耐低钾水稻的根质膜ATPase和H^＋分泌特性

对耐低钾和不耐低钾的水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）“威优４９”和“远诱１号”的根原生质膜ＡＴＰａｓｅ性质的研究表明,这两种水稻的质膜ＡＴＰａｓｅ活性的最适ｐＨ均为６０,均在底物ＡＴＰ浓度为３ｍｍｏｌ／Ｌ时达到最大反应速度,Ｋｍ值均在０．８５左右。Ｋ＋对这两种水稻的质膜ＡＴＰａｓｅ活性均具有促进作用。当介质中［Ｋｍ］≤５０ｍｍｏｌ／Ｌ时随［Ｋ＋］的增大,对耐低钾品种根质膜ＡＴＰａｓｅ活性的促进作用明显大于不耐低钾品种;当介质［Ｋ＋］在１００～２００ｍｍｏｌ／Ｌ之间时,Ｋ＋对两种水稻品种质膜ＡＴＰａｓｅ活性的刺激效应的差别减小。这两个水稻品种的基础Ｈ＋分泌没有明显差别,但钾刺激的Ｈ＋分泌存在差异,Ｋ＋对耐低钾品种Ｈ＋分泌的刺激效应大于不耐低钾品种。抑制剂实验表明在耐低钾和不耐低钾的水稻品种中,Ｋ＋刺激的根质膜ＡＴＰａｓｅ活性,Ｋ＋刺激的Ｈ＋分泌和Ｋ＋吸收之间存在着紧密的联系。对Ｋ＋刺激的质膜ＡＴＰａｓｅ活性和Ｈ＋分泌的抑制会减少根对Ｋ＋的吸收量。推测耐低钾水稻的质膜ＡＴＰａｓｅ和Ｈ＋分泌对Ｋ＋更为敏感,特别是在低浓度Ｋ＋存在时,可能是耐低钾水稻更能利用低浓度Ｋ＋、在低钾环境中能更好生长的一个原因。     

全球水稻分子育种核心种质资源耐低钾品种的苗期筛选

以全球水稻分子育种计划提供的117份核心种质资源为供试材料,进行苗期水培试验,比较两种不同K 浓度处理下的苗期根茎性状表现.结果表明:两种处理条件下,品种间存在显著差异;以发根数、总根长、苗高、地下部干重、地上部干重等5个性状相对指数的平均值构成品种的综合指数,作为筛选耐低钾品种的评判标准,结合稻苗生长情况,从117份核心种质资源中筛选出9个耐低钾品种和32个较耐低钾品种.     

棉花抗枯、黄萎病品种苗期耐低钾种质筛选研究

本研究采用蛭石栽培和营养液浇灌的方法,确立棉花品种苗期耐低钾筛选指标,利用这些指标,评价我国88个抗枯、黄萎病棉花品种资源苗期耐低钾能力,并筛选钾素利用率高的优异种质。结果表明,株高、地上部干物重、地下部干物重、总干物重、钾利用率、叶绿素含量在不同钾浓度处理和不同品种之间均存在显著差异,可以作为棉花苗期耐低钾能力的评价指标,而叶面积在不同品种和不同钾浓度处理之间不存在差异。利用筛选出的指标对88个品种进行耐低钾评价,结果供试品种主要被分为耐低钾基因型、耐低钾中间类型和非耐低钾基因型三类,分别包括21个、58个和6个品种。     

棉花抗枯、黄萎病品种苗期耐低钾种质筛选研究

本研究采用蛭石栽培和营养液浇灌的方法,确立棉花品种苗期耐低钾筛选指标,利用这些指标,评价我国88个抗枯、黄萎病棉花品种资源苗期耐低钾能力,并筛选钾素利用率高的优异种质。结果表明,株高、地上部干物重、地下部干物重、总干物重、钾利用率、叶绿素含量在不同钾浓度处理和不同品种之间均存在显著差异,可以作为棉花苗期耐低钾能力的评价指标,而叶面积在不同品种和不同钾浓度处理之间不存在差异。利用筛选出的指标对88个品种进行耐低钾评价,结果供试品种主要被分为耐低钾基因型、耐低钾中间类型和非耐低钾基因型3类,分别包括21个、58个和6个品种。     

耐低钾基因型水稻品种孕穗期剑叶生理及根系活力

高耐低钾基因型水稻品种“湘早糯１号”比不耐低钾品种“双白－２１１－竹印”在缺钾和不缺钾营养液生长,孕穗期剑叶叶绿素及可溶性蛋白质含量高、光合速率、呼吸速率及ＮＲ酶活性高、根系活力强,而根导电率低、气孔阻力小．在缺钾（［Ｋ＋］３ｍｇ／Ｌ）营养液时,高耐低钾品种孕穗期剑叶的Ｍｇ,Ｆｅ,Ｃａ,Ｎａ含量增加,［Ｋ＋］含量稍小,但［Ｋ＋］的下降比率相对较低,吸Ｋ功能仍强     

水稻苗期耐低钾品种筛选及相关性状的QTL定位

对159份遗传差异较大的水稻品种进行耐低钾筛选,根据综合指数筛选出18份耐低钾和10份低钾敏感的水稻品种。利用筛选得到的耐低钾水稻品种台农67和低钾敏感品种制西构建重组自交系,对耐低钾相关性状进行QTL分析和定位,共检测到27个耐低钾相关性状的QTL,LOD值为2.52～9.23,可解释表型变异为2.22%～7.25%,其中贡献率最高的QTL是qKC-2,该QTL定位在水稻2号染色体上,可能是1个控制水稻钾含量的未知基因,可进一步通过构建次级群体对该基因进行精细定位和克隆。本研究中设计的Indel标记可快速筛选水稻育种材料中的耐低钾基因型,缩短育种时间,而且重组自交系中可以选出农艺性状好又耐低钾的株系直接应用于育种。     

