甘蓝型油菜高氮素运转效率的生理机制研究

以往的研究结果表明在某一植物种内或品系之间普遍存在氮素利用效率的基因型差异，因此提高氮素利用效率品种的筛选空间比较大。作者通过连续两年对多个甘蓝型常规品种的种植,研究不同氮素利用效率品种的基本特征,结果显示：（1）以氮素籽粒生产效率作为反映油菜氮素利用效率高低的指标更为合适；（2）不同品种氮素籽粒生产效率与成熟期氮素吸收总量之间未达显著差异；（3）氮素籽粒生产效率与成熟期茎枝、果壳氮素分配比例呈极显著负相关，与籽粒氮素分配比例呈极显著正相关。由此说明甘蓝型常规油菜品种氮素籽粒生产效率与氮素吸收能力（氮素积累总量）之间没有必然的相关性，而与其分配比例相关性较大，说明后期营养器官中氮素向籽粒中运转能力决定了油菜氮素利用效率的高低。本研究在此基础上通过品种的筛选,研究后期氮素运转生理指标差异以及后期组织的显微结构差异,明确影响氮素运转的成因。

项目初步探明了不同油菜品种氮素籽粒生产效率差异的形成原因及氮素运转的生理机制。氮素籽粒生产效率与成熟期氮素吸收总量之间相关不显著，与成熟期茎秆氮素分配比例和果壳氮素分配比例呈极显著负相关，与籽粒氮素分配比例呈极显著正相关，与成熟期总籽粒数呈极显著正相关。氮素籽粒生产效率和氮素吸收总量对产量都有显著影响，油菜品种的选育应在一定氮素吸收总量基础上，促进后期氮素从营养器官向籽粒中输送, 提高氮素籽粒生产效率，从而达到高产和高氮素利用效率的统一。高氮素籽粒生产效率品种总体表现库容量(角果数与每角粒数的乘积)较大，在不同氮肥处理条件下氮素籽粒生产效率与总籽粒数之间都呈极显著正相关。不同品种不同氮肥处理的试验结果表明：随着氮肥用量增加，产量和氮素积累总量增加，氮素收获指数和氮素籽粒生产效率逐渐降低。不同处理叶片氮素运转率变幅为76.6%～80.2%，不同氮肥处理间无显著差异。不同处理茎枝氮素运转率变幅为36.0%～57.6%，随着氮肥用量增加而降低。不同处理初花期氮积累量占植株总氮量的变幅为75.5%～90.5%，随着氮肥用量的增加，其比例逐渐增加。初花期期积累氮素对后期产量形成作用较大，注重前期施肥可促进花芽分化，形成更多的有效角果，有利于获得高产。维管束切片显微结构显示，发达的果柄微管组织可能也是高氮素籽粒生产效率的一个有利因素。品质测定结果显示随着氮肥用量的增加，谷氨酸、脯氨酸和精氨酸的比例增加，赖氨酸和苯丙氨酸比例减小。氮素水平高更多地促进了谷氨酸型氨基酸(谷氨酸、脯氨酸和精氨酸等)的合成，相对抑制了赖氨酸和苯丙氨酸的合成。本项目还开展了不同收获时期对油菜机械化收获损失率及籽粒品质的研究，结果显示当籽粒水份含量为16.23%时千粒重和含油率最高，后期粒重和籽粒氮素含量相对稳定，即水份含量对氮肥运转影响也较大，当水份含量降到一定值时，植株体内营养器官氮素停止向籽粒运转。油菜机械化收获时期以籽粒和角果皮水份含量在11%～13%之间为宜，此期的千粒重、油份含量、机械收获产量和产油量均较高。项目发表6篇研究论文(其中3 篇已发表，3篇已收录待发表)，培养硕士研究生2名。