低温胁迫下增施锌肥对水稻氮代谢与干物质积累的影响
分蘖,养分,1材料与方法,1供试材料,2试验方法,3数据处理,2结果与分析,1水稻生长发育,2根系活力,3养分吸收,4氮代谢酶活性,5MDA含量与抗氧化酶活性,3讨论,4结论
刘智蕾,苏锦铠,孟静柔,李鹏飞,宋佳媚,张昊楠,陈志豪,于彩莲,袁英才,彭显龙*(1 东北农业大学,黑龙江哈尔滨 150030;2 哈尔滨理工大学,黑龙江哈尔滨 150040;3 黑龙江春雨智慧农业科技有限公司,黑龙江哈尔滨 150030)
黑龙江省是典型的高纬度寒地稻作区,营养生长期低温是限制该地区水稻高产稳产的主要因子[1]。营养生长期低温会产生大量活性氧自由基,导致膜脂过氧化与丙二醛(MDA)积累,从而降低根系活力,抑制根部对养分的吸收与转运,削弱干物质合成及运输转化过程,减少分蘖数量,导致生育期推迟,严重时可减产20%以上[2-4]。因此,探寻适宜措施缓解低温对水稻的抑制对低温年水稻稳产具有重要意义。
充足的养分与物质积累,特别是抽穗后较高的养分与物质转运是保证水稻高产的前提[5-6]。同时,适宜的养分与干物质积累也能够提高作物低温抗性,加快胁迫后恢复生长[2]。研究表明,低温胁迫后水稻分蘖增加量与氮积累的增加量密切相关,低温胁迫后氮积累量越多越有利于分蘖的发生[2,7-8]。虽然给予足够的生长时间,营养生长期低温量后干物质与氮积累均能恢复至正常水平,但生育期的延迟将会增加水稻生育后期再次遭遇低温的风险[7]。可见,促进低温后干物质与氮积累的快速恢复是保证产量的关键。
锌作为300多种酶的组分参与碳水化合物、脂类、蛋白质、核酸等重要物质的代谢过程,对植物的生长发育起着重要作用[9-10]。逆境条件下,锌可以通过增加超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶活性来清除活性氧与MDA等物质的伤害,也能通过增加脯氨酸等渗透调节物质含量,提高光合作用与养分吸收能力等途径来缓解逆境胁迫对植物的损伤[11-13]。在寒冷地区,施锌能够促进水稻返青,提高水稻产量与品质[14]。氮代谢强度受施锌量的影响,在一定范围内谷氨酰胺合成酶(GS)与硝酸还原酶(NR)活性随着施锌量的增加而增加[15-16]。增加锌肥的施用可以通过提高NR与GS活性,促进蛋白质的积累进而缓解高温胁迫对小麦产量与品质的抑制[17]。然而,低温下施锌能否通过影响氮代谢促进水稻氮与物质积累的恢复目前尚不明晰。鉴于此,本研究采用水培试验,研究不同施锌水平对水稻低温抗性与物质积累的影响,探明锌在水稻抗低温中的作用。
1 材料与方法
1.1 供试材料
试验于2019年在东北农业大学校内进行,以低温敏感品种‘五优稻4号’为供试材料,种子由黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所提供 ......
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