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氮素对小麦叶片光合能量转化及水分利用效率的影响

2020-11-28阅读(1013)

氮素对小麦叶片光合能量转化及水分利用效率的影响

论文摘要

提高作物的水分利用效率（WUE）和对干旱的适应能力是生物节水农业的主要研究内容之一,以肥调水尤其是通过氮素营养调控作物WUE和改善抗旱性仍是基础理论和生产实践领域的研究热点。本研究在大田条件下,以两个生态型相近、有明显抗旱性差异的冬小麦品种为试验材料,以不同氮素水平为处理手段,测定了小麦叶片光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、ABA含量、NO含量、保护酶系活性、地上生物量、水分状况、产量等指标,来研究小麦叶片NO—ABA—WUE之间的关系、氮素对小麦叶片激发能转化分配的调控机制、叶片全N含量—ABA含量—WUE之间的相互关系以及氮素对小麦叶片膜脂抗过氧化作用的影响,以探明提高小麦抗旱性和改善水分利用状况的生理途径。取得了如下研究结果:（1）初步探明了氮素对小麦叶片NO含量-ABA含量-WUE关系的影响及其对抗旱性的作用机制。分蘖期和拔节期小麦叶片NR活性与NO含量显著线性正相关（R2≥0.568,n=15）,氮素通过提高叶片NR活性来提高叶片NO水平进而调控气孔开度;在N360处理的叶片ABA含量和NO含量之间为正协同作用关系,而在低氮条件下为负相关关系;抗旱性与气孔对NO含量变化的灵敏度有关,旱地品种对叶片NO含量的变化具有较快速的反应。合理施氮（N180处理）能够使得NO含量处于较低水平而诱导气孔开放,促进水地品种气体交换并提高IWUE、提高旱地品种气孔对NO含量和干旱的反应灵敏性。（2）揭示了氮素对小麦叶片激发能转化分配的调控机制。氮素提高了小麦叶片光合色素含量,降低呼吸速率,虽然氮素不能显著改变激发能在光合碳还原（PCR）和光合碳氧化（PCO）之间的分配比例,但提高了在PCR方向的电子流量,过量氮素供应会使叶片暗呼吸作用增强;ΦPSⅡ随叶片全N含量增加呈先下降后升高的变化趋势,Pn与ΦPSⅡ线性正相关;氮素能够改善热耗散和光化学反应对激发能的竞争关系,增强光合机构活性以使得更多的光能进入碳同化过程,最终提高IWUE。（3）初步阐明了叶片全N含量—ABA含量之间的关系及其对WUE的影响。施氮后小麦叶片全N和ABA含量呈显著线性负相关,合理施氮能够增强叶片ABA含量和全N含量之间的相互影响。随氮素水平的提高,叶片IWUE对ABA含量的敏感性增强,而GWUE与旗叶ABA含量呈显著的负线性相关。旗叶全N含量和GWUE之间呈显著的负二次相关,合理施氮能够使叶片全氮含量维持在适宜水平,提高Pn以促进干物质积累,提高IWUE,并最终提高子粒产量和水分利用效率。（4）明确了氮素对小麦叶片膜脂抗过氧化作用的影响。施氮提高了小麦叶片CAT和SOD活性,降低了XOD活性、H2O2和MDA含量;N0处理旱地品种较水地品种具有较高的保护酶系活性和较低的XOD活性、H2O2和MDA含量,细胞膜稳定性与小麦抗旱性密切相关,氮素能够通过提高叶片膜质抗过氧化能力来增强小麦对干旱的适应。（5）研究证明了氮素对小麦产量和形态发育的影响。氮素能够提高小麦叶片光合色素含量使得Pn显著增加、维持一定的气孔开度而促进了光合气体交换,促进干物质积累;施氮后株高和穗长有明显的增加,虽然千粒重在施氮后有一定程度下降,但穗粒重较N0处理显著提高;氮素对小麦群体发育也有明显的促进作用,LAI在施氮后显著升高,并最终表现较高的产量、WUE和HI。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 缩写词表
