高光效水稻品种的叶片和冠层生理生态特征及其氮素调控

作     者：叶苗 张耗 顾骏飞 张祖建 

作者机构：江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心 

出 版 物：《中国水稻科学》 (Chinese Journal of Rice Science)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主　　题：水稻 光合作用 Rubisco酶 叶片氮素 叶片形态解剖结构 冠层光氮匹配 

摘      要：提高水稻的光合效率被认为是进一步提高水稻产量的有效途径之一。然而，关于高光效水稻品种的生理生态特征还不清楚，无论是在单叶还是群体冠层水平上。本文综述了叶片Rubisco酶含量和活性、叶片含氮量、叶片形态解剖结构包括气孔性状、叶脉性状和叶肉解剖结构以及结构性物质与功能性物质之间的平衡对单叶光合作用，冠层结构和冠层光氮匹配对群体冠层光合作用的影响及其受氮素调控的状况，总结了高光效水稻品种的叶片和冠层生理生态特征及其氮素调控效应。我们得出，高光效水稻品种具有叶片Rubisco酶和氮含量高，气孔密度和孔径大，细胞间隙比例大、叶绿体覆盖比例大、叶肉细胞和叶绿体面向细胞间隙的比表面积大、细胞壁薄，叶脉密度大、叶脉维管直径大，根系表面积大、根直径大，叶片挺、叶色深，冠层下部叶片多、冠层光氮匹配程度高等特征；增施氮肥可以增加叶片Rubisco酶含量和活性、提高叶肉层厚度、增加叶绿体覆盖率、增加叶肉细胞和叶绿体面向细胞间隙的比表面积、降低细胞壁厚度，提高叶绿素含量，减少细胞壁含量等增强叶片光合作用，但是过量施氮会降低氮肥利用效率，造成氨挥发、水体富营养化、N2O排放增加等一系列环境问题。研究结果可为高光效水稻育种及水稻绿色生产的施肥策略提供理论指导。