小麦硝酸还原酶活性与营养诊断和品种选育研究

土壤中的硝酸根(NO_3^-)是小麦的主要氮源,小麦吸收NO_3^-后大部分运往叶子内被还原,硝酸还原酶(NR)是整个氮代谢过程中最重要的限速酶。从70年代和80年代以来,在作物育种和氮素营养诊断方面,NRA作为重要指标引起了人们的极大兴趣。本文通过对北京地区常见的一些半矮秆小麦品种不同生育期和不同施肥水平下,硝酸还原酶活性(NRA)变化的研究,为小麦氮素水平的营养诊断和生化育种提供了有益的参考依据。

小白菜光合性能与硝酸还原酶活性关系的研究

对营养液培养条件下的6个不同基因型小白菜幼苗在不同光照度和硝酸还原酶抑制剂Na2WO4处理下的光合参数、硝酸盐含量和硝酸还原酶活性(NRA)进行分析,以明确小白菜光合性能与NRA的关系。结果发现:随着光照强度的增强,小白菜NRA极显著增强,其硝酸盐含量则显著降低,并且基因型间有显著差异;Na2WO4处理能使小白菜的NRA和净光合速率显著降低,而对其叶绿素含量、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率无显著影响。研究表明,光照度是制约小白菜幼苗硝酸还原酶活性和硝酸盐含量的重要因素之一,小白菜幼苗的硝酸还原酶活性与其净光合速率有密切关系,但对其他光合参数无直接影响。

不同施氮水平下黄瓜叶片SPAD值与硝态氮含量及硝酸还原酶活性的关系

【目的】确定黄瓜氮素营养缺乏诊断的最佳时期、最佳部位和临界浓度。【方法】采用溶液培养法,研究不同氮素水平(0,70,140,210和280 mg/kg)下,黄瓜不同生育期(幼苗期,开花期和结果期)、不同叶位叶片的SPAD值、硝酸还原酶活性(NRA)和叶柄硝态氮含量的变化特征。【结果】黄瓜不同叶位叶片的SPAD值对施氮水平反应的敏感程度存在显著差异。随施氮量的增加,黄瓜各叶位叶片SPAD值均有所增加,但不同叶位叶片SPAD值增长的幅度明显不同;黄瓜叶片的SPAD值、NRA和叶柄硝态氮含量3个参数的变化,因黄瓜生育时期的不同而有明显差异,幼苗期和开花期三者显著相关,开花期叶片SPAD值和叶柄硝态氮含量极显著相关。【结论】黄瓜幼苗期和开花期的第3叶、结果期的第7叶对施氮水平的反应最敏感,可以作为黄瓜氮素缺乏诊断的最佳部位;氮素缺乏的临界浓度为210 mg/kg;诊断的最佳时期为开花期。

氮磷营养盐对中肋骨条藻生长及硝酸还原酶活性的影响

通过实验室培养，在不同氮磷浓度及氮磷比率的营养条件下，对中肋骨条藻（Skeletonema costatum）的生长及藻细胞硝酸还原酶的活性进行研究。实验结果表明，中肋骨条藻属于营养型藻类，氮磷营养盐的添加，极大地促进了藻细胞的增殖。在接种后的第4～5天，各培养组藻密度达到最大值并与对照组形成极显著性差异（P〈0．01）。实验进一步发现，环境中的氮、磷浓度及氮磷比率都会影响中肋骨条藻的生长及藻细胞硝酸还原酶活性（NRA）。此外，在各培养组中，中肋骨条藻硝酸还原酶活性的最大值（NRAmax）均出现在指数生长期（接藻后第1，2天），早于最大藻密度的出现时间（第4，5天），这表明藻对营养盐的同化速率与生长速率并不一致，后者存在一定的滞后效应。在本实验条件下，中肋骨条藻的硝酸还原酶活性存在一定的阈值。