  • 目录
  • 第一章 研究背景
  • 1.1 植物根源信号对叶片气体交换和水分利用的作用机制
  • 1.1.1 ABA的产生和运输
  • 1.1.2 ABA对光合作用的影响
  • 1.1.3 ABA对植物水分利用的作用机制
  • 1.1.4 氮素对作物根源信号ABA转导的影响及其对WUE的调控
  • 1.2 氮素对作物光合机构活性和气孔行为的调控
  • 1.2.1 氮素对植物叶片光合作用的影响
  • 1.2.2 氮素对植物气孔导度和蒸腾作用的影响
  • 1.3 氮素对作物膜脂抗过氧化能力的影响
  • 1.4 氮素对作物WUE的生理调控途径
  • 1.5 研究目的与意义
  • 第二章 研究内容、方法及技术路线
  • 2.1 研究内容
  • 2.2 材料培养与处理设置
  • 2.3 测定项目与分析方法
  • 第三章 氮素对小麦叶片光合气体交换和叶绿素荧光参数的影响
  • 3.1 氮素对小麦叶片光合气体交换参数的影响
  • n的影响'>3.1.1 氮素对小麦叶片Pn的影响
  • s的影响'>3.1.2 氮素对小麦叶片Gs的影响
  • i的影响'>3.1.3 氮素对小麦叶片Ci的影响
  • 3.2 氮素对小麦叶片叶绿素荧光参数的影响
  • PSⅡ的影响'>3.2.1 氮素对小麦叶片Fv/Fm和ФPSⅡ的影响
  • 3.2.2 氮素对小麦叶片qP和qN的影响
  • 3.3 氮素对小麦叶片水分利用生理特性的影响
  • 3.3.1 氮素对小麦叶片IWUE的影响
  • n与IWUE之间的关系及其对氮素水平的响应'>3.3.2 Pn与IWUE之间的关系及其对氮素水平的响应
  • r与IWUE之间的关系及其对氮素水平的响应'>3.3.3 Tr与IWUE之间的关系及其对氮素水平的响应
  • 3.4 小结
  • 第四章 氮素对小麦叶片光合能量转化和分配的调控机制
  • 4.1 氮素对小麦叶片光合色素含量的影响
  • 4.1.1 氮素对小麦叶片光合色素含量的影响
  • 4.1.2 小麦叶片光合色素含量和叶绿素荧光参数之间的关系
  • 4.2 氮素对小麦叶片光合机构生理特性的影响
  • 4.2.1 氮素对小麦叶片表观量子效率的影响
  • 4.2.2 氮素对小麦叶片羧化效率影响
  • nmax的影响'>4.2.3 氮素对小麦叶片Pnmax的影响
  • max的影响'>4.2.4 氮素对小麦叶片PARmax的影响
  • 4.3 氮素对小麦叶片光合能量转化效率的影响
  • 4.3.1 氮素对小麦叶片电子传递速率和光呼吸电子传递分配比例的影响
  • PSⅡ、热耗散速率及其分配比例的影响'>4.3.2 氮素对小麦叶片ФPSⅡ、热耗散速率及其分配比例的影响
  • 4.4 施氮对小麦叶片呼吸作用的调控
  • 4.4.1 氮素对小麦叶片光呼吸的影响
  • 4.4.2 氮素对小麦叶片暗呼吸的影响
  • 5 小结
  • 第五章 小麦营养生长期信号转导对叶片气体交换的影响及其氮素调控机制
  • 5.1 氮素对小麦根叶ABA含量的影响
  • 5.1.1 氮素对小麦根部ABA含量的影响
  • 5.1.2 氮素对小麦叶片ABA含量的影响
  • s的影响'>5.2 氮素对小麦叶片NR活性、NO含量和Gs的影响
  • 5.2.1 氮素对小麦叶片NO含量的影响
  • 5.2.2 氮素对小麦叶片NR活性的影响
