论文部分内容阅读
增施氮肥可以提高玉米产量,但是施氮不合理不仅降低氮肥利用效率,影响农田生态系统的可持续利用,还会弱化茎秆质量,提高倒伏风险。施用乙烯利等植物生长调节剂是控制倒伏的有效措施。本研究于2012-2014年在田间条件下研究了乙烯利和氮肥运筹对玉米氮素吸收利用、基部节间生长及倒伏的影响,在温室条件下研究了乙烯利对玉米节间生长相关基因的调控机理,以期为玉米高产高效抗逆减灾栽培体系提供合理氮肥供给及化学调控措施。主要结果如下：1.研究了乙烯利和氮肥运筹对夏玉米产量形成和氮素吸收利用的调控效应。乙烯利显著降低夏玉米产量、收获期氮吸收量和氮吸收效率,但提高了氮利用效率。随着氮肥水平的提高,夏玉米产量和氮吸收量显著增加,而氮吸收效率、氮利用效率、氮偏生产力和氮农学效率随之降低。增加追肥比例降低夏玉米产量和氮吸收量,但是显著提高了氮农学效率和氮回收效率。乙烯利和氮肥运筹对氮吸收量、氮吸收效率和氮回收效率有显著的互作效应。2.研究了乙烯利和氮肥对夏玉米伤流量和SPAD值的影响。乙烯利显著降低夏玉米V13期伤流中N03-、NH4+、P、K、Ca、Cu、Fe、Mg、Mn、Na、Zn流量,而对生育后期伤流中各营养元素流量没有显著影响。随着施氮量的增加,N03-、NH4+、K、Ca、Cu、Fe、Mg、Mn、Na、Zn流量流量呈现增加的趋势,但是P流量随之降低。乙烯利和氮肥均能提高叶片SPAD值,但两者之间没有互作效应。夏玉米产量与V13伤流中NO3-和NH4+流量显著正相关,与各时期叶片SPAD值显著正相关。3.研究了乙烯利和氮肥运筹对夏玉米基部节间形态性状、化学成分和机械性能的调控效应。乙烯利显著提高夏玉米基部节间最大直径、最小直径、单位节间长度干重和抗折断力,显著降低节间长度和干重。增施氮肥可以提高基部节间最大直径、最小直径、干重、单位节间长干重和抗折断力,但是150kg hm-2和225kg hm-2处理之间差异不显著。乙烯利和氮肥均能显著提高基部节间全氮含量,并且有提高基部节间半纤维素、纤维素和木质素含量的趋势。氮肥追施对节间性状影响不稳定。节间抗折断力与节间最大直径、最小直径、单位节间长度干重和全氮含量呈显著正相关,而与节间长度呈负相关。可见形态性状良好、抗折断力高的基部节间有助于提高玉米的抗倒伏能力。4.乙烯利显著缩短玉米节间长度主要是通过抑制节间伸长速率和细胞大小,并通过调控木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶基因(XTH1)、扩展蛋白基因家族(EXPs)和纤维素合成酶基因家族(CesAs)的表达实现的。乙烯利处理下,ZmXTH1基因表达量显著提高：扩展蛋白基因家族成员2mEXPA2、ZmEXPA3、ZmEXPA4、ZmEXPA5、ZmEXPA2、ZmEXPA4、ZmEXPA5和ZmEXPA8的表达量先上调再下调,但是ZmEXPA1、ZmEXPA3、ZmEXPA6和ZmEXPA7的表达量上调；纤维素合成酶基因家族成员ZmCesA1-ZmCesA9下调表达；而ZmEXPA10、 ZmEXPA11和ZmEXPA12基因上调表达。5.利用RNA-Seq技术获得乙烯利调控玉米节间生长差异表达基因图谱,发现在不同时间点和不同部位,乙烯利和对照之间的差异表达基因有240-2711个。同时发现β-扩展蛋白1a等细胞生长相关基因和硝态氮转运蛋白等氮素吸收转运相关基因。