1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
研究背景：
氮是植物需求量最大的矿质营养，也是生理代谢中生命活动的执行者蛋白质-酶的主要成分[1]。铵态氮和硝态氮是植物氮素吸收的主要氮素营养形式，两者在吸收、转运、同化以及对植物的生长发育和生理效应等方面均存在显著差异[2]。铵态氮肥可以不经过还原直接被植物根系吸收和同化，需要的能量更少，是植物根系吸收的最为经济有效的一种氮素形式。铵态氮肥还能减少因为土壤氮淋洗所造成的污染，采用铵态氮肥可能成为提高氮肥利用效率的关键[3]。
近年来，随着我国“种肥一体化”的普遍推行，大量铵态氮肥随着种子一起进入土壤，使得一段时期内局部农田土壤中的nh4 浓度过高[4]。小麦是我国最重要的粮食作物之一，冬小麦播种后，面对的是秋末和严冬，土壤温度持续降低，硝化过程严重减慢，施入的铵态氮会较长时间保留在土壤中 [5]，小麦种子萌发阶段及幼苗早期极易遭受高铵胁迫。目前已知植物铵毒害的表现有：根系粗短、根冠比下降、叶片黄化、抑制种子萌发，甚至植物死亡[6-10]。因此，探索如何改善小麦幼苗在高铵胁迫下的生长影响具有深远意义。明确高铵胁迫下小麦幼苗生长的调控途径，可为制定高铵胁迫下高产栽培技术提供理论依据和技术支持。赤霉素在植物生长、根系活力与水分吸收、光合作用和抗逆性等方面均有重要作用，高铵胁迫下赤霉素含量的变化可能导致植株生长受阻低进而影响小麦生长，探明外源赤霉素对高铵胁迫下小麦苗期生长的影响，可为缓解高铵胁迫制定合理的栽培管理措施提供依据。
2. 研究的基本内容和问题
研究的目标、内容和拟解决的关键问题
研究目标：
1）明确高铵胁迫下外源赤霉素对小麦幼苗生长的调控效应。
3. 研究的方法与方案
研究方法：
1) 采用水培试验模拟高铵环境，研究赤霉素对小麦高铵胁迫的生理机制。
2) 采用生理生化分析的方法研究小麦光合特性、氮素代谢等生理指标。
3) 采用根系扫描系统，研究小麦根系形态变化特征。
技术路线：
实验方案：
试验材料选用实验选用实验室前期筛选的高铵敏感型品种矮抗58与高铵耐性品种豫麦49。水培试验于2018年10月到2019年1月在南京农业大学牌楼温室及生科楼顶楼温室进行，试验期间温度为8-20℃，光照周期15 h/9 h(昼/夜)。选取饱满、均匀的小麦种子，用20%的H2O2浸泡10min，用清水冲洗干净后，将种子均匀摆放在铺有滤纸的培养皿中，在20℃左右培养箱中培养，每天用去离子水保持湿润。当芽长约1cm时播于盛有石英砂的周转箱中。待幼苗长到两叶一心时选择生长一致的健壮苗，移栽入培养液中培养，水培容器为周转箱（32cm×45cm×15cm），用海绵固定。待幼苗长到三叶一芯时设置高铵（5A）、硝态氮对照（5N）、外源赤霉素处理（5A GA（50mg/l））的营养液进行处理。高铵营养液为修改了的Hoagland营养液，铵态氮营养液：大量元素成分（单位：mmol.L-1）如下：3.0K（KH2PO4和 K2SO4），1.5Ca（CaCl2和 CaSO4），1.0Mg（MgSO4），1.0 P（KH2PO4）, 0.5 mmol.L-1Na（NaCl），并分别以1.0，2.5，5，10，15，20的(NH4)2SO4作为氮源。微量元素成分（单位：mmol.L-1）如下：1.0Fe（Fe-EDTA）, 9.10×10-3 Mn （MnSO4）, 0.15×10-3 Zn （ZnSO4）, 0.16×10-3 Cu（CuSO4）, 18.5×10-3 B（H3BO3）, 0.52×10-3 Mo（ MoO3）。试验以5mmol.L-1单一硝态氮营养液培养为对照，其大量营养成分（单位：mmol.L-1）如下：5.0 N（Ca(NO3)2和 KNO3）, 3.0 K（ KH2PO4和 KNO3）, 1.5 Ca（Ca(NO3)2）, 1.0 Mg（ MgSO4）, 1.0 P （KH2PO4）, 0.5 Na（NaCl），微量元素成分和铵态氮营养液相同。培养14天后收获。为保证周转箱中营养成分的稳定，每3天更换1次营养液。用电动气泵持续通气，并用0.1 mmol.L-1的H2SO4和NaOH调pH至5.5左右。本试验采用随机区组设计。