  • 5.3 小麦叶片ABA对光合气体交换的影响及其氮素调控
  • 5.3.1 小麦叶片ABA含量和NO含量之间的关系
  • s之间的关系'>5.3.2 小麦叶片NR活性与NO含量、NO含量与Gs之间的关系
  • 5.4 小麦营养生长期叶片ABA与IWUE的关系
  • 5.5 小结
  • 第六章 小麦旗叶全N 含量与ABA 的关系及其对WUE 的影响
  • 6.1 氮素对旗叶全N、ABA含量的影响
  • PSⅡ和 Pn 的影响'>6.1.1 氮素对小麦旗叶叶N含量、ΦPSⅡ和 Pn的影响
  • 6.1.2 氮素对小麦根叶ABA含量、Gs和Tr的影响
  • 6.1.3 氮素对小麦旗叶IWUE的影响
  • 6.1.4 氮素对小麦GWUE的影响
  • 6.2 小麦旗叶全Ｎ含量对光合能量转化的影响及其氮素响应
  • PSⅡ之间的关系'>6.2.1 小麦旗叶全N含量和ΦPSⅡ之间的关系
  • n之间的关系'>6.2.2 小麦旗叶全N含量和Pn之间的关系
  • PSⅡ和Pn之间的关系'>6.2.3 小麦旗叶ΦPSⅡ和Pn之间的关系
  • 6.3 小麦旗叶ABA含量与气体交换的关系及其氮素响应
  • n之间的关系及其氮素响应'>6.3.1 小麦旗叶ABA含量与 Pn之间的关系及其氮素响应
  • r之间的关系及其氮素响应'>6.3.2 小麦旗叶ABA含量与 Tr之间的关系及其氮素响应
  • 6.4 小麦旗叶全Ｎ与ABA含量之间的关系及其对WUE的影响
  • 6.4.1 小麦旗叶全N与ABA含量之间的关系
  • 6.4.2 小麦旗叶全N含量与IWUE之间的关系
  • 6.4.3 小麦旗叶ABA含量与IWUE之间的关系
  • 6.4.4 小麦旗叶叶N含量与GWUE之间的关系
  • 6.4.5 小麦旗叶ABA含量与GWUE之间的关系
  • 6.5 小结
  • 第七章 氮素对小麦叶片膜脂过氧化的作用机制
  • 7.1 氮素对小麦叶绿体黄嘌呤氧化酶活性的影响
  • 7.2 氮素对小麦叶片保护酶系活性的影响
  • 7.2.1 氮素对小麦叶片SOD活性的影响
  • 7.2.2 氮素小麦叶片CAT活性的影响
  • 7.3 氮素对小麦叶片过氧化物质含量的影响
  • 7.3.1 氮素对小麦叶片H202含量的影响
  • 7.3.2 氮素对小麦叶片MDA含量的影响
  • 7.4 小结
  • 第八章 氮素对小麦形态发育和产量的影响
  • 8.1 氮素对小麦水分状况的影响
  • 8.2 氮素对小麦株高、LAI的和地上生物量影响
  • 8.2.1 氮素对小麦株高的影响
  • 8.2.2 氮素对小麦LAI的影响
  • 8.2.3 氮素对小麦地上生物量的影响
  • 8.3 氮素对小麦产量和GWUE的影响
  • 8.3.1 氮素对小麦穗生长的影响
  • 8.3.2 氮素对小麦千粒重和产量的影响
  • 8.3.3 氮素对小麦GWUE和HI的影响
  • 8.4 小结
  • 第九章 讨论
  • 9.1 氮素对小麦叶片光合电子传递和吸收光能分配特性的调控
  • 9.2 氮素对小麦叶片NO与ABA关系的影响及其对气孔行为的调控
  • 9.3 小麦旗叶N素含量与ABA的关系及其对WUE的影响
  • 第十章 结论
  • 10.1 主要研究结果
  • 10.2 主要研究进展
  • 参考文献
  • 作者简介

    • 相关论文文献

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