水稻籽粒植磷酸积累的氮素调节机制研究 (2)
遗传特性和环境条件共同影响水稻的产量和品质[4]。吴伟等试验表明，我国江浙地区同一粳稻品种在不同地点间的籽粒质酸含量达到显著或极显著差异，甚至超过了品种间的差异[5]。而氮、磷作为水稻生长发育必须的营养元素，两者者之间存在复杂的交互关系，共同调节水稻生长发育中的某些生理指标，如产量，光合作用，淀粉形成等。对于水稻来说，籽粒发育初期至中期，磷主要以Pi和ATP的形式存在于胚乳中，参与调控氮代谢（产物是蛋白质）。籽粒发育后期，胚乳中的无机磷逐渐转运至糊粉层中，与调控氮代谢的钾、镁、铜、锌等矿质元素形成植酸盐，以圆球状晶体的形式在蛋白体内储存。前人研究表明，施氮在一定程度上有助于提高水稻磷素的积累[6-9] 。可能氮元素是组成蛋白质的必要元素，而水稻吸收磷元素主要靠的是主动运输，且需要载体蛋白的协助，所以吸收的氮素足够了，合成的载体蛋白多了，根系对磷的吸收也加快导致水稻磷素的积累。课题组前期研究发现，随着施氮量的增加，籽粒磷积累总量相应降低，且植酸磷浓度显著降低[2]。水稻氮磷互作涉及根系吸收、茎叶储存和转运以及籽粒内的氮、磷代谢等多种生理生化反应过程，但很少有研究从植株水平氮、磷代谢互作的角度探讨籽粒磷积累氮素效应的生理机制。因此，研究水稻籽粒磷营养生理的氮磷调节机制将为揭示高氮水平下稻米品质下降的机理提供新的参考。深入探讨籽粒磷积累对氮素反应的稳定性机制及其与植株水平磷高效利用的关系具有重要理论意义和实际应用价值。
1 材料与方法
1．1 材料
1．1．1 试验材料 淮稻5号，镇稻10号
1．1．2 试验地点 南京农业大学实验基地丹阳市延陵镇宝林农场。
1．2 方法
1．1．2 试验处理 试验采用盆栽方式进行，盆高30cm，直径为34cm；每盆均装填15kg的粉碎过筛的粘质土，土壤中含全氮0.83g/kg，速效磷10.72mg/kg，速效钾69.15mg/kg。经浸种催芽后，于5月27日播种，6月18日移栽；每盆移栽6苗，单苗移栽。整个生育期共施肥3次，基肥用量为每盆1.0g N、1.2g P2O5和 0.9g K2O，穗肥处理：低氮（LN）、中氮（MN）、高氮（HN），每桶分别施0.8、1.6、2.4g N，分促花肥（倒4叶）和保花肥（倒2叶）等量施用。
1．2．2 取样方法 选取抽穗整齐的植株，在水稻盛花期对稻穗的中上部一次枝梗上集中开花的穗子进行挂牌标记，每处理300穗；每桶能标记10穗。每隔7天取样一次，即花后DAF7、14、21、28、35天、成熟期各取一次样。鲜样经液氮速冻后，带回学校保存于-80 ℃冰箱中。
1．2．2 测定指标与方法 总磷的测定：采用偏钒酸铵-钼酸铵法；无机磷的测定：采用偏钒酸铵-钼酸铵法；植酸磷测定：铁沉淀法。
2 结果与分析
2.1两个水稻品种各器官总磷积累量变化
表1 3个氮素处理下2个水稻品种各器官干物质积累量
Table 1 Accumulation of dry matter in stem-sheath, leaf, hull and brown rice of Huaidao 5 and Zhendao 10 under three nitrogen treatments (g/stem)
品种
cultivars 氮肥运筹
Nitrogen application 茎
Stem-sheath 叶片
Leaf 颖壳
hull 糙米
brown rice
镇10 LN 1.78a 0.71a 0.60a 2.89a
MN 1.48a 0.62a 0.54a 2.79a
HN 1.55a 0.73a 0.52a 2.86a