水稻分蘖期干物质积累对大气CO2浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制

文献类型： 中文期刊

第一作者： 贺江

作者： 贺江;丁颖;娄向弟;姬东玲;张向向;王永慧;张伟杨;王志琴;王伟露;杨建昌

作者机构：

关键词： 水稻;CO2浓度升高;根系形态;细胞分裂素;光合作用;干物质生产

期刊名称： 中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2023 年 006 期

页码： 1045-1060

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】探究不同类型水稻品种物质生产响应大气CO2浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制。【方法】以产量和物质生产对CO2浓度升高响应有明显差异的水稻品种两优培九（LY）和南粳9108（NJ）为材料，在人工气候室进行水培试验。分别设置对照CO2浓度(A-CO2,400μmol·mol-1)和CO2浓度升高(E-CO2,600μmol·mol-1)两个CO2处理，高氮(HN,1.25 mmol·L-1 NH4NO3)和低氮(LN,0.25 mmol·L-1 NH4NO3)两个氮水平。分析CO2浓度升高对不同水稻品种根系形态与生理活性、叶片和根系中细胞分裂素（CTKs）含量、氮素同化酶活性、叶片生理特性、光合参数以及干物质积累的影响差异。【结果】（1）E-CO2显著增加了LY总冠根数、总根长（LN水平除外）、总根表面积和平均直径，提高其根系呼吸速率和维持较高的根系氧化力，而对NJ无显著影响或表现相反；（2）无论氮水平如何，E-CO2显著提高了LY叶片和根系CTKs含量，但显著降低了HN水平下NJ根系中玉米素核苷（ZR）含量；（3）在LN水平下，E-CO2显著提高了LY叶片GOGAT、GDH活性，显著降低了NJ叶片NR活性。在HN水平下，LY氮同化酶活性在E-CO2条件下都表现为提高，NJ仅NR活性提高；（4）在LN水平下，E-CO2使得LY和NJ净光合速率（Pn）分别提高了28.0%和29.4%。在HN水平下，两品种分别提高了41.0%和28.1%。LY光合响应大幅度提高归因于叶片最大羧化效率(Vc,max)、最大光合电子传递效率(Jmax)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶（Rubisco）含量、叶绿素含量、叶片氮含量等显著提高；（5）E-CO2显著增加了不同氮水平下LY单株叶面积，对NJ无显著影响；（6）E-CO2显著增加了LY各器官及总生物量，且HN水平增幅明显大于LN水平。E-CO2并未显著影响不同氮水平下NJ的总生物量，显著降低了HN水平下NJ地下部生物量（-16.7%）。【结论】无论在HN还是LN水平下，LY物质生产和生理特征对E-CO2的响应幅度与NJ相比更高。生育前期LY较优的根系形态性状和根系活力、较高的CTKs含量、较强的氮素同化能力、较大的绿叶面积以及光合响应能力是其干物质生产对E-CO2响应幅度较高的重要原因。

分类号： S511

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