《低氮營養下小麥氮素高效吸收利用的生理機理》是戴廷波為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：低氮營養下小麥氮素高效吸收利用的生理機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：戴廷波
- 依託單位：南京農業大學
- 批准號：31471443
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
小麥生產中大量施用氮肥是導致氮肥利用效率降低的主要原因，培育氮高效小麥品種是降低氮肥用量、提高氮肥利用效率、減輕環境污染的重要途徑。本研究選用低氮營養下氮效率有差異的小麥品種，採用水培試驗和田間土柱試驗相結合的方法，系統分析低氮營養下植株內源激素平衡的變化特徵及其與根系形態建成的關係，明確小麥根系NO3-吸收載體基因表達特徵及其調控機制，揭示低氮營養調控氮素同化與再動員的生理機制及其與光合作用和C代謝的關係，進而闡明低氮營養下小麥氮素高效吸收利用的生理與分子機理。研究結果為選育氮高效的小麥品種提供理論依據，同時為小麥高產高效生產提供理論依據和技術支持。
結題摘要
小麥生產中大量施用氮肥導致氮肥利用效率降低，培育耐低氮小麥品種是降低氮肥用量、提高氮肥利用效率、減輕環境污染的重要途徑。本項目選用2個對低氮回響不同的小麥品種為材料，採用水培試驗、大田試驗和田間土柱試驗相結合的方法，系統分析了低氮營養下小麥氮素高效吸收利用的生理機理，探討了低氮供應對小麥產量和氮肥利用效率的調控效應及機理。主要研究結果如下：（1）低氮營養通過打破內源激素平衡誘導了小麥幼苗根系擴展，其中耐低氮品種根系的增加幅度顯著高於低氮敏感型品種。低氮營養下根系擴展的主要原因是根系IAA/CTK比值增加，根尖ABA含量增加誘導了根系ROS增加和根系Ca2+通道活性，增強了細胞內外Na+/ Ca2+離子的交換從刺激根系生長；低氮營養下小麥幼苗游離硝態氮的含量降低誘導了根系TaNRT1.1、TaNRT2.1和TaNRT2.2的相對表達量增加和TaNAR2.1和TaAMT1.1的表達上調。同時，細胞膜H+-ATPase活性提高為氮素吸收提供能量支持；（2）低氮處理提高了小麥幼苗氮代謝以及有機酸代謝水平，增強了小麥氮素同化能力使更多物質再分配至根系中且降低了根系細胞內氮含量，為氮素吸收提供物質基礎和反饋信號；低氮營養下，耐低氮品種GS1、GS2表達上調提高了老葉氮素再動員及NH4+同化的能力，減少氮素損失，將更多的氮素分配到新葉中，為新葉光合提供充足的氮源；（3）低氮營養下耐性品種可維持較高的Rubisco含量和Rubisco活化酶活性，從而提高了羧化能力，且耐性品種可通過提高光呼吸和梅勒反應中的電子流來消耗過剩的激發能保護光合機構，提高光系統開放程度，從而具有較強的電子傳遞能力，進而提高光合能力；（4）與常規施氮方式相比，基肥減量50%施肥時期後移至4葉期產量不會顯著降低，且氮素利用率顯著提高。基肥減量後移通過改善群體質量，提高拔節後光合生產能力和物質轉運能力，提高拔節後氮素吸收同化與轉運能力，促進拔節後根系生長，提高基苗肥回收率和土壤殘留率，降低基苗肥損失率，降低拔節前土壤氮素表觀盈餘量，從而在維持高產的前提下實現氮素利用效率的同步提高。