氮、磷营养盐对东海原甲藻生长和硝酸还原酶活性的影响

在实验室培养条件下,研究了不同氮、磷浓度及氮磷比结构对东海原甲藻生长和藻细胞硝酸还原酶活性(NRA)的影响.结果表明,各培养组藻细胞在接种后d2即进入指数生长期,但受氮、磷浓度及结构的影响,各培养组的比生长率和藻密度存在一定的差异.同东海原甲藻的生长类似,藻细胞的NRA也受氮、磷浓度及结构的影响.研究进一步发现,东海原甲藻硝酸还原酶活性的最大值(NRAmax)都出现在指数生长期,与最大比生长率出现时间基本一致,且当N/P=16时,酶活力有最大值,表明东海原甲藻的硝酸还原酶活性存在一定阈值.此外,藻的生长速率与营养盐的同化速率并不一致,存在一定的滞后效应.

光照和不同形态氮营养盐供应对坛紫菜硝酸还原酶活性的影响

为了探讨光照、NO3--N和NH4+-N对坛紫菜(Porphyra haitanensis)硝酸还原酶活性(NRA)的影响,在光照和黑暗条件下分别对坛紫菜叶状体进行氮(N)饥饿→氮(N)加富和N加富→N饥饿处理,并测定NRA的变化。结果表明:在N饥饿→N加富过程中,光照下NRA比黑暗中要高;NO3--N的加富能提高NRA,且在光照下比黑暗中NRA达到最大值的时间要短;而NH4+-N与NO3--N共同对N饥饿藻体加富时NRA没有明显变化,并与NH4+-N单独加富无显著差异。另外,对于N加富→N饥饿的处理,在光照下NO3--N加富和NH4+-N与NO3--N共同加富的NR都能在N饥饿处理后的一段时间内维持较高的活性。这些结果说明:光照和硝酸盐对NRA起正调节作用,而铵盐对NRA起负调节作用,但NRA与体外硝酸盐浓度并不成直接的正相关关系。

氮钾锌配施对烟草超氧化物歧化酶和硝酸还原酶活性及根系活力的影响

采用盆栽试验,研究了氮钾锌配施对烟草超氧化物歧化酶(SOD)活性、硝酸还原酶(NR)活性以及根系活力的影响,结果表明:随着氮、钾、锌用量的增加,超氧化物歧化酶(SOD)活性、硝酸还原酶(NR)活性以及根系活力呈现先增长后降低的趋势,其中旺长期受影响最大,以处理组合N1K1Zn1(氮150mg/kg,钾450mg/kg,锌80mg/kg)的效果最优,由此可见,适当的氮钾锌配施能提高烟草超氧化物歧化酶活性、硝酸还原酶活性以及根系活力。

黑土硝酸还原酶活性的分布特征

通过在东北黑土带典型地块取样测定的方法,研究了黑土硝酸还原酶活性的分布特征。结果表明,黑土硝酸还原酶活性在土壤剖面中由上至下呈现递减的规律,这种分布特征与土壤养分的分布有着直接和间接的关系;不同黑土地域、不同植被类型、不同黑土类型对硝酸还原酶活性的分布也都有着不同程度的影响:随纬度的降低硝酸还原酶活性也随之下降;杂草、玉米、大豆生长的黑土硝酸还原酶活性的顺序为杂草>大豆>玉米;在三个黑土亚类中硝酸还原酶活性以白浆化黑土酶活性最低,草甸黑土和典型黑土酶活性较高;在不同熟化度黑土中硝酸还原酶活性分布的顺序为厚层黑土>中层黑土>薄层黑土。

两种海洋微藻硝酸还原酶活性测定方法的比较研究

对6种常见海洋微藻的硝酸还原酶活性测定方法进行了初步研究。确立了离体法和活体法的提取(振荡)时间及酶促反应时间,分别为:5 min,30 min(离体法)和6 min,10 min(活体法),并对2种方法进行了对比。结果表明:在本文条件下,离体法较活体法更适于进行塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)、强壮前沟藻(Amphidinium carterae)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、新月菱形藻(Nitzchia closterium)和旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)的硝酸还原酶活性的测定;活体法更适于东海原甲藻(Prorocentrum donghainase)硝酸还原酶活性的测定。

