高铵胁迫对小麦幼苗生长的影响及其生理基础

【摘要】NH4+是作物直接吸收利用的重要氮素形态之一,土壤中适量的NH4+可有效提高作物氮素利用效率,并可减少大量施用硝态氮肥所带来的氮肥损失,但土壤中过高的NH4+会对作物的生长产生不利影响。小麦作为旱生作物对于高铵胁迫更为敏感。小麦苗期大量施用氮肥导致土壤中一段时间内可存在局部的高铵库,对小麦的生长发育和根系建成具有重要的影响。因此探究高铵胁迫对小麦幼苗生长的影响及生理响应机理对于筛选耐高铵品种及栽培管理具有重要的意义。本研究采用水培试验,研究了34个小麦品种对高NH4+胁迫的响应的差异,筛选出对高铵敏感性存在明显差异小麦品种,深入研究了高铵胁迫对小麦幼苗生长的影响及其生理基础。主要研究结果如下：1.高铵胁迫下34个小麦品种幼苗生长存在明显的基因型差异。与硝酸根.营养相比,高铵处理下小麦幼苗的株高、叶面积、茎蘖数、次生根数、总根长、根表面积、根体积、地上部干重、根系干重、植株干重显著降低,但对初生根数和叶绿素含量无显著影响。基于耐铵指数分析表明,小麦幼苗的相对总根长、根表面积、根体积、地上部干重、根系干重、植株干重在品种间差异显著。通过主成分分析和相关分析发现,相对地上部干重和相对根表面积可作为主要耐高铵筛选指标。并通过系统聚类将34个小麦品种分为耐高铵型、中间型和高铵敏感型。2.以2个对高铵胁迫响应差异的小麦品种烟农19(耐高铵型)和郑引1号(高铵敏感型)为材料,采用水培试验研究了高铵胁迫对小麦幼苗生长、光合特性的影响。研究表明高铵胁迫下烟农19小麦幼苗的叶面积、茎蘖数、次生根数、总根长、根表面积、根体积、地上部干重、根系干重的受抑制程度显著低于郑引1号。高铵胁迫降低了小麦幼苗光合速率、气孔导度、蒸腾速率、实际光量子效率(FPSII)和最大光能转化效率(Fv/Fm),但提高了初始荧光值(Fo)。与郑引1号相比,耐铵品种烟农19光合性能的受抑制程度较低。高铵胁迫下郑引1号叶片02.ˉ含量显著高于烟农19,而POD和SOD活性高于郑引1号,表明烟农19膜透性的伤害程度较郑引1号低,有利于缓解高铵胁迫对光合作用的抑制。3.高铵胁迫下了小麦幼苗全氮、可溶性蛋白质和游离氨基酸含量升高。与郑引1号相比,烟农19的游离氨基酸含量和叶片GS活性增加幅度显著高于郑引1号,而全氮含量增幅较小,表明耐高铵品种具有更强的铵同化能力。高铵胁迫显著增加了小麦幼苗各器官NH4+含量,尤其是根系NH4+含量增加最为显著,但耐高铵品种烟农19叶片和根系的NH4+含量显著低于郑引1号。说明耐高铵品种烟农19通过提高NH4+同化能力来降低植株体内NH4+含量,从而更能适应高铵胁迫。高铵胁迫前期显著抑制了小麦幼苗钾吸收能力,小麦幼苗钾含量较低。而烟农19钾氮比比郑引1号更为均衡,可以缓解高铵胁迫。高铵胁迫促进了小麦对P的吸收,但品种间差异不显著。综上所述,高铵胁迫显著抑制了敏感型小麦的根系和地上部生长,但对耐铵品种的影响较小。高铵胁迫下耐铵品种的光合速率、实际光量子效率(ΦPSLL)和最大光能转化效率(Fv/Fm)受抑程度低,且SOD和POD酶活性较高,缓解高铵胁迫下光合速率的下降。此外,耐铵小麦品种幼苗体内NH4+含量较小,根部钾氮更均衡,在一定程度上缓解了高铵带来的胁迫。
【作者】李春顺；
【导师】戴廷波；
【作者基本信息】南京农业大学，作物栽培学与耕作学，2013，硕士
【关键词】高铵胁迫；小麦；生长；生理基础；

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