持绿性对中国玉米品种氮转移效率的影响及其作用机制

发布时间：2016-10-31 14:30

  本文关键词：持绿性对中国玉米品种氮转移效率的影响及其作用机制，，由笔耕文化传播整理发布。

《中国农业大学》 2015年

持绿性对中国玉米品种氮转移效率的影响及其作用机制

郭松  

【摘要】：选育和推广高产氮高效的作物品种是解决我国粮食安全和资源、环境问题的重要途径之一。对玉米而言,绿熟性显著提高了籽粒产量,但是否影响氮效率及相关性状并不清楚。在实现玉米高产的同时,如何通过选择品种和施肥措施来协同实现籽粒养分高效也是亟待解决的问题。本论文结合田间和室内盆栽试验,在生理和分子水平上系统研究我国玉米品种绿熟性影响氮转移效率的作用机制及其对不同氮肥施用的响应。主要研究结果如下： 1)通过两年三点对我国84个玉米品种的田间试验发现：玉米育种进程中提高品种的绿熟性(绿熟型替代黄熟型品种)可以显著增加籽粒产量和氮吸收效率。但是,相对适度绿熟型品种(保绿度33-55%),过度绿熟(保绿度55%)不仅不能增产,而且还显著降低了叶片的氮转移效率。当前我国玉米品种的绿熟性过度,导致更多的叶片氮残留,籽粒氮浓度下降,因而阻碍高产和氮高效利用的协同。 2)通过两年的温室盆栽试验,利用15N标记精确定量了玉米品种先玉335(适度绿熟型)和郑单958(过度绿熟型)的氮效率差异。结果发现,先玉335具有更高的花前氮转移效率(主要发生在中部和上部叶片)和花后氮吸收效率及叶片的光合氮效率,从而在保障产量的同时比郑单958有更高的籽粒氮浓度。负责玉米花后氮转移的关键基因ZmGSl.4在先玉335中、上部叶片中的表达量显著高于郑单958。 3)通过不同施氮水平条件下(45,120和240kg N ha-1)田间试验,比较先玉335(适度绿熟型)和NE9(过度绿熟型)的氮转移效率及相关基因的表达水平。结果发现,所有氮水平上先玉335都比NE9有更高的产量和氮转移效率。与NE9相比,先玉335在花后叶片氮浓度的下降早,可溶性蛋白的降解率高,与叶片衰老有关的ZmSee2β基因较高的表达量一致。 4)通过五个施氮处理的田间试验：0/45,0/120,0/240,120/120和240/0(kg ha-1有机／无机氮),在玉米灌浆期比较了不同氮处理下玉米叶片氮同化和转移过程相关基因的表达水平。结果发现,尽管产量随施氮水平增加而提高,但是0/240,240/0和120/120施肥处理间无明显差异。然而,有机氮施用能够降低玉米体内氮的积累,提高氮的利用效率。叶片中氮同化相关基因(ZmNR1和ZmFd-GOGAT1)表达不受供氮形态的影响,而有机氮施用显著提高氮转移相关基因(ZmGS1.1和ZmGDH1)在老叶中的表达,从而增强叶片氮利用效率。 综上所述,玉米育种过程中追求过度绿熟不能提高产量,却导致叶片氮转移效率的下降,因而阻碍玉米产量和籽粒蛋白质含量的协同提高。未来通过选育适度绿熟型玉米品种和采用合理施肥措施,可以提高花前氮的转移效率以及花后氮向籽粒的分配效率,从而保证在实现高产的同时,增加籽粒氮素的收获,减少秸秆氮素的残留。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S513
【目录】：

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