水稻氮吸收转运利用生理机制及耐低氮遗传基础研究进展

氮素是水稻生长发育所必需的营养物质之一,同时也是水稻需求最大的矿质营养元素之一。在水稻生长过程中,单位面积用氮量高和利用率低已成为其发展所面临的两大难题。为了给剖析水稻耐低氮的分子机制提供参考,本研究总结了水稻氮素吸收转运、利用的生理机制及氮高效型水稻的形态生理特性等方面的内容,并且对近年来水稻耐低氮相关性状的QTL定位结果及水稻耐低氮遗传基础方面作了分析,包括耐低氮QTL定位与克隆、转录组研究、蛋白组研究等。目前关于水稻对氮素响应的分子机制的研究较少,水稻氮素吸收、转运和利用相关的机制仍是一个谜团。开展氮素吸收、转运和利用相关基因/QTL以及耐低氮遗传基础的研究是选育优良氮高效品种工作的有效途径。

有序摆抛栽水稻的氮素吸收、利用与分配特征

有序化栽插是抛秧稻稳定高产和进一步超高产的基础,明确有序抛栽水稻氮素吸收利用及转运特点对其氮素高效利用有重要意义。本试验通过摆栽、点抛、撒抛3种抛栽方式以及对新型秧盘培育稻株氮素吸收利用特征的比较,研究水稻钵苗有序化栽插超高产的氮素吸收积累特性。试验结果表明:(1)水稻有序摆抛栽各生育时期全株含氮率低于撒抛,有效分蘖临界叶龄期和拔节期吸氮量相对较低,拔节后吸氮量显著或极显著高于撒抛,阶段吸氮量均表现为摆栽>点抛>撒抛。三连孔和二连孔植株各生育时期含氮率较高,且前期能保持适宜的吸氮量,拔节后吸氮能力显著增强,抽穗期、成熟期吸氮量和阶段吸氮量表现为二连孔>三连孔>单孔。(2)氮素农学利用率、生理利用率、偏生产力、氮素干物质生产效率、籽粒生产效率、氮素收获指数和产量均表现为摆栽>点抛>撒抛、机插,氮素利用率各指标、偏生产力、氮素收获指数在不同连孔处理间均表现为二连孔>三连孔、单孔,百千克籽粒需氮量表现为二连孔、三连孔>单孔,氮素干物质生产效率、籽粒生产效率为二连孔、三连孔<单孔。(3)不同抛栽方式处理穗后穗部含氮率和吸氮量均表现为摆栽>点抛>撒抛、机插,茎鞘和叶片呈现相反的趋势;不同连孔处理穗后叶片和穗部含氮率均表现为二连孔>三连孔>单孔,抽穗期茎鞘的含氮率差异不显著,各器官中的吸氮量亦表现为二连孔>三连孔>单孔。不同抛栽方式间氮素转运量和转运率表现摆栽>点抛>撒抛,而茎鞘和叶的氮素转运量和转运率在不同连孔处理间均表现为二连孔、三连孔<单孔。水稻有序摆抛栽,尤其是二连孔有序摆抛,前期有合理含氮量和积累量,抽穗后具有较高的氮素积累量、转运量和转运率,其氮素农学利用率、生理利用率、偏生产力、氮素干物质生产效率、籽粒生产效率、氮素收获指数相对较高,是水稻有序摆抛栽高产的营养生理基础。