Page 7 - 《华中农业大学学报》2025年第5期
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第44卷 第5期                          华  中   农   业  大   学  学   报                        Vol.44    No.5
               2025年    9月                   Journal  of  Huazhong  Agricultural  University     Sep. 2025，1~12

               马晓诺，侯星宇，蔡红梅.长江中下游主栽水稻氮高效品种筛选及其生理生化特征［J］.华中农业大学学报，2025，44（5）：1­12.
               DOI：10.13300/j.cnki.hnlkxb.2025.05.001

                    长江中下游主栽水稻氮高效品种筛选及其生理生化特征


                                                马晓诺，侯星宇，蔡红梅


                                             华中农业大学资源与环境学院，武汉 430070

                       摘要  为探究长江中下游主栽水稻品种氮高效的生理生化特征，以该地区 57份主栽水稻品种为试验材料，
                   通过营养液培养试验进行氮效率筛选；以筛选获得的氮高、低效品种为研究对象，结合营养液培养试验、土壤盆
                   栽试验和大田小区试验，分析两者在生长表型、产量形成、氮素吸收利用及其相关基因表达、酶活性及代谢产物
                   上的差异。结果显示，通过筛选确定氮高效品种为荃优丝苗（5#），氮低效品种为五优晶丝苗（8#）；无论在全氮
                   （+N）还是缺氮（−N）处理下，氮高效品种具有更加优良的根系构型和生物量，其株高、根长、根尖数、根系总表
                   面积和总体积、根和地上部干质量均显著高于氮低效品种；氮高效品种的有效穗数、穗长、千粒重、结实率和
                   籽粒产量均高于氮低效品种；氮高效品种对氮素的吸收利用显著优于氮低效品种，其根和地上部氮含量、氮累
                   积量、根系对 NO 3 和 NH 4 的吸收、氮素利用指数及在籽粒中的分配比例均显著高于氮低效品种；氮高效品
                                  −
                              15
                                         +
                                     15
                   种中大多数氮吸收转运和还原同化基因的表达水平显著高于氮低效品种；+N 条件下，氮高效品种根中硝酸
                   还原酶活性和地上部谷氨酸合酶活性、可溶性蛋白和糖的含量均显著高于氮低效品种。结果表明，优良的根
                   系构型、更强的氮素吸收能力、高效地向地上部转运并还原同化以及将更多的氮向籽粒分配是氮高效品种的
                   重要特征。
                       关键词  水稻； 氮利用效率； 氮吸收利用； 氮还原与同化； 根系构型； 基因表达； 酶活性； 产量
                       中图分类号  S511.103.7    文献标识码  A    文章编号  1000-2421（2025）05-0001-12

                   水稻是我国最重要的粮食作物之一，我国 60%                       养试验，从 101 份水稻品种中筛选出 16 份氮高效品
                                      ［1］
               以上的居民以稻米为口粮 。我国水稻常年种植面                           种和 24份氮低效品种；冯洋等          ［18］ 从 34份主推水稻品
                              2
               积约 3 000 万 hm ，占全国粮食种植面积的 24% 左                  种中筛选出 3 份氮高效品种（徽两优 6 号、广两优 35
                                                          ［2］
               右，稻谷总产约 2.1 亿 t，占粮食总产的 30% 左右 。 和天优华占）和 3 份氮低效品种（秀水 134、富稻 2 号
               据估算，到 2030 年，我国人口将突破 14.5 亿，粮食需                  和五丰优 7025）；余友玲等       ［19］ 通过盆栽试验，从 10 个
                           ［3］
               求将持续增长 。因此，粮食高产稳产是保障我国人                          超级稻和 10 个超高产籼稻品种中筛选出 6 份氮高效
               民生活、国家安全稳定的重要前提。                                 品种和 8份氮低效品种；吴子帅等            ［20］ 对 104份优质常
                   氮（N）是植物生长发育所必需的大量元素，是作                       规粳稻进行筛选，获得 16份氮高效品种。研究表明，
               物需求量最大的矿质元素，更是作物产量和品质的                           稻 米 产 量 形 成 与 植 株 对 氮 素 的 吸 收 利 用 密 切 相
               限 制 因 子 。 目 前 ，我 国 稻 田 的 氮 肥 利 用 率 仅 有           关 ［21］ 。相较于低效品种，氮高效品种具有较高的氮
               30%~50%，低于世界平均水平            ［4-6］ 。氮肥利用效率        素转运能力及氮素利用效率，在结实期具有更高的
               偏低易导致耕地土壤退化、水体富营养化、温室气体                          颖花数和结实率       ［22］ 。氮高效品种氮肥利用率可达到
               排放等问题，对我国生态环境、粮食安全和人体健康                          51% ，氮素转运效率高达 60%，稻米产量高于低效型
               造成了潜在的威胁         ［7-13］ 。水稻的氮素利用效率存在             品种 75%  ［23］ 。因此，农业生产上选用氮高效品种是
               显著的基因型差异         ［14-16］ 。近年来，国内相关学者对            提高作物氮素利用效率和粮食产量，同时保护生态
               多份水稻品种的氮素利用效率进行了分析和评估， 环境、节约经济成本的重要途径之一。
               筛选了一批氮高效品种。童汉华等                ［17］ 通过营养液培           本研究以 57份长江中下游地区主栽水稻品种为

               收稿日期： 2024 ­ 11 ­ 19
               基金项目：国家重点研发计划项目（2021YFD1901203）
               马晓诺， E-mail： 1683663913@qq.com
               通信作者： 蔡红梅，E-mail： caihongmei@mail.hzau.edu.cn
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