种子钼对冬小麦硝酸还原酶活性、干物质重及产量的影响

在酸性黄棕壤上 ,研究了种子钼对冬小麦幼苗NRA(硝酸还原酶活性 )、拔节期地上部干物质重和小麦子粒产量的影响。结果表明 ,不管施钼与否 ,苗期NRA与种子钼含量呈极显著正相关。拔节期地上部干物质重与种子钼含量呈极显著正相关 ,但施钼以后无明显相关性。小麦子粒产量与种子钼含量无显著相关性。种子钼处理 (种子钼加土壤有效钼 )对大多数品种的幼苗NRA、拔节期干物质重和子粒产量 ,均比施钼处理极显著降低。这些表明 ,种子钼对植物体的生长有一定作用 ,但不足以保证冬小麦正常生长发育并获得高产。因此 ,在施钼是在缺钼土壤上矫正缺钼、促进冬小麦生长发育、获得高产的必要措施之一。

氮素对紫花苜蓿根茎叶氮含量及硝酸还原酶活性的影响

采用营养液砂培方法进行室内盆栽试验,以紫花苜蓿品种甘农3号(Medicago sativa cv.Gannong No.3)和陇东苜蓿(Medicago sativa cv.Longdong)为材料,比较研究了2种氮素形态(铵态氮、硝态氮)和5个氮素水平(0、105、210、315、420 mg/L)对现蕾期紫花苜蓿各部位氮含量及硝酸还原酶活性(NR)的影响。结果表明:2种氮素形态均能显著提高紫花苜蓿根茎叶中硝态氮含量,铵态氮含量、全氮含量及硝酸还原酶活性,且随着氮水平的提高呈先增大后减小的趋势,在210 mg/L处理达峰值。从氮素形态分析,铵态氮肥有利于铵态氮含量的增加,且根茎叶中铵态氮含量、全氮含量在铵态氮210 mg/L处理达到最大值,且显著高于其他处理;硝态氮肥有利于硝态氮含量的增加,且根茎叶中硝态氮含量、硝酸还原酶活性(NR)在硝态氮210 mg/L处理达到最大值,且显著高于其他处理。各部位中,相同氮素形态下,根茎叶中铵态氮含量、硝态氮含量、全氮含量及NR活性均表现为叶片>根部>茎部,且甘农3号表现优于陇东苜蓿。基于经济效益和生态效益考虑,铵态氮210 mg/L是培养紫花苜蓿较好的形态和水平。

甜菜子叶期幼苗硝态氮吸收特性及其与硝酸还原酶活性的关系

6个有代表性的甜莱品种在人工气候室的营养液培养试验表明,甜菜子叶期幼苗对NO_3^-的吸收要经最初2h的适应阶段后才可均匀进行。均匀吸收后,观察到多倍体的吸收量>2倍体,倍性相同品种中E型>NE型>NZ型>Z型的初步结果。不同类型品种间NO_3^-吸收的表观米氏常数(Km,app)、最大吸收速率(Im)有明显差异,除多倍体NZ型品种甜研301的Km,app较低而Im较高外,其余品种的Km,app和Im呈正相关。品种间溢泌液体积、溢泌液中NO_3^-量以及NO_3^-上运速率与品种间Im值的排序一致,NRA的体内测定表明,未经NO_3^-诱导的供试品种子叶的NRA无差异。经NO_3^-诱导的,无论反应液中是否加NO_3^-,子叶NRA在不同类型品种间差异显著,子叶NRA与NO_3^-吸收量、NO_3^-上运速率呈极显著正相关。文中还讨论了上述生理生化指标对考察甜菜种质资源的氮素利用性能和选育氮素利用率高的品种的参考价值。

