水稻葉色變化的生理機制及其氮素調控研究.pdf

1、氮素是植株生長所需的大量營養(yǎng)元素，葉色診斷是進行合理施肥的重要調控手段之一。氮素是影響葉色變化的最重要的營養(yǎng)元素，而氮素調控葉色變化的生理機制尚不明確?；诖?，本實驗在2005-2007年三年在水培的條件下開展。采用兩個供試水稻品種：粳稻豫粳6號和秈稻兩優(yōu)培九。設置四個不同氮素濃度處理，分別為：生育期無添加氮素的處理，生育期一直維持40mg/L氮素濃度和維持80mg/L氮素濃度的處理，生育期氮素濃度持續(xù)變化的處理。研究了水稻地上部冠層葉

2、色黑黃變化的規(guī)律及根系氮素吸收與葉色值之間的關系，葉色黑黃變化與葉片碳(SS、SPS)、氮(GS、GOGAT)代謝酶之間的關系，以及在不同的生育時期，無氮素處理的水稻植株添加氮素處理后葉色的變化及葉片中碳、氮代謝酶活性的變化。初步結果如下： 1. 即使是無外加氮素的處理，水稻冠層葉色也有明顯的黑黃變化。同一品種不同氮素濃度處理生育期冠層葉色深淺有明顯差異，隨氮素濃度的增加，生育期冠層葉片的葉色值變大，同期不同處理的葉色值表現(xiàn)為：

3、0處理<變氮素處理≤40處理<80處理。說明，水稻葉色黑黃變化是一個受內生節(jié)奏制約的生物學過程，氮素濃度對葉色深淺具有一定的調節(jié)作用，但不能改變其黑黃變化節(jié)奏。 2. 兩品種40mg/L和80mg/L處理的氮素吸收速率變化趨勢相似，均表現(xiàn)為移栽至分蘗初持續(xù)升高，隨后至孕穗期保持相對的穩(wěn)定，期間略有起伏，穗抽出后氮素吸收速率下降。兩品種變氮素處理的氮素吸收速率隨營養(yǎng)液中氮素濃度的高低呈現(xiàn)相應的變化。兩品種40mg/L和80mg/L

4、處理葉色值在分蘗初期也表現(xiàn)為隨氮素處理時間的延長而逐步升高的趨勢。分蘗中期至抽穗，冠層葉色保持相對穩(wěn)定且不同葉位之間相差不大，抽穗后葉色值逐步下降。兩品種變氮素處理生育期葉色值在分蘗初期也表現(xiàn)為隨氮素處理時間的延長而逐步升高的趨勢。分蘗中期至抽穗，冠層葉色隨氮素濃度及生育期的推進有明顯的深淺差異。兩品種不同處理冠層的葉色值受根系兩周前氮素吸收速率的調控。變氮素處理在生育期氮肥不足的條件下，頂部三張葉片的葉色值與根系的氮素吸收速率呈顯著或

5、極顯著的正相關。常規(guī)施肥及過量施肥條件下，下部頂三、頂四葉的葉色值與根系的氮素吸收速率呈顯著的正相關。即氮素不足時頂部葉片葉色值對氮素比較敏感，氮素充足及過量條件下，下部葉的葉色值對氮素的吸收更敏感。 3.兩品種無氮肥處理根系的GS活性隨生育期的變化較小，豫粳6號有外加氮素的處理，根系中的GS活性在分蘗中期變化活躍，不同處理均有酶活性的峰值出現(xiàn)。拔節(jié)期保持相對穩(wěn)定，孕穗至抽穗期，不同處理根系的GS也出現(xiàn)一峰值。兩優(yōu)培九變化趨勢與

6、之一致。同一品種不同處理之間根系的GOGAT活性變化趨勢基本一致，分別在分蘗盛期，拔節(jié)初期和孕穗其出現(xiàn)酶活性的峰值，兩優(yōu)培九在第二個酶活性的峰值出現(xiàn)時間較豫粳6號提前一周。兩品種無氮肥處理葉片中GS活性變化趨勢相似，酶活性峰值出現(xiàn)時間分別在分蘗中期(7月13日)、分蘗末期(7月27日)和孕穗期(8月24日)。有外加氮素的處理，同一處理品種之間酶活性變化趨勢相似，不同處理葉片的GS活性峰值出現(xiàn)時間也基本在分蘗中期(7月13日)、分蘗末或拔

