Page 9 - 《华中农业大学学报》2025年第5期

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 3

获得的氮高效品种荃优丝苗（5#）和氮低效品种五优 1.4 大田小区试验
晶丝苗（8#）为研究材料，于 2023 年 6−7 月在湖北省 以氮高效品种荃优丝苗（5#）和氮低效品种五优
武汉市华中农业大学试验基地开展营养液培养试 晶丝苗（8#）为研究材料，于 2024 年 5−9 月在湖北省
验。荃优丝苗（5#）和五优晶丝苗（8#）种子经浸种、 武汉市蔡甸区螺丝岗村试验基地开展大田小区试
催芽后播于育苗板上。待幼苗长至 2 叶 1 心，移栽至 验。试验地土壤基础理化性质为：pH值 5.33，有机质
全氮（+N： 1×N，2.88 mmol/L）和缺氮（−N： 1/15 含量 19.34 g/kg，碱解氮含量 227.04 mg/kg，有效磷
N，0.19 mmol/L）条件下生长 20 d。培养盒体积为 含量 2.02 mg/kg，速效钾含量 57.08 mg/kg。试验设
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30 L，每个品种种植 6个重复，每个重复 3株，每隔 3 d 置 3 个施氮水平（低氮 LN：0 kg/hm ，中氮 NN：112.5
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更换 1次营养液。取样前测定水稻株高和根长、扫描 kg/hm ，高氮 HN：225 kg/hm ）和 3个种植密度（低密
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根系构型。取样时用纯水冲洗根部 3遍，分别收获根 度 M1：10.5 万株/hm ，中密度 M2：16.5 万株/hm ，高
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和地上部。其中 3个重复的样品经烘干、称质量后测 密度 M3：30 万株/hm ）的交互处理，每个小区为 20
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定氮含量；另外 3 个重复收获鲜样后置于−80 ℃保 m ，设 3 个重复。施用氮肥为尿素（含 N 46.4%），按
存，用于基因表达、酶活性和氮同化产物的测定。 上述 3 个水平施用；磷肥为过磷酸钙（含 P 2 O 5 12%），
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3） N 示踪试验。将筛选获得的氮高效品种荃 施用量（ P 2 O 5 ）为 45 kg /hm ；钾肥为氯化钾（含 K 2 O
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60 %），施用量（K 2 O）为 90 kg /hm ；氮肥按基肥∶分
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优丝苗（5#）和氮低效品种五优晶丝苗（8#）为研究材
蘖肥∶穗肥=6∶2∶2（质量比）施用，磷肥作基肥 1次施
料，于 2023 年 6−7 月在湖北省武汉市华中农业大学
用，钾肥按基肥∶穗肥=7∶3（质量比）施用。待水稻
试验基地开展营养液培养试验。荃优丝苗（5#）和五
生长至成熟期，收获种子，测定籽粒产量。
优晶丝苗（8#）种子经浸种、催芽后播于育苗板上。
1.5 分析测定方法
待幼苗长至 2 叶 1 心，移栽至全氮（+N： 1×N，2.88
1）根系构型扫描。使用根系扫描仪（Epson Per­
mmol/L）条件下生长。培养盒体积为 30 L，每个品
fection V700 Photo）对水稻根系进行扫描分析。
种种植 3 个重复，每个重复 2 株，每隔 3 d 更换 1 次营
2）氮含量测定。参照文献［25］对烘干的样品进
养液。14 d 后，将之进行氮饥饿处理 3 d，再分别用
行消化，使用流动注射分析仪（FIAstar 5000，Swe­
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1.44 mmol/L 的 NH 4 NO 3 和 NH 4 NO 3 处理 1 h。取
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den）测定氮含量，参照文献［26］和［27］计算氮积累
样时用纯水冲洗根部 3遍，收获植株后烘干、称质量，
量、氮利用指数、根系对氮的吸收能力和氮在各部位
用于 N 含量的测定，并计算植株对 N 的吸收量
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的分配比例。 N 同位素使用元素分析仪-稳定同位
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（ N含量与干质量的乘积）。
15
素 比 例 质 谱 仪（Elementar Vario PYRO cube and
1.3 土壤盆栽试验
Isoprime100，Isoprime Ltd.）进行测定，并计算植株
以氮高效品种荃优丝苗（5#）和氮低效品种五优
15
15
−
对 NO 3 和 NH 4 的吸收量。
+
晶丝苗（8#）为研究材料，于 2023 年 5−9 月在湖北省
3）基因表达分析。参照 TRIZOL（Invitrogen）产
武汉市华中农业大学试验基地开展土壤盆栽试验。 ®
品说明书对新鲜样品提取总 RNA，采用 Hifair Ⅱ
所用土壤基础理化性质为：pH 值 6.0，有机质含量
1st Strand cDNA 试剂盒（翊圣生物，上海）进行反转
8.65 g/kg，全 氮 含 量 0.8 g/kg，有 效 磷 含 量 8.4 ®
录 获 得 cDNA，以 cDNA 为 模 板 通 过 Hifair qPCR
mg/kg，速效钾含量 59 mg/kg。试验使用 20 L 桶，每 SYBR Green Master Mix 试剂盒（翊圣生物，上海）在
桶 装 入 15 kg 风 干 后 的 土 壤 。 正 常 施 肥 量 是 定量 PCR 仪（Applied Biosystems Quantstudio TM）
N 0.2 g/kg、P 2 O 5 0.15 g/kg 和 K 2 O 0.2 g/kg，肥料种 上进行荧光定量 PCR 反应。用于 PCR 扩增的引物
类 分 别 为 尿 素（含 N 46.4%）、过 磷 酸 钙（含 P 2 O 5 序列见表 2。扩增完成后，以 OsUbiquitin 为内参对
12%）和氯化钾（含 K 2 O 60%）。磷肥和钾肥在插秧 数据进行平衡化，通过 2 -△△Ct 法计算基因相对表达
前施入土壤并搅拌均匀，氮肥按照基肥追肥比 2∶1施 水平。
用，追肥在移栽约 14 d 后施入。试验设置正常施肥 4）酶活性测定。参照产品说明书，分别使用 So­
（+N）和不施氮肥（−N）处理，每个处理种植 6桶，每 larbio 生物公司的硝酸还原酶活性检测试剂盒、谷氨
个品种种植 3 桶，每桶种植 1 株。待水稻生长至成熟 酰胺合成酶活性检测试剂盒和谷氨酸合成酶活性检
期，测量株高，收获秸秆，考察产量及构成因子，晾干 测试剂盒对新鲜样品中硝酸还原酶活性、谷氨酰胺
称质量后测定叶片、节、节间和籽粒氮含量。 合成酶活性和谷氨酸合成酶活性进行测定。