《水稻根系代謝活性與氮素利用率的關係及其生理機制》是依託揚州大學，由劉立軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻根系代謝活性與氮素利用率的關係及其生理機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉立軍
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以氮肥(素)利用率差異比較大的水稻品種(含超級稻)為材料，研究分櫱盛期、穗分化始期、抽穗期和成熟期等主要生育時期根系形態特徵(根數、根長、根重、根系表面積、根尖細胞中的內質網、線粒體、高爾基體、核糖體、液泡、微體等超微結構)、根系代謝活性（根系中硝酸還原酶、谷氨醯胺合成酶、谷氨酸合成酶等氮代謝有關的主要酶類活性和根系傷流液中激素含量、離子濃度和根系分泌的有機酸含量等化學信號）的變化特徵和蛋白質表達及其與水稻植株氮素吸收利用的關係，觀察水分和氮、磷、鉀礦質營養、水氮耦合以及根系生長(活力)抑制物質硫化鈉和根系生長(活力)促進物質α-萘乙酸、精胺等化控物質對水稻根系代謝活性和氮素吸收利用的調節效應。揭示造成水稻(包括超級稻)氮素利用效率基因型差異的生理和分子機理，提出通過調節根系代謝活性來提高水稻氮素利用效率的技術途徑。
結題摘要
氮素是影響水稻產量的關鍵因子，構成水稻生產的重要部分。水稻根系既是水分和養分吸收的主要器官，又是多種激素、有機酸和胺基酸合成的重要場所，其形態和生理特性與地上部的生長發育、產量和品質形成均有密切關係。但是水根形態生理的變化及其與水稻氮肥利用效率的關係仍不十分清楚。本研究以氮肥利用效率差異較大的水稻品種以及中秈品種改良各階段有代表性的12個水稻品種（含超級稻品種）為材料，研究了氮肥利用效率不同的水稻品種根系形態生理的差異，並觀察了氮肥水平、水分管理、化控物質以及養分綜合管理對水稻產量、根系形態生理及氮肥利用率的調控作用。主要結果如下： （1）水稻產量對施氮量的反應存在明顯的品種間差異。秈稻天優華占、兩優培九和粳稻陵香優18、寧粳1號四個水稻品種在獲得最高產量(10.1~10.3 t hm-2)時，天優華占和陵香優18所需施氮量為242.5~255.5 kg hm-2，明顯低於兩優培九和寧粳1號的327.3~328.0 kg hm-2。天優華占和陵香優18的氮肥農學利用率和氮肥偏生產力均明顯高於兩優培九和寧粳1號，表明天優華占和陵香優18產量對氮肥的反應較兩優培九和寧粳1號敏感。 （2）在高產(10.5~10.9 t hm-2)條件下，天優華占和陵香優18主要生育期根系的重量、長度和總吸收表面積低於兩優培九和寧粳1號，而根系活躍吸收表面積及其占總吸收表面積的比例、根系傷流量以及根系活力則顯著高於兩優培九和寧粳1號。上述結果表明，通過栽培措施調控或選用根系活躍吸收表面積、根系傷流量和根系活力高的水稻品種將更有利於降低水稻施氮量和提高產量及氮肥利用效率。 （3）中秈品種改良明顯提高了水稻的產量，產量水平的提高主要得益於每穗粒數的大幅度增加。品種改良也提高了水稻氮肥的農學利用率，但氮肥吸收利用率並未有明顯提高。與半矮稈水稻品種相比，現代超級稻品種結實率低限制了其產量潛力的發揮和氮肥利用率的進一步提高。灌漿結實期超級稻品種根系氧化力和硝酸還原酶活性的快速下降可能是其結實率低和抽穗至成熟吸氮量較低的重要生理原因。 （4）氮肥水平、乾濕交替灌溉、化控物質噴施以及水分養分綜合管理對水稻產量、氮肥利用效率和根系形態生理均有明顯的調控作用。上述這些管理措施主要是影響了水稻的根重、根系氧化力和根系中細胞分裂素含量，從而影響地上部生長發育，進而影響產量形成和氮肥利用效率。
