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根系是作物养分吸收的器官,根构型对作物的氮素吸收、运输和同化有显著影响。研究表明,根系生长存在冗余现象,大的根系可能增加对碳氮等资源的占用,减少碳氮向地上部的分配,从而影响作物的地上部物质积累、产量形成和氮素利用效率。因此,通过栽培管理措施减少根系冗余可成为作物高产和氮高效的一条有效途径。本研究选用2种不同根系大小的水稻品种黄华占（小根系品种）和汕优63（大根系品种）,在水培试验条件下设置2个氮水平（低氮10 mg/L,高氮60 mg/L）,从根系氮素积累、分配、同化、铵转运基因表达水平以及植株干物质积累分配入手,探究3种不同剪根处理,即不剪根处理、轻剪根处理、重剪根处理,对水稻根系形态和氮素吸收的影响,从而为水稻根系结构的优化、氮素吸收利用效率的提高、减氮增效栽培技术的研发提供理论依据。结果表明:1、低氮处理下,黄华占和汕优63在轻剪根处理时剪去根干重占根系总干重的30.32%和33.44%,在重剪根处理时剪去根干重占根系总干重的54.92%和45.60%。高氮处理下,黄华占和汕优63在轻剪根处理时剪去根干重占根系总干重的34.26%和35.23%,在重剪根处理时剪去根干重占根系总干重的45.78%和45.22%。2、小根系品种黄华占的总根长、根表面积、根体积、根尖数和根干重显著低于大根系品种汕优63,同时根系和地上部氮素积累量显著低于大根系品种汕优63。此外,小根系品种黄华占的比根长、比根表面积、比根体积显著低于大根系品种汕优63,同时地上部氮素干物质生产效率显著高于大根系品种汕优63。3、剪根处理后第7天,与对照（不剪根处理）相比,轻剪根处理对2个水稻品种在2种氮处理下的根干重、地上部干重、植株总干重、根冠比无显著影响;重剪根处理显著降低了2个水稻品种在2种氮处理下的根干重、地上部干重、根冠比。与剪根处理前1天相比,剪根处理后7天2个水稻品种的根干重显著提高。4、剪根处理后第7天,与对照（不剪根处理）相比,轻剪根处理显著提高了2个水稻品种在2种氮处理下的根系氮浓度;轻剪根处理显著提高了低氮处理下2个水稻品种的地上部氮浓度和氮素干物质生产效率。在剪根处理后第7天,与对照（不剪根处理）相比,重剪根处理显著提高了地上部氮素干物质生产效率,显著降低了根系和地上部氮浓度。与剪根处理前1天相比,轻剪根处理显著提高了2个水稻品种在剪根处理后7天的根系氮浓度和根系氮积累量;重剪根处理显著降低了2个水稻品种在剪根处理后7天的根系氮浓度和根系氮积累量。5、在剪根处理后第7天,与对照（不剪根处理）相比,轻剪根处理显著降低了低氮处理下汕优63的总根长、根表面积、根体积、比根长和比根表面积,黄华占无显著变化;高氮处理下,轻剪根处理对2个水稻品种的总根长、根表面积、比根长、比根重、比根表面积和比根体积无显著影响。在剪根处理后第7天,与对照（不剪根处理）相比,重剪根处理显著降低了2个水稻品种在2种氮处理下的总根长、根表面积、比根长、比根表面积和比根体积。与剪根处理前1天相比,2种剪根处理均显著提高了2个水稻品种在剪根处理后7天的总根长、根表面积、根体积。水稻总根长、根表面积、根体积、根尖数、根干重、地上部干重和植株总干重均与根系氮素积累量、地上部氮素积累量和植株总氮素积累量呈显著正相关。6、在剪根处理后第7天,与对照（不剪根处理）相比,2种剪根处理显著降低了2个水稻品种在2种氮处理下的根系谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）活性;此外,在2种氮处理下,2种剪根处理均显著降低了2个水稻品种根系Os GS1.1、Os GS1.2、Os GS1.3、Os GS2、Os NADH-GOGAT1、Os NADH-GOGAT2和Os Fd-GOGAT的相对表达量。水稻根系Os GS1.1、Os GS1.2、Os GS1.3、Os NADH-GOGAT2和Os Fd-GOGAT的相对表达量与根系氮积累呈显著正相关。7、在剪根处理后第7天,与对照（不剪根处理）相比,在2种氮处理下、2种剪根处理下,水稻根系Os AMT1.1的相对表达量最高;低氮处理下,轻剪根处理显著提高了黄华占根系Os AMT2.2的相对表达量,显著提高了汕优63根系Os AMT1.2、Os AMT1.3、Os AMT2.1的相对表达量,显著提高了2个水稻品种根系Os AMT3.1、Os AMT3.2、Os AMT3.3、Os AMT4的相对表达量;重剪根处理显著提高了黄华占根系Os AMT2.2的相对表达量,显著提高了2个水稻品种根系Os AMT3.1、Os AMT3.2、Os AMT4的相对表达量。在剪根处理后第7天,与对照（不剪根处理）相比,轻剪根处理显著提高了高氮处理下黄花占根系Os AMT3.1的相对表达量,显著提高了汕优63根系Os AMT1.3、Os AMT3.2的相对表达量,显著提高了2个水稻品种根系Os AMT1.2、Os AMT2.2、Os AMT2.3、Os AMT3.3的相对表达量;重剪根处理显著提高了高氮处理下2个水稻品种根系Os AMT1.3、Os AMT3.2、Os AMT3.3、Os AMT4的相对表达量。水稻根系Os AMT1.2、Os AMT2.1、Os AMT2.3、Os AMT3.1、Os AMT3.2、Os AMT3.3、Os AMT4的相对表达量分别与根系氮浓度、地上部氮浓度呈显著正相关。综上所述,与大根系品种汕优63相比,小根系品种黄华占的植株氮积累量低,主要是因为总根长、根表面积、根体积、根干重小;小根系品种黄华占的根系氮浓度低,主要是因为根系Os AMT1.1、Os AMT1.2、Os AMT2.2、Os AMT2.3的相对表达量少。轻剪根处理下地上部和根系氮浓度增加的原因可能是根冠比、总根长、比根表面积和比根体积不变,根系Os AMT2.1、Os AMT2.3、Os AMT3.3、Os AMT4.0的相对表达量增加。轻剪根和重剪根处理下地上部和根系氮积累量降低的原因可能是根表面积、根体积、根尖数、比根长的下降,根系谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶（GOGAT）活性的下降。