施氮量對高粱籽粒灌漿及淀粉累積的影響

王 媛王勁松董二偉劉秋霞武愛蓮焦曉燕,*

1山西農業大學資源環境學院, 山西太原 030031;2高粱遺傳與種質創新山西省重點實驗室, 山西晉中 030600

氮是保證植株正常生長和籽粒發育的一個重要因素[1]。植物通過氮信號網絡感知體內外氮狀態, 協調各種代謝過程及源庫關系[1-2]。適宜氮素通過影響細胞分裂素的合成提高籽粒庫容量[3], 促進籽粒淀粉合成和籽粒灌漿[4-6]。但當土壤氮供應不足時, 氮加速從莖葉向籽粒轉運[7], 導致葉片Rubisco酶活性降低[8], 影響冠層的同化能力[9-10], 最終影響籽粒灌漿[8]。氮素的奢侈吸收會延緩葉片源的衰老, 延長光合作用的持續時間, 增加光合產物積累[11]。然而, 亦有研究認為, 延緩葉片的衰老會延長源庫生命周期,引起源庫之間的競爭, 反而不利于籽粒的發育[12-13]。因此, 研究不同氮素水平下植株源庫容量的差異對籽粒發育的影響, 即不同施氮水平下籽粒生長發育過程(即籽粒灌漿動態)可為促進作物籽粒灌漿和產量形成提供理論基礎。

高粱[Sorghum bicolor(L.) Moench]是世界第五大作物, 具有較強的耐低氮能力[14]。高粱根系具有分泌生物硝化抑制劑的能力, 使其氮素利用效率高于其他作物[15]。雖然施氮可以有效提高高粱的穗粒數和粒重[16-17], 但不同施氮水平下高粱籽粒生長發育過程尚不清楚。在籽粒灌漿階段, 圓錐花序軸上優先開花的小穗上籽粒生長迅速, 單粒重較高, 稱為優勢粒; 而開花較晚小穗的籽粒生長緩慢, 單粒重較低, 稱為劣勢粒[18]。優勢粒和劣勢粒在籽粒灌漿過程中并不同步, 最終形成的籽粒亦存在明顯的差異, 探究不同穗位的籽粒形成規律, 有助于深入了解環境對作物灌漿過程及產量形成的影響[19-20]。……