番茄氮素吸收利用效率的基因型差异及相关机理的研究

【摘要】：试验于2009年12月-2010年8月在吉林农业大学蔬菜温室中进行,取得的成果主要如下： 1.为明确番茄氮素吸收利用差异及为因种施肥和选育氮素高效利用品种提供依据,开展了同一氮素水平的25个番茄品种氮素吸收利用基因型差异研究,结果证明：番茄产量的氮素利用效率品种间变异范围为31.04%-47.58%。聚类分析指出,吸氮能力较弱,利用能力较高,产量高的品种有四个,产量平均值为9456.2kg/667m2。相关分析及通径分析表明,吸氮总量与番茄产量显著正相关,而氮素利用效率对提高番茄产量起主导作用。并以25个品种番茄的氮肥吸收利用率(RE)、氮肥生理利用率(PE)、氮肥农学利用率(AE)和氮肥偏生产力(PFP)的差异进行比较,结果显示,番茄的RE、PE、AE、PFP均存在显著差异。聚类分析显示,番茄品种属于高产、高氮肥利用效率(NUE)的品种有5个,即朝研219、佳粉19、倍盈、赛欧1号和瑞琦1。与其它品种相比,产量、RE、PE、AE、PFP的均值分别高19.31%、47.50%、0.93%、46.3%和19.3%。相关分析表明,提高氮收获指数,有利于产量和NUE的提高。 2.为明确不同氮效率番茄的生理机制,筛选出氮效率不同的番茄,在不施氮条件下,研究番茄的生物量,光合特性,生理特性的变化。结果表明：番茄的产量与生育前期的侧根长和侧根数,生育后期的地上干物重,根系活力、硝酸盐、可溶性糖、Pn、E和Gs密切相关,可作为番茄产量氮高效品种筛选的参考指标。生育后期的茎粗和根干重与生育前期的根冠比以及叶面积可作为番茄植株氮素吸收积累高低的重要指标。生育后期的根干重和叶面积可作为筛选氮高效利用品种的首选指标。 通过对群体番茄产量和氮效率与相关的生物量、生理特性、光合指标的相关性分析,发现番茄生育中期的侧根数和生育后期的根冠比、定植后50天的可溶性蛋白,定植后10天和100天的硝酸盐、生育后期的SPAD、Pn和盛果期的Ci可以作为不同品种番茄产量的特征性指标；生育后期根的生长状态、定植后80天时的可溶性蛋白、定植后20天时的可溶性糖、生育后期的硝酸盐、Pn、Ci可作为氮素吸收效率的特征性指标；定植后30天的叶面积可作为氮素利用效率的特征性指标。 3.为明确氮肥对不同品种番茄磷钾吸收利用的影响以及选育肥料高效利用品种提供理论参考,本试验在不同氮水平下,研究了25个番茄品种磷钾吸收利用的特性。结果表明,氮肥明显促进磷素和钾素吸收总量,且磷素吸收利用的品种间差异性变小,钾素吸收利用则相反。相关分析和通径分析表明,氮肥使氮素吸收总量与磷素和钾素吸收总量之间密切相关,对产量的相对作用较大,但钾素吸收总量对产量影响较小。 4.通过盆栽试验,研究长期缺氮对5个不同品种番茄叶绿素荧光特性的影响,结果表明：低氮条件下,番茄叶片叶绿素荧光参数中的Fv/Fo(PSⅡ光能潜在活性)、Fv/Fm(最大光化学效率)、qNP(非光化学猝灭系数)、qP(光化学猝灭系数)、ΦPSⅡ(实际光化学效率)均不同程度下降,对低氮比较敏感,其中Fv/Fo和Fv/Fm最灵敏,品种间各参数差异性也发生改变。番茄的生长指标、叶绿素含量、净光合速率也因缺氮呈现下降趋势。相关分析表明,qP与叶片含氮量呈线性正相关,因此,qP可作为氮素诊断的指标。 5为评价不同品种番茄的营养品质,筛选出综合营养品质高的品种,测定了25个品种番茄的优良品质和不良品质,并采用模糊数学的隶属函数法对其营养品质进行综合分析,结果表明,不同品种番茄在品质方面存在较大差异,25个番茄品种中综合营养品质较好的是朝研粉王,东农712,秀光306,美冠,粉石头,中杂106。