the regu ion o nu t u take [ J] . Jou l o E lat f trien p rna f xperi m ta en l 处理 - N +N Botany, 1989 ,40:753- 762 . [ 3] 米国华, 刘建安, 张福锁. 玉米杂交种氮效率的构成因素分析 J] . 中 [ 15( 高效) 10 432 .23 9 737 .99 国农业大学学报,1998 ,3 ( S :97 - 104. ) 11( 低效) 6 327 .69 zycnzj.com/http://www.zycnzj.com/ 8 303 .43 [ 4] 春亮, 陈范骏, 张福锁, 等. 不同氮效率玉米杂交种的根系生长氮素吸 收与产量形成 J] . 植物营养与肥料学报,2005(11) :615 - 619. [ GB/T 7714- 2005 电 子文献著 录格式 主要责任者. 题名: 其他题名信息[ 文献类型 标志 文献 载体标 志] . 出 版地: 出版者, 出 版年( 更 新或修 改日期) [ 引 用日 / 期 . 获取和访问路径. 示例: ] [ 1] PAC - L:the public- access com ter sys s forum EB OL] . H S pu tem [ / ouston , Tex : U ivers of H n ity ouston Libraries ,1989[ 1995-05-17] . h :/ / info .lib .uh .edu/ pacsl .htm . ttp l [ 2] On ne C puter L bra Cen ,Inc . H li om i ry ter istory of OCLC[ EB/ OL] .[ 2000-02-08] .http :/ / www.oclc .org/ ahout/ history/ default .h m. t [ 3] HOPK SON A .UN ARC and m IN IM etada : D lin Core[ EB/ OL] .[ 1999-12-08] .http :/ / www.ifla .org/ IV/ ifla64/ 138 - 161e .htm. ta ub