不同氮效率基因型玉米物质积累及氮代谢相关酶活性的差异

摘要 [目的]研究在不同氮素水平条件下，不同氮效率玉米品种的物质积累及氮代谢相关酶活性的差异。[方法]采用水培方式，选用氮高效玉米品种郑单958和氮低效玉米品种鑫鑫1号为供试品种，设置5个施氮浓度（N1～N5），分别为0.04、0.80、2.00、4.00和8.00 mmol/L，揭示不同品种氮效率差异的生理机制。[结果]随着施氮量增加，玉米幼苗的干物质积累不断升高，叶面积、总根长、根表面积和根体积逐渐增加，当施氮量为4.00 mmol/L（N4）时，以上指标达到最大。2个品种相比，氮高效品种郑单958效果好于鑫鑫1号。施氮量为8.00 mmol/L（N5）时株高最高。随着施氮量增加，硝酸还原酶（NR）和亚硝酸还原酶（NiR）活性逐渐升高，但N3、N4和N5 这3个处理相同品种的酶活性增加幅度较小。谷氨酸合成酶（GOGAT）和谷氨酰胺合成酶（GS）活性先上升后下降，N3处理时，2个品种活性最高。[结论]氮高效品种郑单958在不同的氮水平下有较高的氮代谢酶活性，这有利于氮肥的转化吸收和利用，从而有利于植株生长和物质积累。

关键词 玉米；物质积累；氮效率；氮代谢酶

中图分类号 S513 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）34-0022-05

Abstract [Objective]To research the difference of dry matter accumulation and nitrogen metabolism enzyme activity of different nitrogen efficiency maize varieties in different nitrogen levels.[Method]Hydroponics was used in the research，high efficient nitrogen fertilizer cultivar （Zhengdan 958） and low efficient nitrogen fertilizer cultivar（Xinxin 1） were selected in the research and five nitrogen levels （N1～N5） were set（0.04，0.80，2.00，4.00 and 8.00 mmol/L）to uncover the physiological mechanism of different nitrogen efficiency in different maize varieties.[Result]With the increase of nitrogen application，dry weight accumulation was increased continuously and leaf area，total root length，root area and root volume were increased.The maximum value appeared in 4.00 mmol/L （N4）.Compared to Xinxin 1，Zhengdan 958 was better in above indicators.The biggest leaf area appeared in 8.00 mmol/L （N5）.With the increase of nitrogen application，NR and NiR activity were increased.The enzyme activity of same variety was less increase in N3，N4 and N5 treatments.GOGAT and GS activity showed first rising and then declining trend，and the highest activity of three varieties appeared in N3 treatment.[Conclusion] Zhengdan 958 shows higher nitrogen metabolism enzyme activity in different nitrogen efficiency maize varieties of different nitrogen levels，which is good for absorption，transformation and utilization of nitrogen as well as growth and matter accumulation of maize.

Key words Maize；Matter accumulation；Nitrogen use efficiency；Nitrogen metabolism enzyme

我國是玉米产量和播种面积仅次于美国的第二玉米生产国[1]。近些年，我国玉米种植面积迅速扩大，在2008年位居第一，超过水稻种植面积。玉米是具有多种用途的作物，可作为粮食、饲料、能源等。在农业生产中，玉米的地位越来越高，此外由于经济发展等原因，玉米的需求量在我国持续增加，据估算，到2030年玉米单产至少增加30%～40%[2]。提高玉米总产量，保证粮食安全的重要途径是实现玉米高产和超高产（≥12 000 kg/hm2）[3]。

在作物生产中，氮素有十分重要的作用。它是作物生长发育不可缺少的大量元素之一，也是作物提质增产的重要元素。世界氮肥的平均利用率为50%，而我国氮肥的平均利用率仅为30%左右，远低于世界平均水平[4]。我国每年因此原因损失的氮素约1 000万t，这使得氮素资源严重流失，并且给生态环境造成威胁[5]。因此，当前农业生产面临的重要问题是如何提高氮肥利用效率，减少氮肥用量。