实验步骤：
（1）发芽：精选种子，以20%过氧化氢消毒浸种10min，去离子水反复漂洗5~10 次。移至小号培养箱中置20℃光照培养箱中催芽，及时补水保证种子萌动发芽，待种子露白胚芽长至1cm时准备移至石英砂中培养。
（2）砂培：将经过步骤（1）发芽的种子移至铺满石英砂的周转箱中进行砂培。待幼苗长至两叶一心时选取生长状况一致的麦苗移至营养液中进行水培培养。
（3）水培：将经过步骤（2）砂培的幼苗移至大号培养箱（35L）中进行水培。1/2 Hoagland营养液缓苗2天，每天观察苗情，三叶一芯时进行高铵处理和赤霉素处理。
（4）取样：外源赤霉素添加后的第7、14天，分别对各个处理进行光合速率的测定、水势变化的测定与植株取样，所取样鲜样在-80℃条件下进行保存，干样放在干燥箱中烘至恒重待测。
（5）室内分析：培养周期结束后，对步骤（4）中所取样品进行分析。测定其生长量、碳氮代谢等指标，分析在处理后小麦各生理指标的变化，明确其效应在各个方面的具体体现。
测定方法：
（1）生物量及形态学指标的测定
从样品中取整株小麦10株，分为地上部分和地下部分，杀青后放在80℃干燥箱中烘至恒重，分别测定每株小麦地上部分利地下部分的干重。形态学的测定按常规方法进行。
（2）光合指标的测定
光合参数采用LI-6400（Li-CorInc，美国）便携式光合作用测定系统与取样时间同步测定。于晴天上午9:00~11:00测定顶展叶净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)。仪器使用开放式气路，CO2浓度为385μmolCO2*L-1左右。选择红蓝光源叶室，设定光合有效辐射(PAR) 为1000μmol/m-2s-1。每次处理重复取5片生长一致且受光方向相近的叶片测定。
（3）赤霉素对高铵胁迫下小麦植株水分吸收利用的影响
采用压力式水势仪、渗透势仪、HPMF、荧光定量等方法进行小麦根系水通道蛋白、根系水流导度，叶片相对含水量、水势、渗透势、膨压、水通道蛋白活性及基因表达量的变化特征的测定。
可行性分析：
本项目是在实验室前人研究基础上的进一步深入，水培试验方法已十分完善，试验测定方法已经过优化，具有可行性。经过查阅文献和导师指导，试验方案经过多次修改和完善现已基本成熟，有理有据有意义。
同时，本项目依托南京农业大学作物栽培学与耕作学国家重点学科和农业部作物生长调控重点开放实验室，具有包括光合仪、荧光仪、流动分析仪、高效液相色谱仪、双向电泳仪和PCR仪等在内的一流仪器设备，可以满足本实验的需要。
4. 研究创新点
特色或创新之处
研究思路新颖。农业生产商大量施用氮肥、氮肥利用率低和铵沉降造成土壤铵态氮浓度过高，影响小麦种子萌发与幼苗形态建成。赤霉素是非常重要的五大激素之一，在植物生长发育方面有重要作用，高铵胁迫下赤霉素含量的变化可能导致植株生长受阻低进而影响小麦生长。本实验重点研究外源赤霉素对高铵胁迫下小麦幼苗生长和光合作用的影响及其生理机理，探索缓解高铵胁迫的方法。研究结果可为缓解小麦高铵胁迫提供技术支持，为小麦高产栽培技术制定
提供理论依据，具有较好的应用前景。
5. 研究计划与进展
研究计划：
2018.07-2018.09确定课题，设计试验方案，阅读相关期刊文献，撰写文献综述。
2018.10-2018.12培养小麦幼苗，进行第一阶段试验。
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