甘薯不同产量潜力品种的氮代谢特性

　　摘要：在甘薯生长前期，高产品种的植株氮含量要低于低产品种，到了甘薯生长后期，高产品种的植株氮含量则高于低产品种。高产甘薯品种的硝酸还原酶活性不一定高，但是低产品种的硝酸还原酶活性低。低产品种的谷氨酰胺合成酶活性高于高产品种。高产品种的叶片和叶柄中C/N比较低，说明高产品种叶片和叶柄中的碳水化合物含量较低，氮含量相对较高。叶片中氮含量高，光合能力较强，制造的光合产物较多，而在茎叶中的碳水化合物含量较低，生成的光合产物大部分运向块根，促进干物质在块根中积累，因此产量较高。

　　关键词：甘薯;氮代谢;产量

　　中图分类号：S531.01 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）23-5649-04

　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.23.008

　　甘薯是我国重要的淀粉与乙醇原料作物、饲料作物和保健食品原料作物，随着燃料乙醇产业的迅速发展和人们营养保健意识的增强，社会对甘薯的需求量增加，甘薯生产得以迅速发展，甘薯产量和品质受到关注。在相同的生产条件和环境条件下，甘薯不同品种块根产量差异很大，高产品种产量可达60 000 kg/hm2以上，低产品种产量不到30 000 kg/hm2。影响甘薯块根产量形成的生理因素很多，而氮代谢直接影响甘薯地上部分的光合作用，从而成为影响甘薯块根产量的主要因素之一。

　　一般认为，植物氮同化的主要途径是：

　　NR为硝酸还原酶，NiR为亚硝酸还原酶，而NH4+同化需要经过一系列酶促反应的复杂过程，其中NR、谷氨酰胺合成酶（GS）、葡萄糖脱氮酶（GDH）和谷胺酸合成酶（GOGAT）是调节氮代谢的关键酶。Foyer等[1]认为，硝酸根离子作为植物氮代谢的主要调节因子，对小麦NR mRNA的合成具有调节作用，并且影响NR激酶的活性。Deng等[2]发现，硝酸根离子主要对NR基因转录和翻译后水平上的活性起调节作用。但在烟草、玉米等作物中，硝酸根离子对NR基因的激活状态无影响。同时在研究中发现，作物根、叶中的NR的存在对硝酸根离子有比较大的依赖性，硝酸根离子可以诱导NR产生的机理可能是硝酸根离子诱导NR mRNA合成或者激活酶原。此外，NR基因的表达还会受到光照的影响[3，4]。本研究主要通过研究地上部和块根中氮素含量以及叶片中影响甘薯氮代谢的酶的活性来阐明不同产量潜力品种的氮代谢特性，从而说明甘薯高产品种高产的原因。

　　1 材料与方法

　　1.1 试验材料

　　试验于2011年5月至2012年10月在山东农业大学农学试验站栽培池进行。供试品种为龙薯9号（L9）、红香蕉（HXT）、苏薯8号（S8）、泰中6号（T6）、遗字138（Y138）、北京553（B553）;供试土壤质地为壤土，0～20 cm土壤有机质11.3 g/kg，碱解氮65.06 mg/kg ，速效磷（P）35.8 mg/kg ，速效钾（K）84.05 mg/kg。

　　1.2 试验设计

　　供试6个品种以小区为单位完全随机排列，试验设3次重复。小区面积15 m2，试验采用行距0.8 m，株距0.25 m。5月1日左右栽秧，10月下旬霜降之前收获。灌溉、除草、病虫害防治等栽培管理措施同一般大田。

　　1.3 取样方法

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