铝胁迫条件下DL-异柠檬酸-γ-内酯对杉木幼苗硝酸还原酶活性的影响

铝毒害是全球面临的重大林业和环境问题。采用正交回归旋转试验设计,通过苗木水培试验,应用数学建模分析活性Al、DL-异柠檬酸-γ-内酯、营养液浓度以及pH值对杉木幼苗硝酸还原酶(NR)活性的影响。研究结果表明,不同Al胁迫时期各试验因子对杉木幼苗NR活性的影响各不相同;随着胁迫时间的延长,DL-异柠檬酸-γ-内酯及pH值对杉木幼苗NR活性影响的线性作用逐渐减弱,各因素间的交互作用逐渐减少,系数也呈下降的趋势;当活性Al、DL-异柠檬酸-γ-内酯以及营养液浓度一定时,随着胁迫时间的延长,杉木幼苗NR活性随着pH值增大而略微增大;当pH值、DL-异柠檬酸-γ-内酯以及营养液浓度一定时,随着胁迫时间的延长,NR活性随着活性Al浓度的增大而显著下降;当pH值、活性Al以及营养液浓度一定时,随着胁迫时间的延长,NR活性随着DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增大而显著上升;当pH值、活性Al以及DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度一定时,随着胁迫时间的延长,NR活性随营养液浓度的增大而略微增大。

养分和水分状况对刺梨树体硝酸还原酶活性与氮素营养的影响

以贵农5号刺梨品种为材料,研究了不同氮素形态供氮条件、营养元素缺素胁迫和不同土壤水分状况下刺梨植株根、茎、叶的硝酸还原酶活性(NRA)及其与总氮及硝态氮含量的关系。结果表明,供应的氮源为30%NO3--NH4+70%NH4+-N时,能够促进刺梨对氮素的吸收,根和叶中总氮含量最高,而NRA并不最强。单纯供应NO3--N时,根和叶中的NRA最强,但总氮含量显著低于同时供应NO3--N和NH4+-N的处理。单纯供应NO3--N和同时供应NO3--N和NH4+-N时,刺梨根和叶中NRA与总氮含量、硝态氮含量呈显著的负相关;同时供应NO3--N和NH4+-N时,刺梨对氮素的吸收并不完全受NR的支配。在缺氮、缺钼条件下,根和叶中都没有检测出NRA;在缺铁、缺硼条件下,根中的NRA很低,叶中没有检测出NRA;其他营养元素缺素胁迫对根和叶中NRA抑制程度的强弱顺序为缺Zn>缺P>缺Mg>缺Ca。根、叶、茎中的NRA与土壤含水量呈极显著正相关,而NO3--N含量则与土壤含水量呈极显著负相关。

水肥耦合对紫花苜蓿叶绿素含量和硝酸还原酶活性的影响

在温室盆栽条件下,以氮、磷、水用量和配比作为变量,以叶绿素含量和硝酸还原酶活性为目标函数建立方程,研究水肥耦合对敖汉苜蓿叶绿素含量和硝酸还原酶活性的影响。结果表明：（1）叶绿素含量和硝酸还原酶活性与氮、磷、水密切相关,呈二次幂函数关系。（2）叶绿素回归方程中,各因素的作用为氮〉磷〉水,且氮为正值,磷、水为负值,磷—水交互作用为正值。硝酸还原酶回归方程中,各因素的作用为水〉氮〉磷,且都为正值,氮—水及磷—水交互作用为正值。（3）叶绿素含量最高的处理为N 300kg/hm2、P2O50kg/hm2、土壤含水量5%~10%,叶绿素含量为3.25mg/g;硝酸还原酶活性最高的处理为N 300kg/hm2、P2O5450kg/hm2、土壤含水量5%~10%,硝酸还原酶活性为8.59μg/（g.h）。

