Page 15 - 《华中农业大学学报》2025年第5期
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第 5 期                马晓诺 等：长江中下游主栽水稻氮高效品种筛选及其生理生化特征                                         9

               3 讨       论                                      双亲和硝酸盐转运蛋白          ［41-43］ 。水稻铵转运蛋白具有
                                                                3个家族，包括AMT1、AMT2和AMT3，其中AMT1
                   针对我国水稻生产中氮肥施用量过高而利用效
                                                                                                +
                                                                家族属于高亲和铵转运蛋白，在 NH 4 吸收及从根向
               率较低的问题，选用氮高效品种是减少氮肥施用、保
                                                                地上部运输过程中具有重要功能              ［34， 44］ 。本研究结果
               障粮食安全、减少环境污染的重要途径之一。本研
                                                                显示，氮高效品种（5#）根和地上部大部分 OsNRTs
               究对 57份长江中下游地区主栽水稻品种进行了氮效
                                                                和 OsAMTs 基因的表达水平高于氮低效品种（8#），
               率筛选，并以筛选获得的高、低效品种为材料，探究
                                                                这有利于高效品种根系吸收更多的氮素，并及时向
               了氮高效生理生化特征。结果显示，无论在+N还是
                                                                地上部生长中心运输，有利于植株生长发育。此外，
               −N 处理下，氮高效品种（5#）的生长表型、根系构
                                                                本研究结果显示，+N 处理下，氮高效品种（5#）根中
               型、对氮素的吸收利用及产量形成均优于低效品种
                                                                OsNRT1.1A 和 OsNRT1.1B 基因的表达水平显著低
              （8#）。前人研究表明，氮高效基因型具有较高的生
                                                                于氮低效品种（8#）。我们推测，OsNRT1.1A 和 Os⁃
               物量、颖花数、结实率、籽粒产量以及氮素吸收、转运
                                                                NRT1.1B 基因表达水平的降低可能是由高效品种中
               和利用效率     ［17， 22-23］ 。在本研究中，相较于氮低效品
                                                                较高水平的NO 3 含量而导致的反馈调控引起的。
                                                                              −
               种（8#），氮高效品种（5#）也表现为更高的生物量、结
                                                                                        −
                                                                    被根系吸收进入的 NO 3 会经过 NR 和 NiR 还原
               实率、千粒重、有效穗数、籽粒产量、氮吸收量及氮利
                                                                成 NH 4 ，NH 4 进一步通过 GS/GOGAT 循环同化
                                                                      +
                                                                            +
               用指数。
                                                                合成氨基酸和蛋白质等有机氮化合物，参与植物光
                   根系是植物吸水吸肥的主要器官，植株的生长
                                                                合作用、呼吸作用、信号传递等生物过程                ［45-50］ 。本研
               发育和代谢活动均离不开根系。根系形态包括根
                                                                究结果显示，氮高效品种（5#）根和地上部 OsNR1、
               长、根系表面积、根系体积、直径、根尖数、根干质量
                                                                OsNR2 和 OsNiR1 基 因 以 及 地 上 部 OsGS1.2、
               等，与养分吸收效率有着密切关系。相关研究表明，
                                                                OsGS2、OsFd-GOGAT 和 OsNADH-GOGAT 基 因
               水稻根系形态特征与氮素吸收和累积之间具有较高
                                                                的表达水平显著高于氮低效品种（8#）；氮高效品种
               的相关性，分布广且深的根系拥有较大的吸收面积
                                                               （5#）根中 NR活性和地上部 GOGAT活性、根和地上
               和体积，有利于吸收分布在土壤中的氮素                   ［28-33］ 。本
                                                                部可溶性蛋白和可溶性糖含量均高于氮低效品种
               研究显示，氮高效品种（5#）的根长、根尖数、根系表
                                                               （8#）。可见，氮高效品种可将根系从环境中吸收的
               面积和体积、根干质量均显著高于氮低效品种（8#）；
                                                                NO 3 快速高效地还原和同化，同时可将 NO 3 和同
                                                                   −
                                                                                                        −
               同时，氮高效品种（5#）根和地上部的氮含量、氮积累
                                                                化产物（比如酰胺）迅速向地上部转运，并在地上部
               量、根系对氮的吸收能力和氮利用指数均显著高于
                                                                被高效同化合成蛋白质，有利于植株生长发育。
               氮低效品种（8#）。 N 同位素示踪试验结果进一步
                                15
                                                  −
               证实，氮高效品种（5#）对硝态氮（NO 3 ）和铵态氮
              （NH 4 ）的吸收均显著高于氮低效品种（8#）。可见，                      参考文献References
                    +
               氮高效品种具有优良的根系构型，有利于植株从生                          ［1］ 严如玉，甘国渝，赵希梅，等 . 我国水稻优势产区生产格局及
               存环境中吸收更多的氮素用于生长发育。此外，本                               施肥现状研究［J］. 中国稻米，2023，29（3）：1-8.YAN R Y，
               研究发现在成熟期氮高效品种（5#）中氮素在籽粒中                             GAN G Y，ZHAO X M，et al.Study on the production pattern
               的分配比例显著高于氮低效品种（8#），由此推断，大                            and fertilization status of rice dominant production areas in Chi­
               量地将氮素向籽粒分配是氮高效品种产量提升的一                               na［J］.China rice，2023，29（3）：1-8 （in Chinese with English
                                                                    abstract）.
               个重要原因。
                                                               ［2］ 梁玉刚，李静怡，周晶，等 . 中国水稻栽培技术的演变与展望
                   植 物 根 系 从 生 存 环 境 中 吸 收 的 氮 素 主 要 是              ［J］. 作物研究，2022，36（2）：180-188.LIANG Y G，LI J Y，
               NO 3 和 NH 4 ，氮素被根系吸收后向地上部转运并                         ZHOU J，et al.Evolution and prospect of rice cultivation tech­
                   −
                          +
               向新生部位分配，这个过程主要由定位于质膜上的                               nology in China［J］.Crop research，2022，36（2）：180-188 （in
               硝酸盐转运蛋白（NRT）和铵转运蛋白（AMT）参                             Chinese with English abstract）.
               与 ［34-38］ 。在水稻中，OsNRT1 是低亲和硝酸盐转运                ［3］ 赵凌，赵春芳，周丽慧，等.中国水稻生产现状与发展趋势［J］.
                                                                    江苏农业科学，2015，43（10）：105-107.ZHAO L，ZHAO C
               蛋白，其中已被报道功能明确的有 OsNRT1.1A 和
                                                                    F，ZHOU L H，et al.Current situation and development trend
               OsNRT1.1B  ［39-40］  ；OsNRT2.1、OsNRT2.2 和 Os­         of  rice  production  in  China［J］. Jiangsu  agricultural  sciences，
               NRT2.3 是高亲和硝酸盐转运蛋白，OsNRT2.4 则是                       2015，43（10）：105-107 （in Chinese）.
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