1、天道酬勤研究选择耐低氮才能强和氮效率高的作物基因型研究选择耐低氮才能强和氮效率高的作物基因型 本文关键词：才能强，作物，选择，基因型，研究研究选择耐低氮才能强和氮效率高的作物基因型 本文简介：选择耐低氮才能强、氮效率高的作物基因型是提高氮素利用效率，节约矿质营养资源，减少环境污染的一种有效途径。本文通过阐述作物耐低氮性和氮效率的概念、选择时期、评价指标，分析两者的异同点，觉察作物耐低氮性和氮效率两者评价的指标和时期根本类似。同时，比拟了氮素营养划分的不同类型，认为将不同基因型划分成研究选择耐低氮才能强和氮效率高的作物基因型 本文内容：选择耐低氮才能强、氮效率高的作物基因型是提高氮素利用效率，
2、节约矿质营养资源， 减少环境污染的一种有效途径。本文通过阐述作物耐低氮性和氮效率的概念、选择时期、评价指标， 分析两者的异同点， 觉察作物耐低氮性和氮效率两者评价的指标和时期根本类似。同时， 比拟了氮素营养划分的不同类型， 认为将不同基因型划分成低效不响应型、低效响应型、高效不响应型、高效响应型更合理， 能更明晰表现出不同品种对氮素的利用情况。合理、全面评价作物不同基因型对氮素的利用情况， 加强对作物耐低氮性和氮效率的生理机制和分子生物学机理研究， 关于作物育种、栽培及开展节约高效的绿色农业具有重要意义。关键词：作物； 耐低氮性； 氮效率；Research Progress on Low Ni
3、trogen Tolerance and Nitrogen Efficiency in Crop PlantsAbstract:Screening of crop genotypes with strong tolerance to low nitrogen （TLN） and high nitrogen efficiency （HNE） is an effective way to improve nitrogen use efficiency, save mineral resources and reduce environmental pollution. This paper dis
4、cussed the concepts, screening periods, evaluation indicators of crop tolerance to low nitrogen and nitrogen efficiency, analyzed the similarities and differences between the TLN and HNE. The results showed that the evaluation index and screening period of low nitrogen resistance and nitrogen effici
5、ency was basically similar. Through compared with the different types of nitrogen nutrition pision, it was reasonably concluded that different varieties pided into inefficient nonresponder, inefficient responder, efficient nonresponder and efficient responder, which could clearly show the different
6、crop genotypes nitrogen use efficiency situation. Reasonable and comprehensive evaluating the nitrogen utilization in different crop genotypes, strengthen the physiological and molecular biological mechanism of crop low nitrogen tolerance and nitrogen efficiency will make a big impact to crop breedi
7、ng, cultivation and the development of efficient green agriculture.Keyword:crop; resistance to low nitrogen; nitrogen efficiency;氮素是阻碍作物生长发育、产量及质量构成的重要营养元素1-4, 也是土壤中易被耗尽的元素5.从绿色革命开场， 工业合成的氮肥对提高作物消费力起着重要作用， 在一定程度上缓解了由于全球人口增长引发的粮食平安征询题6.每年的氮肥施用量在不断增长， 但氮肥利用效率逐步降低7, 据统计氮肥施入土壤后， 仅有30%35%被作物吸收8.大量投入昂贵的化石
8、能源肥料， 不仅造成资源浪费， 经济效益降低， 还导致农田生态系统遭到污染和破坏9-10.我国是农业大国， 耕地面积位居世界前列， 氮肥投入也在逐年递增， 但氮肥利用率低于世界平均水平11-12.因而， 选育氮高效或耐低氮的作物品种， 对减少氮肥投入量， 维持作物产量稳定13, 开展节约高效、环境友好型农业具有重要意义14.不同作物、同一作物不同品种间的耐低氮才能和氮效率存在一定差异15-17, 通过选育高产优质的耐低氮、氮效率高的作物品种， 充分挖掘作物本身的基因潜力， 是提高氮素利用效率的有效途径。自20世纪30年代Harvey18初次报道不同玉米品种在氮素营养上存在差异， 截至目前， 对
