低温胁迫下甘氨酸替代铵态氮对玉米幼苗物质代谢影响
黑龙江省是我国第一大玉米生产和输出省份，黑龙江玉米生产形式不仅关系到本省经济社会发展，而且关系到全国粮食安全问题。在玉米生产苗期，低温冷害是主要影响玉米高产稳产的主要限制性因素之一。近些年来一些的研究表明，在玉米苗期适当施用有机氮肥能改善玉米幼苗在低温胁迫下的一系列生理反应，同时可促进玉米发育与生长。但不同研究因供试品种，培养条件不同结果难于比较，同时对于不同氮利用类基因型玉米在低温胁迫下，有机氮替代对缓解低温胁迫下玉米生理生化反应鲜见报道。因此，本研究以两种不同氮利用基因型玉米品种为试材，先玉335(氮低效型）和辽单565(氮高效型），在水培条件下，培养昼夜温度18℃/9℃,辐照强度4000lx，等铰态氮量不同比例甘氨酸替代铵态氮设计，2个基因型分别设置4种处理，分别为对照(CK)，甘氨酸0％+铵态氮100％);T1(甘氨酸20％+铵态氮80％);T2(甘氨酸40％+铵态氮60％);T3(甘氨酸60％+铰态氮40％);T4(甘氨酸80％+铵态氮20％),分别测定了玉米苗期形态特征，根系生理特征、根系碳氮代谢和荧光参数，主要研究结果如下: 1.在低温胁迫的条件下，低氮利用类型玉米先玉335根系中T2处理组（甘氨酸40％+铵态氮60％)根系形态最好，根系长度、表面积、体积、根尖数、根干重分别较CK组提高了5.40％、7.43％、20.73％,46.84％、30.07％。T4处理（甘氨酸80％+铵态氮20％)促进玉米地上部的生长效果最为显著。先玉335中T4处理玉米幼苗叶长、叶宽、叶面积、叶干重和叶鲜重分别比CK处理高94.38％、66.95％＞32.68％、8.86％和86.18％。辽单565中T4处理玉米幼苗叶长、叶宽、叶面积、叶干重和叶鲜重分别比CK处理高170.37％、176.18％、57.63％、35.00％和31.95％。在低温胁迫条件下，高氮利用类型玉米较低氮利用类型玉米玉米生长发育的更好。 2.低温胁迫条件下T2处理组（甘氨酸40％+铵态氮60％)促进根系生理特征效果显著，且综合来看在高氮利用类型中促进效果更好。在先玉335中根系伤流速度、根系活力、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积分别比CK处理高104.61％、18.88％,26.80％、24.76％。辽单565中根系伤流速度、根系活力、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积分别比CK处理高6.54°/。、136.66％、16.85％、188.59％。在两种基因型玉米中甘氨酸替代无机氮可以促进作物的光合作用及叶片中的各种代谢过程。在先玉335中T1处理组（甘氨酸20％+铵态氮80％)荧光参数数值高qL、qP、d＞PSII比CK组高57.33％、38.60％、32.61％。在辽单565T2处理组（甘氨酸40％+铵态氮60％)qL、qP、OPSII的数值比CK组高56.55％、30.13％、30.24％。 3.T2处理组（甘氨酸40％十铵态氮60％)和T4(甘氨酸80％+铵态氮20％)处理组可以缓解低温对于玉米造成的损伤，显著影响玉米碳氮代谢过程，且在高氮利用类型玉米中促进效果更强。先玉335的T2处理的玉米幼苗根部铵态氮、全氮、可溶性糖、谷丙转氨酶、全磷含量比CK高551.46％、25.74％、21.39％、35.32％、10.99％。地上部铵态氮、全氮、可溶性糖、谷丙转氨酶、全磷含量比CK高281.43％、38.15％、31.45％、115.76％、55.82％。辽单565的T2处理的玉米幼苗根部铵态氮、全氮、可溶性糖、谷丙转氨酶、全磷含量比CK高74.3，％、37.41％、33.48％、103.60％、18.66％。地上部垵态氮、全氮、可溶性糖、谷丙转氨酷、全磷含量比CK高551.46％、46.20％、5.30％、154.21％、44.23％。先玉335的T4处理组根部谷草转氨酶、可溶性蛋白、还原糖比CK高563.05％、93.27％、142.38％。地上部谷草转氨嗨、谷氨醜胺合成酶、还原糖比CK高233.68％、346.34％、165.90％。辽单565T4处理组根部谷草转氨酶、可溶性蛋白、还原糖、全磷、全钾比CK高1186.81％、112.87％、392.75％、52.23％、52.43％。辽单565的T4处理组地上部谷草转氨酶、还原糖、全磯、全钾比CK高563.57％、269.64％、62.96％、44.61％。在玉米地上部中NR和GS活性呈显著性负相关，GS和硝态氮含量呈显著性负相关，和铵态氮含量呈显著性正相关。按态氣和硝态氮含量呈极显著性负相关。在玉米根系中GS和GPT的活性有显著正相关性，NR活性和硝态氮含量有显著正相关性，NR和铵态氮含量、GS和硝态氮含量呈负相关。在玉米地上部干重与可溶性蛋白含量呈极显著正相关。在根部干重与还原糖含量呈显著性正相关，可溶性蛋白与还原糖含量呈显著性正相关。因此在添加部分甘氨酸可以促进玉米体内碳氮代谢、促进铵态氮的积累降低硝态氮的积累、提高玉米可溶性糖、可溶性蛋白含量、提高玉米品质。 4.在T2处理组（甘氨酸40％+铰态氮60％)可以促进全氮和全磷含量且在高氮利用类型玉米中促进效果更强。而高氮利用类型玉米中T4(甘氨酸80％+铵态氮20％)处理组升高全磷和全钾的含量。先玉335的T2处理的玉米幼苗根部全氮、全磷含量比CK高25.74％、10.99％。地上部全氮、全磷含量比CK高38.15％、55.82％。辽单565的T2处理的玉米幼苗根部全氮、全磷含量比CK高37.41％、18.66％。地上部全氮、全磷含量比CK高46.20％、44.23％。在高氮利用类型玉米中辽单565的T4处理组中根部全磷、全钾比CK高52.23％、52.43％。辽单565T4处理组地上部全磷、全钾比CK高62.96％、44.61％。因此在低温胁迫条件下，甘氨酸替代无机态氮可以促进玉米氮磷钾元素含量。 综上所述，本试验研究条件下表明、在低温胁迫条件下T2处理组（甘氨酸40％+铰态氮60％)对玉米幼苗根系活力、碳氮代谢光合作用有促进效果，为玉米生长发育吸收大量养分。T4(甘氨酸80％+铵态氮20％)处理组对玉米幼苗地上部发育情况及可溶性蛋白积累提高作物品质。因此适量的甘氨酸替代无机态氮可以在农业生产中缓解低温胁迫对玉米造成的损伤，改善玉米苗期形态特征，从而促进养分在玉米体内的代谢过程、为玉米生产后期提供基础。不同玉米基因型缓解程度也不同。
玉米;铵态氮;硝态氮;低温胁迫;甘氨酸
东北农业大学
硕士
农业资源利用
张迪;梁娟
2022
中文
S513
2022-11-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）