低氮胁迫对不同品种野大豆幼苗生长特性的影响

氮是植物细胞蛋白质的主要成分，是植物生长发育必需的大量元素之一，也是农业生产中作物生长的主要限制因子[1]。施氮能改善植物体内的氮营养状况，提高作物产量。生产中常通过施加氮肥来改善植物体内氮营养状况，满足作物对氮素的需求。然而，作物的氮肥利用效率仅为30%～40%[2]，过量施用氮肥未被植物所固持的氮进入环境，不仅会造成严重的环境污染，同时增加了农业生产成本[3]。因此，提高作物利用氮素的能力，揭示植物耐氮机理，对于筛选和培育氮高效基因型作物具有重大意义，对农业的可持续发展具有深远影响。

野大豆(Glycinesoja)，豆科，大豆属，一年生缠绕草本植物，现代栽培大豆的近缘野生种，因常年在野外环境中生长，形成了特有的形态、生理和生化调节方式，具有适应性强、分布广、耐贫瘠等优良性状，是拓宽栽培大豆育种遗传基础最有效的资源[4]。低氮胁迫会影响栽培大豆正常生理和代谢活动，限制幼苗的株高，降低大豆植株生物量的积累[5]；在逆境环境下，野大豆通过提高根长的生长，以吸取更多的水分和营养抵抗胁迫[6]；在低氮胁迫下，小麦幼苗能够较好地协调地上部和地下部生长的比例，这也是植物抵抗逆境的一种生长策略[7]。目前，针对低氮胁迫对作物的生长影响的研究多集中于玉米、小麦、谷子、栽培大豆等植物品种，对于野大豆在低氮胁迫下生长特性的响应研究还鲜见报道。

本研究采用砂基培养，探讨低氮胁迫对不同野大豆品种幼苗生长性状的影响和不同品种野大豆幼苗生理指标对低氮胁迫的响应差异，并对供试品种耐低氮性进行评价，为筛选耐低氮野大豆种质资源和进一步进行野大豆耐低氮遗传育种研究提供理论基础。

1材料与方法

1.1 供试材料

实验材料为两种不同品种野大豆“辉南06116”和“通榆06311”(由吉林省农科院提供)，供试品种生育期均为120 d左右，无明显差异。

1.2 实验设计

实验于2018年5月至7月在长春师范大学校塑料大棚内进行。采用双因素完全随机设计，因素A为不同品种野大豆：W1：辉南06116，W2：通榆06311；因素B为不同氮素水平：以Hoagland营养液为基础,降低KNO3和Ca(NO3)2的浓度来调整培养液中的浓度，设4个氮水平:正常施氮N0(15 mmol·L-1)、低强度低氮胁迫N1(7.5 mmol·L-1)、中强度低氮胁迫N2(3.75 mmol·L-1)、高强度低氮胁迫N3(1.875 mmol·L-1)，每个处理重复3次，每次重复3盆，总计72盆。

实验采用砂培盆栽育种，营养钵直径为28 cm，每盆装入1.5 kg细沙，沙子使用前用蒸馏水洗净、高温消毒。播种时将细沙用水灌透，等距离打洞4个，每个洞放3～4粒种子，播种后正常供水，2叶1新后间苗，每盆定苗4株，每个处理种植3盆。3叶2新后按实验设计开始胁迫处理，每盆定量浇灌500 mL的处理液透灌。处理14 d后，进行各项指标的测定。

1.3 测定指标与方法

将样品分为地上部分和地下部分，用直尺测量株高。地上部分总重测量值为地上鲜重；地下部分用清水洗净附着的细沙后，用滤纸吸干，分别测量根长、根鲜重。所得样品于110℃杀青15 min，90℃烘干至恒重称量其干重。根冠比(R/S)为根鲜重与地上部鲜重的比值。相对生长速率测定参照KINGSBUR[8]的方法。

1.4 实验数据统计分析

采用SPSS 22.0软件进行数据统计分析，使用Duncan’s法进行多重比较，利用Visor 2013软件绘制图表。

2结果与分析

2.1 低氮胁迫对不同品种野大豆幼苗株高的影响

如图1所示，在低氮胁迫下，两种野大豆幼苗株高均呈现下降趋势，且随着低氮胁迫强度的增大下降更为明显，在高强度低氮胁迫处理N3水平下，W1下降达显著水平(P<0.05)。与对照组N0相比，W1在各低氮胁迫处理条件下株高分别降低4.93%、13.38%、31.49%。同时，不同品种野大豆幼苗株高受低氮胁迫影响程度有较大差异，与对照组相比，W2幼苗株高在各处理水平分别下降4.31%、7.76%、15.09%。在低氮胁迫各水平处理下，W2品种野大豆幼苗株高的降幅均小于W1品种。

图1低氮胁迫对不同品种野大豆幼苗株高的影响注：*表示与对照差异达显著水平，下同。

2.2 低氮胁迫对不同品种野大豆幼苗根长的影响

与正常供氮处理N0相比，低氮胁迫下各品种野大豆幼苗的根长有所增加，同时伴随低氮胁迫强度的增加，变化也越明显(图2)。与对照组N0相比，低氮胁迫下野大豆幼苗根长显著伸长，W1在各低氮胁迫条件下根长分别增加10.38%、16.94%、21.31%，W2品种野大豆幼苗根长在各处理水平分别增加9.38%、18.75%、25.00%，且W2平均增幅(17.71%)大于W1(16.21%)。由此表明，野大豆幼苗能在低氮胁迫环境中通过促进根的伸长而提高根系吸收能力，且W2品种野大豆响应更为明显。

文章来源：《植物生理学报》 网址: http://www.zwslxbzz.cn/qikandaodu/2020/1013/358.html