9、不同作物品种氮素利用差异的研究已在水稻19-20、小麦21、玉米22-23、烟草24、油菜25-26、大麦27等多种农作物上开展。目前， 对同一作物不同品种选择氮素高效利用的研究主要集中在耐低氮性和氮效率两方面， 而关于耐低氮性和氮效率的异同点的研究尚鲜见报道。本文通过对作物的耐低氮性和氮效率进展比拟分析， 探究两者的异同点， 以期客观评价作物不同基因型的氮素营养特性。1、作物耐低氮性和氮效率的概念及评价方法Rehman等28认为从生物学角度考虑， 压力是与植物生长的理想条件的显着偏向， 阻碍了它们在生长、发育和繁衍中充分表达其遗传潜能。而低氮胁迫被认为是一种非生物的外界压力， 因而耐低氮性是
10、指作物在氮素养分浓度低时仍然具有保持正常生长的才能， 且生物学产量与在正常氮时的接近29.一般用低氮与正常氮评价指标的相对值表示其耐低氮才能， 是品种之间指标相对值的比拟， 据此能够分为耐低氮型、中间型、低氮敏感型3类。氮效率是指特定供氮条件下作物产量的上下， 能够表示为同等供氮条件下吸氮量的大小， 也能够用单位吸收氮素所产生的干物质多少表示30, 是品种之间评价指标绝对值的比拟， 在一样氮素水平能够分为氮高效和氮低效两类。耐低氮品种的栽培， 能减少农田氮肥的施入， 节约氮肥资源， 促进节约型农业的开展。栽培氮效率高的品种， 在同等施氮肥的条件下， 具有产生更高产量或生物量的潜力， 有利于高产
11、农业的开展。学者们对耐低氮性的定义和理解较为统一， 而对氮效率的定义和理解却观点不一。一般认为在不施氮或氮浓度低的情况下有利于耐低氮种质的选择15, 耐低氮性主要以低氮条件下与正常氮条件性状指标差异情况来评价。目前， 比拟认可的是Moll等31的氮效率理论， 即氮效率能够分为氮吸收效率和氮利用效率两局部， 且低氮条件下的氮效率差异主要由氮利用效率所决定， 而在高氮条件下， 氮吸收效率起决定作用。也有研究认为所有氮水平下吸收效率对氮效率的直截了当作用均大于利用效率， 是氮效率主要来源32-33.Fotyma等34那么认为作物对氮素利用情况能够分解为氮收获指数、农艺效率、生理效率、氮肥增产率、氮挪
12、动指数和氮响应度等指标。由于研究的侧重点和目的不同， 氮效率的评价方法较多 （表1） .其中氮素利用效率 （nitrogen use efficiency, NUE） 表示土壤中单位氮素所产生的籽粒产量， 它能够分为氮吸收效率 （uptake efficiency, Up E） 和氮利用效率 （utilization efficiency, Ut E） , 分别反映植株从土壤中获取氮素并积累的才能和植物将吸收的氮转化为产量的才能；氮素农学利用效率 （agronomic efficiency, AE） 表示施肥对作物产量的增加效应；氮肥表观利用率 （apparent nitrogen recov
13、ery, AR） 反映施肥对植株氮素累积量的增加效应；氮肥生理效率 （physiological efficiency, PE） 表示由施肥引起的植株氮素累积量的增加局部转化为产量的才能。目前， 使用较多的是编号为1、2、3的评价方法， 有些研究也将公式中籽粒产量用生物量代替33, 编号为4、5、6的评价方法主要反映施肥对产量及吸氮量的增加效果。耐低氮才能的评价方法较为统一， 主要以低氮和正常氮条件下的性状指标相对值作为评价方法， 由于仅考虑指标相对值 （编号7、9） 容易出现其相对值接近1 （耐低氮才能强） , 但不同氮水平下指标绝对值均较低 （氮效率较低） 的情况， 这品种型的品种显然不利
14、于消费实际应用， 而改良后的评价方法 （编号8、10） 克服了上述缺乏， 能够确保选育的品种同时具有高氮效率和耐低氮性。2、作物耐低氮性和氮效率的异同点2.1 不同基因型耐低氮性和氮效率选择时期类似同一作物的不同生育时期， 对氮素营养响应的情况并不一致， 选择适宜时期对作物耐低氮性和氮效率进展选择至关重要。选择时期需要考虑以下几个要素：1） 选择时期的鉴定工作的指标变异系数要尽量大， 有利于不同基因型差异的显现；2） 选择时期的氮素营养响应情况能根本代表整个生育期的氮素营养特性；3） 选择时期的鉴定工作应尽量简捷高效、受环境阻碍小。耐低氮品种选择一般选择在成熟收获期41-42, 成熟收获期能够
15、调查种植者比拟关心的产量指标， 但试验所需时间较长， 作物材料以大田种植为主， 其中低氮胁迫 （一般人工不施氮肥， 氮源依托土壤中残留等） 持续整个作物生育期， 而实际上苗期可能不缺氮， 随着作物生长而逐步加剧了氮胁迫。也有研究认为应在苗期进展耐低氮品种的选择39,43, 作物苗期的氮素营养特性与大田期有一定的类似性33, 因而苗期选择具有一定的意义。作物苗期需氮量较少， 选择一般采纳无土栽培技术 （水培、沙培等） .苗期鉴定具有耗时短、容量大、重复性强、易于活体鉴定和环境阻碍小等优点39.选择高氮效率的品种一般也在成熟期44-45和苗期46-47.江立庚等45认为水稻干物质消费效率在分蘖期变异系数最小， 抽穗期变异系数最大；而氮素累积量在成熟期变异系数最大， 在抽穗期变异系数最小。研究说明， 评价水稻不同基因型氮效率的时期不宜过早， 抽穗期适宜评价干物质消费效率， 成熟期适宜评价氮素累积才能。成熟期选择存在耗时长等缺点， 因而有研究提出两步选择法“来鉴定氮效率， 即先进展苗期选择， 初步得到比拟典型的材料， 然后适当的缩小群体， 再进展全生育期的鉴定试验， 最终通过获得产量的上下来确定氮高效和氮低效基因型48.作物耐低氮性和氮效率的选择时期具有类似性， 大局部研究都选在作物成熟期或苗期进展。2.2 不同基因型耐低氮性和氮效率选择指标类似不同指标对氮素的敏感性