硫、6－BA、水分和温度对春小麦硝酸还原酶活性的影响

采用活体测定法，研究了硫、６－苄氨基腺嘌呤６－ＢＡ、不同生育时期的水分的温度对春小麦硝酸还原酶活性（ＮＲＡ）的影响。结果表明：硫营养对春小麦幼苗ＮＲＡ有明显的促进作用；６－ＢＡ具有提高春小麦幼苗ＮＲＡ的作用，１×１０－７ｇ／Ｌ的效应最为明显；适宜的温度和水分可提高春小麦植株体内的ＮＲＡ，而干旱胁迫会使ＮＲＡ急剧降低。

高粱叶片硝酸还原酶活性及含氮量与产量相关性分析

叶片硝酸还原酶活性和氮含量是影响高粱产量的重要生理指标。以目前辽宁省主推高粱品种为材料,研究了生育中后期叶片硝酸还原酶活性和氮含量与高粱产量和产量构成因素之间的关系。结果表明:辽杂10、辽杂18、锦杂100的产量较高,达到8100.00kg·hm-2以上,显著或极显著高于其他品种。开花期6个品种的叶片硝酸还原酶活性和氮含量高于灌浆期,且高产品种两个时期的叶片硝酸还原酶活性和氮含量高于低产品种。生育中后期叶片硝酸还原酶活性和氮含量高,有利高粱穗粒数的增加和籽粒产量的形成。

施磷水平对不同基因型大豆品种硝酸还原酶活性影响

选用东农42(高蛋白品种)、合丰25(中间型品种)、东农46(高油品种)3个基因型大豆品种作为试验材料,采用盆栽,在每kg土壤施N和K2O各为0.033g基础上,设P0、P5、P10、P154个P处理(即每kg土壤分别施P2O50、0.033、0.067、0.100g)。采用活体法测定了硝酸还原酶(NR)的活性,结果表明:不同品种不同处理功能叶片NR活性从苗期至成熟期逐渐下降。同一品种不同处理间高蛋白品种和中间型品种P10处理叶片NR活性最高,高油品种P5处理叶片NR活性最高。同一处理不同品种间功能叶片NR活性是高蛋白品种最高,高油品种最低。三个品种中高蛋白品种NR活性最高,说明其氮代谢能力强,有利于提高蛋白质的含量。

冬小麦叶片硝酸还原酶活性对氮反应的敏感性研究

硝酸还原酶活性高低可反映植株营养状况和氮素代谢水平。该研究表明,从不同基因型平均看,冬小麦硝酸还原酶活性在返青期、拔节期、开花期和灌浆期对氮反应明显,即施氮硝酸还原酶明显增加且以开花期增加幅度最大,而苗期氮对硝酸还原酶活性基本没有影响。从氮水平及各生育期平均看,冬小麦叶片硝酸还原酶活性在基因型间的差异达显著水平,其顺序为9430>偃师9号>西农2208>小偃6号>陕229>NR 9405。

喷施KNO_3对新高梨实生苗硝酸还原酶活性和氮素积累的影响

在盆栽条件下,研究了喷施KNO3对新高梨实生苗硝酸还原酶活性(NRA)和氮素积累的影响。结果表明,最高NRA(386.28nmolNO2-/g·hFW)出现在喷施10mmol/LKNO38h后。叶片和根系中(+NO3-)NRA均显著地高于(-NO3-)NRA,其中(+NO3-)NRA与KNO3喷施浓度不存在任何相关性,但(-NO3-)NRA与KNO3喷施浓度呈显著正相关。NRA在茎上各叶位中的分布由顶部向基部逐渐减少。叶片中全氮和还原氮含量随KNO3喷施浓度的增加而增加,但硝态氮含量相对稳定;根系中氮素含量变化与KNO3喷施浓度相关性不明显。叶片和根系中(+NO3-)NRA与氮素含量变化无任何关系;叶片中(-NO3-)NRA与全氮和还原氮含量呈正相关,而根系中(-NO3-)NRA与氮素含量变化不存在任何相关性。因此认为硝酸盐还原在叶片和根系中可能存在不同的酶调控机制。