7、節(jié)初(7月27日或8月3日)、孕穗期((8月24日)。通過相關分析可以看出，兩品種除無氮肥處理根系的GS活性與2周后葉片中的GS活性之間呈極顯著正相關外，不同氮素濃度處理葉片氮代謝酶(GS、GOGAT)與同一時間根系中相同酶活性之間呈極顯著的正相關關系，即隨生育期的變化趨勢一致。說明葉片、根系的氮代謝酶活性高低變化存在同步性。兩品種不同處理根系的氮素代謝酶活性均受其1周前根系中氮素吸收速率的影響，而葉片中葉色值與1周前氮代謝的酶活性關系

8、密切。也就是說，根系的吸收的氮素需要在約2周之后才能轉化為葉綠素在地上部的葉色中表現(xiàn)出來，與前人所得的葉色值與兩周前的氮素吸收速率早顯著正相關的結論一致。粳稻品種之間葉色值與酶活性之間表現(xiàn)為顯著的正相關關系，秈稻品種則表現(xiàn)為負相關。 4.豫粳6號生育期不同處理SS活性變化趨勢相似，SS活性峰值的出現(xiàn)時間與相應處理SPAD峰值的出現(xiàn)時間基本一致。兩優(yōu)培九不同處理生育期SS活性也基本均有三個峰值出現(xiàn)，與葉片中葉色峰值的出現(xiàn)時間略有差

9、異。豫粳6號40mg/L氮素處理生育期SPS活性有三個峰值出現(xiàn)，與相應葉色值的出現(xiàn)時間一致，其它三個處理生育期僅有兩個明顯的SPS活性峰值出現(xiàn)，分蘗期無明顯的SPS活性峰值，其后兩個峰值的出現(xiàn)時間與葉色峰值出現(xiàn)時間一致。兩品種不同處理葉片的葉色值受葉片中的SS及SPS活性的影響。豫粳6號不同氮素處理葉片的葉色值與當周的SS和SPS活性之間呈顯著正相關關系，兩優(yōu)培九則表現(xiàn)為葉色值與1周前的SS活性之間呈顯著的負相關，與2周前的SPS活性之

10、間也呈顯著、極顯著的正相關關系。 5.兩品種無氮肥條件下生長的稻株，在不同生育期追施氮素后化趨勢表現(xiàn)一致，均表現(xiàn)為隨氮素處理時間的延長逐步升高的趨勢。同期處理葉片中的氮代謝酶活性品種之間差異主要表現(xiàn)在孕穗前。分蘗前中期，豫粳6號的GS活性均表現(xiàn)為單峰曲線，而兩優(yōu)培九在分蘗初GS活性表現(xiàn)為隨處理時間的延長逐步上升的趨勢，在分蘗中期則逐步下降。孕穗期，兩品種GS活性變化趨勢表現(xiàn)一致，均表現(xiàn)為隨氮素處理時間的延長而逐步升高的趨勢。豫粳

11、6號GOGAT活性在分蘗初隨氮素處理時間延長表現(xiàn)為近“V”字型，兩優(yōu)培九則表現(xiàn)為持續(xù)升高的趨勢。分蘗中期和拔節(jié)初兩品種氮代謝酶活性變化趨勢相似。孕穗期均表現(xiàn)為單峰曲線，豫粳6號峰值出現(xiàn)時間較兩優(yōu)培九提前3天。兩品種分蘗及拔節(jié)期處理的SS及SPS活性的變化趨勢基本保持一致。孕穗期，豫粳6號的SPS及兩優(yōu)培九SS活性均表現(xiàn)為隨氮素處理時間的延長而逐步升高的變化趨勢。豫粳6號的SS及兩優(yōu)培九在SPS活性均表為在氮素處理的12日達到最大而后下降