不同黄瓜砧木氮素利用效率评价及砧木嫁接对黄瓜幼苗的影响

论文摘要

氮肥的过量施用已成为影响我国设施蔬菜可持续发展的重要限制因素。为了解决上述问题,一方面可从作物自身遗传潜力出发,筛选作物氮高效型品种；另一方面,研究出合理的栽培措施和栽培模式,来减少对氮肥的过量施用。黄瓜(Cucumis sativaus L.)已成为世界各地广为栽培的蔬菜作物,嫁接在提高黄瓜的抗冷性、抗病性、耐盐性中的作用已得到证实,但能否提高黄瓜对氮素的利用效果尚未有报道。本论文对不同黄瓜嫁接砧木的氮素利用效率进行筛选评价,筛选出氮高效利用砧木,在此基础上,研究了不同嫁接组合在氮胁迫下的响应,旨在探讨嫁接砧木影响黄瓜对氮素吸收利用的作用机制。主要研究结果如下：1.通过水培试验,研究了16份黄瓜嫁接砧木在0.5mM、14mM两种氮素浓度下的生长指标、总氮含量以及氮素积累量的变化。结果表明,不同氮素浓度下相对干物质量、相对氮素积累量、相对总氮含量变异系数分别为0.20、0.24、0.17。将相对干物质量、相对氮素积累量作为砧木氮素高效利用筛选的指标,把砧木材料分为氮高效利用、氮中效利用和氮低效利用三种类型,其中,黑籽南瓜为氮高效利用类型,千岛一号、根旺达等5份砧木为氮中效利用类型,大阪太郎、大阪雄一等4份砧木为氮低效利用类型。比较了津优1号和津春2号两个黄瓜品种在氮胁迫下的生长受抑制程度,结果显示,津优1号相对根系鲜重(0.1mM/14mM)比津春2号提高139%,津优1号相对根系长度比津春2号提高36.6%,氮胁迫处理条件下,津优1号的硝酸还原酶活性显著高于津春2号,表明氮胁迫处理下津春2号生长受抑制程度更加明显。2.以津春2号,黑籽南瓜为材料,研究了在两种氮素浓度条件下(0.5mM,14mM),不同嫁接组合(津春2号/黑籽南瓜,黑籽南瓜/津春2号,津春2号自嫁苗,津春2号自根苗、黑籽南瓜自嫁苗、黑籽南瓜自根苗)的生长和黄瓜氮素利用率的影响。结果表明,氮素胁迫条件下,黄瓜嫁接苗地上部分相对干干物重比自嫁苗和自根苗分别高45%和21%;相对可溶性蛋白含量和分别高29.4%和20.1%；相对游离氨基酸含量分别提高了1倍和2.6倍。黄瓜嫁接苗地上部分NR活力比自嫁苗和自根苗分别高74.2%和76.5%；GS活力分别高24.3%和22.7%；黄瓜嫁接苗氮素利用效率、氮素相对积累量都显著高于黄瓜自嫁苗和自根苗。氮胁迫条件下,以津春2号为砧木根系的硝态氮含量、可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量,NR、GS活力都显著低于以黑籽南瓜为砧木的根系。两种供氮水平下,以黑籽南瓜为接穗的地上部分含氮化合物含量,NR、GS活力没有显著差异。因此黑籽南瓜可以作为黄瓜氮素高效利用的砧木,将其作为砧木嫁接黄瓜后可以显著提高黄瓜对氮素营养吸收和利用的能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 我国氮肥利用现状及存在问题
• 1.1.1 我国氮肥利用现状
• 1.1.2 氮肥施用不合理给土壤环境带来的问题
• 1.1.3 氮肥施用不合理给水环境和大气环境带来的问题
• 1.2 作物氮高效基因型的筛选
• 1.2.1 筛选方法的选择
• 1.2.2 筛选压力的控制
• 1.2.3 筛选指标的确定
• 1.3 植物对氮素吸收和利用研究进展
• 1.3.1 形态学特征
• 1.3.2 营养代谢生理机制
• 1.3.2.1 根系的生理特性
• 1.3.2.2 氮的积累、运转和再分配
• 1.3.2.3 氮代谢关键酶
• 1.3.2.4 光合作用与叶绿素合成
• 1.4 嫁接的作用
• 1.5 本研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 嫁接苗的培育
• 2.2.2 不同黄瓜嫁接砧木氮高效利用筛选
• 2.2.3 两个黄瓜品种对氮素胁迫的生理响应
• 2.2.4 嫁接对氮素利用效率影响
• 2.3 测定方法
• 2.3.1 生长指标的测定与计算
• 2.3.2 光合指标测定
• 2.3.3 叶绿素荧光的测定
• 2.3.4 硝酸盐含量、可溶性蛋白含量和游离氨基酸含量的测定
• 2.3.5 硝酸还原酶活力（NR）的测定
• 2.3.6 谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶活力（GOGAT）的测定
• 2.3.7 谷草转氨酶（GOT）和谷丙转氨酶活力（GOGAT）的测定
• 2.4 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 黄瓜砧木苗期氮效利用筛选和评价
• 3.1.1 两种供氮水平条件下砧木生长指标的差异
• 3.1.2 不同黄瓜砧木种类苗期氮效率筛选指标的分析与比较
• 3.1.3 不同品种黄瓜砧木相对生物量的聚类分析
• 3.1.4 不同品种黄瓜砧木相对氮积累量聚类分析
• 3.1.5 小结
• 3.2 两个黄瓜品种对氮胁迫的生理响应
• 3.2.1 两个黄瓜品种生长指标的比较
• 3.2.2 两个黄瓜品种硝态氮含量的比较
• 3.2.3 两个黄瓜品种硝酸还原酶活力的比较
• 3.2.4 两个黄瓜品种可溶性蛋白含量的比较
• 3.2.5 两个黄瓜品种游离氨基酸含量的比较
• 3.2.6 小结
• 3.3 嫁接对氮素利用效率的影响
• 3.3.1 苗期生长指标的分析
• 3.3.2 硝酸盐含量和硝酸还原酶活力的分析
• 3.3.3 可溶性蛋白和游离氨基酸含量的分析
• 3.3.4 光合作用和叶绿素荧光的分析
• 3.3.5 谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活力分析
• 3.3.6 谷草转氨酶和谷丙转氨酶活力分析
• 3.3.7 总氮含量、氮素积累量和氮素利用效率分析
• 3.3.8 小结
• 4 讨论
• 4.1 氮高效利用嫁接砧木指标筛选
• 4.2 砧木根系形态与氮高效吸收和利用的关系
• 4.3 不同氮效率黄瓜嫁接砧木氮代谢生理特征
• 4.4 不同氮效率砧木与光合作用之间的关系
• 4.5 黑籽南瓜砧木嫁接与黄瓜接穗氮效率之间的关系
• 参考文献
• 致谢
• 附录