油菜体内氮素再分配与氮素生理效率的关系研究

摘要

氮肥损失引起的环境污染得到了人们的普遍关注，如何提高作物的氮肥利用效率已成为当前植物营养学领域的研究热点。随着栽培措施的不断改进，人们将目光转向植物本身，希望通过新品种选育来提高作物的氮肥利用效率。因而，研究不同油菜品种(基因型)氮效率及其在生理代谢方面的差异势在必行，可为定向选育氮高效油菜品种以及遗传改良油菜氮素营养性状提供重要的科学依据。 该试验采用珍珠岩砂培方法，在正常供氮条件下研究了2个油菜品种(742和Huiyou50)生长后期韧皮部汁液成分的变化动态以及有关氮素再分配的关键酶：叶片蛋白水解酶(proteolytic enzyme，PE)、叶片谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase，GS)和籽粒谷氨酸合成酶(glutamate：z-oxoglutarate am。inotransferase，即glutamatesynthase,GOGAT)的活性，并且用同位素(<'15>N)示踪技术进一步研究了不同氮素生理效率的油菜品种生长后期营养体有机氮再分配的差异。 1．比较两个油菜品种以上3种酶的活性表明，PE活性品种间差异很小；GS活性角果形成前期’742高于汇油50，角果形成后期则742低于汇油50；GOGAT活性，汇油50的酶活性强但维持时间短，742的酶活性弱而维持时间长。油菜花后不同时期氮素再分配关键酶活性的测定结果表明，随着花后植物体的衰老，叶片PE的活性虽有所波动但总体上呈下降趋势；叶片GS的活性在角果形成中期达到最强值，后期又有一个下降的变化趋势；籽粒GOGAr活性逐渐升高，到角果形成后期达最高值后又下降。 2．两油菜品种韧皮部汁液中游离氨基酸和L-谷氨酰胺含量差异的测定结果表明，游离氨基酸含量的品种间差异并没有显示出规律性变化，而L-谷氨酰胺含量742均高于汇油50。油菜花后不同时期韧皮部汁液中游离氨基酸和L-谷氨酰胺含量的测定结果表明，游离氨基酸含量在生长后期的测定值变化较大，而L-谷氨酰胺含量在生长后期两品种均呈快速下降的趋势。 3．采用<'15>N示踪方法，研究油菜生长后期营养体有机氮再分配差异的结果表明，品种742与汇油50相比，742的有机氮再分配量大，有机氮再分配速度先慢后快，向籽粒再分配的氮素量及其比例大，向角果皮再分配的氮素量及其比例小，植株体氮素损失量及其比例小，氮素损失速度慢。由于以上原因，742的氮素生理效率与氮收获指数均明显高于汇油50。比较2品种4个生育期吸收的氮素再分配量及其比例表明，蕾苔期吸收的氮素再分配量及其比例最大，角果发育期吸收的氮素再分配量及比例最小，苗期和开花期吸收的氮素再分配量及比例居于前二者之间。

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第一章绪论

1.研究目的和意义

1.1当前全球范围内面临氮素利用率低下的严峻形式

1.2品种间氮素利用效率的基因型差异

1.3本试验研究对于提高氮素利用率方面的作用

2.国内外研究进展

2.1不同形态氮素的转运、转化机制

2.2氮素同化途径

2.3氮素同化过程中的关键酶及其调节

3.氮素在体内的分布状况及其影响因素

3.1氮素在体内的分配情况

3.2氮素在体内分布的影响因素

4.作物生长后期体内氮素的转运过程

4.1旗叶Rubisco周转与籽粒含氮量的关系

4.2植物衰老过程中N素的转运机制

4.3植物体内的氮素循环与作物产量形成和品质改良的关系

4.4衰老叶片中氮素的输出

5.外界环境因素对氮素转运、分布的影响

5.1光影响植物氮代谢的机理

5.2氮素营养代谢与水分的关系

6.提高作物氮素利用效率的方式和该领域今后的发展趋势

第二章材料与方法

1.氮素再利用研究

1.1供试品种及试验设计

1.2取样及测定方法

1.3全氮与同位素氮测定及氮素转运量计算

2.氮素再分配关键酶活性研究

2.1供试品种及试验设计

2.2取样及测定方法

2.3氮素再利用关键酶活性及韧皮部汁液成分的测定及其计算

第三章结果与分析

一、不同品种油菜生长后期氮素再利用关键酶活性研究

1.蛋白水解酶活性

2.GS活性的变化趋势

3.GOGAT活性的变化趋势

4.韧皮部汁液游离氨基酸和L-谷氨酰胺含量的变化趋势

5.小结

二、不同油菜品种营养体氮素再利用差异研究

1.油菜生物量及氮素生理效率

2.不同生育期吸收的氮素在油菜各器官中的分配动态

3.氮素的转运量及其比例

4.营养器官氮素的再分配速度

5.营养器官氮素的减少比例

6.植株体氮素的损失比例

7.小结

第四章讨论

1.油菜生长后期有机氮再利用关键酶活性及韧皮部汁液成分的变化动态

1.1油菜生长后期有机氮再利用关键酶活性的变化动态

1.2油菜生长后期韧皮部汁液成分含量的变化动态

2.油菜生物量及氮素利用效率

3.油菜生长后期有机氮的转运再利用

3.1氮素在各器官中的分配动态

3.2氮素转运量及其比例

3.3营养器官氮素的再分配速度

3.4植株体氮素的损失量及其比例

第五章结论与创新点

1.结论

2.创新点

3.问题与展望

参考文献

致谢

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