小麥是人類的主要糧食作物，其產量直接影響著人民生活水平、經濟發展、社會穩定，提高小麥產量可以有效解決以上問題。施用氮肥是保證產量所必需的，不合理施用氮肥不僅導致氮肥利用效率較低，而且還給生態環境、經濟發展以及人體健康都帶來了危害，而提高氮肥利用效率對于以上問題的解決至關重要。本研究以 20 個不同氮效率小麥品種為材料，采用水培＋砂培的方法，通過有氮無氮相結合對苗期小麥氮效率、根系形態特征、根系解剖特征、根系生理特征以及氮代謝相關基因的遺傳與表達的測定，建立根系特征與氮效率之間的關系，以期為氮高效小麥品種的選育提供理論支持。研究結果如下：
（1）不同基因型小麥品種籽粒氮含量、氮積累量差異顯著。通過籽粒氮積累量將20 個品種分為高中低籽粒氮積累量品種，高籽粒氮積累量品種有西農 583、喜麥 203、中信麥 28、福高 2 號、西農 529、華高 55，中籽粒氮積累量品種有陜麥 139、中麥 170、中麥 175、西農 627、西農 3517、小偃 22、鄭麥 366、西農 389，低籽粒氮積累量品種為長豐 2112、秦鑫 271、致勝 5 號、西農 1018、西安 240、西農 538。其中氮積累量最高為 1.007 mg/seed，最低為 0.732 mg/seed，平均值為 0.889 mg/seed。不同處理條件下，品種之間氮素吸收效率、各部位氮素積累量、植株總氮積累量的順序與籽粒氮積累量保持一致。
（2）根系形態受氮素有無的顯著影響，同時根系形態特征也影響氮效率。有氮處理根干重、葉干重、總根長、總根表面積、總根體積均顯著大于無氮處理，但是根系平均直徑小于無氮處理。有氮處理根干重、葉干重、總根長、總根表面積、總根體積分 別 比 無 氮 高 1.28%~40.27% 、 1.58%~33.33% 、 15.21%~80.56% 、 6.35~67.24 、3.17%~51.11%。高籽粒氮積累量品種相對低籽粒氮積累量品種具有較高的的根干重、葉干重、總根長、總根體積和總根表面積。根系形態特征與氮素吸收效率、氮素積累量顯著相關，說明較好的根系形態能夠促進根系對氮素的吸收和積累。
（3）根解剖特征影響小麥的氮效率，但是不同特征影響不同。有氮處理小麥品種的中柱直徑、皮層厚度、表皮厚度、皮層層數和表皮細胞比無氮處理要高，最高分別高了 10.53%、24.72%、9.81%、14.58%、12.84%，但是皮層薄壁細胞個數比無氮處理要少。有氮處理條件下皮層層數與地上部氮分配比例呈顯著負相關（-0.44），與根系分配比例呈顯著正相關（0.44），說明皮層層數越多，地上部氮素分配比例越低，根系分配比例越高；表皮厚度與根系分配比例呈顯著負相關（-0.54），表明表皮厚度越薄，根系分配比例越高。
（4）不同的根系生理指標對氮效率影響不同。與無氮處理比較而言，有氮處理條件下不同品種小麥根系和葉片硝酸還原酶活性有所升高，整體表現為有氮根＞無氮根＞有氮葉＞無氮葉，兩種處理條件下根和葉中硝酸還原酶活性均與氮吸收積累分配無顯著關系。有氮處理條件下根系呼吸速率比無氮處理大 18.46%~65.47%，兩種處理條件下均為 S13、S19 較大。有氮處理條件下根系呼吸速率與氮素吸收效率、地上部氮素積累量、根系氮素積累量、整株氮素積累量呈顯著正相關，相關系數分別為 0.59、0.53、0.47、0.46，說明根系呼吸速率的升高促進了氮素吸收效率、氮素積累量的提高。
（5）有氮處理小麥根系和葉片中 NRT1.1 表達量分別大于無氮處理根系和葉片中NRT1.1 表達量，且總體表現為有氮根＞無氮根＞有氮葉＞無氮葉。籽粒氮含量高的品種 S19 在兩種條件下 NRT1.1（葉中）表達量都最高，說明 NRT1.1 在葉中的高表達可能會促進植物的氮素吸收和積累。
（6）根系形態結構對于小麥氮吸收、積累和分配的影響最大，根系呼吸速率對氮素吸收、積累也有影響，除此之外，表皮厚度越薄、皮層層數越厚的小麥品種氮素吸收、積累、分配較高。
來源
白瑤. 根系特征對小麥氮效率的影響[D].西北農林科技大學,2021.DOI:10.27409/d.cnki.gxbnu.2021.001817.