拟南芥耐低钾突变体的筛选及遗传分析

利用乙酰甲基磺酸（ＥＭＳ）诱变方法,以幼苗根在重力作用下的弯曲生长为指标、筛选得到了拟南芥（Ａrabidopsis thaliana)耐低钾突变体。经过对突变体杂交后代的遗传分析证明,其中两株突变体的耐低钾性状为隐性单基因突变所致。鉴定、分离与植物耐低钾性状连锁的基因将有可能与对培育钾高效作物品种有重要意义。     

聚乙二醇模拟干旱对耐低钾水稻幼苗的根系生长及某些生理特性的影响

以早籼品种‘瑰宝八号’及其变异后代耐低钾的水稻为材料,用20%PEG6000模拟干旱,测定幼苗根系形态和部分生理特性的指标并对其抗旱能力进行比较的结果表明:耐低钾水稻幼苗的超氧化物歧化酶活性、根系活力和活跃吸收面积相对较高,而丙二醛含量相对较低,其根重和根体积也高,比其亲本‘瑰宝八号’有更高的抗旱能力.     

外源钾对铁胁迫下水稻细胞壁多糖含量及耐铁性的影响

以耐铁毒型水稻品种协优9308和铁毒敏感型水稻品种Ⅱ优838为实验材料,采用溶液培养法研究250mg.L-1Fe2+(EDTA-Fe2+)胁迫下,不同钾水平对两种水稻的生长特性、酸性磷酸酶(APA)、果胶甲酯酶(PME)、根系果胶含量、半纤维素1含量以及半纤维素2含量的影响。结果表明,经250mg.L-1Fe2+处理7d和14d后,协优9308和Ⅱ优838的相对根长明显下降,APA、PME的活性显著升高,果胶含量、半纤维素1含量、半纤维素2含量显著增加,Ⅱ优838酶活性及细胞壁多糖含量提高幅度较大,表现出其铁毒敏感性,并且随着处理时间的延长,铁胁迫对两种水稻相对根长,PME活性,HC1含量及HC2含量的影响越显著,但APA活性和果胶含量则没有明显变化。加入外源钾可以不同程度的降低酶活性及细胞壁多糖含量,外源钾浓度为200mg.L-1,对水稻相对根长,APA活性,HC1含量缓解效果较好;外源钾浓度为400mg.L-1,对PME活性,果胶含量缓解效果较好。随着外源钾浓度升高,水稻铁毒症状得到不同程度的缓解,但钾浓度高于200mg.L-1又会对水稻造成新的胁迫。由此推测,水稻通过提高根系细胞壁多糖含量来增加根尖铁的结合位点,以及细胞壁的厚度和刚性,并降低细胞壁的伸展性,使根细胞的伸长受抑,从而提高其铁耐性。     

钾营养对水稻光合速率（Pn）,Hill反应及SOD活力日变化的影响

晴天,田间水稻顶部完全展开叶最大的Ｐｎ出现在上午８时半左右。低钾营养加剧了“午睡”。８：３０￣１４：３０高光强期间Ｐｎ与气孔导度和Ｃｉ分别呈显著直线正相关。Ｈｉｌｌ反应活力午后最低,但该时低钾水稻的Ｈｉｌｌ反应活力较钾充足水稻高。ＳＯＤ活力早晨最低,中午该酶活力增加程度在低钾水稻中更为明显。上述各项均存在着品种间的差异。因此,低钾下水稻“午睡”的加剧由低气孔导度所致,较长时间的低Ｃｉ会诱发低的Ｈｉ     

不同基因型烤烟钾吸收特性差异及吸收机理

以富钾植物烟草为研究对象,烤烟基因型ND202、NC628、G28、NC628×ND202为材料,分析了不同基因型间根系特性及其对矿物钾活化能力的影响差异.结果表明： 根系对矿物钾活化总量越高,烤烟的钾积累量越高.ND202根系发达,富钾能力强,但受环境中钾含量影响较大;NC628根系矿钾活化能力较强,能够显著提高根际土壤钾有效性,但富钾能力较弱;杂交种NC628×ND202较母本具有较高的矿钾活化能力及耐低钾能力,较父本有较高的干物质积累量及富钾能力.因此,利用杂交培育高钾品种是有效的,选育高钾品种时,亲本不仅应具有较高的配合力,更应优先考虑其能否提高根际土壤钾的有效性.     

低钾胁迫对不同基因型水稻苗期根系生长和内源激素含量的影响

以2个耐低钾基因型水稻N18、N19和2个低钾敏感基因型水稻N27、N28为材料,采用溶液培养试验,研究低钾胁迫对其苗期根系生长和内源激素含量的影响。结果表明,低钾胁迫下,水稻根长、地上部干重和根干重均降低,但N18和N19显著高于N27和N28。低钾胁迫使4个基因型水稻的根冠比增大,而各基因型之间差异不显著。低钾胁迫下,水稻根中IAA、GA₁和ZR含量均减少,ABA含量增加;N18、N19根中IAA、GA₁和ZR含量都高于N27、N28。此外,低钾胁迫使水稻根中IAA/ABA、ZR/ABA、GA₁/ABA值降低,但N18、N19的上述比值高于N27、N28。     

钾营养对水稻光合速率（Pn）、Hill反应及SOD活力日变化的影响

晴天,田间水稻顶部完全展开叶最大的Ｐｎ出现在上午８时半左右。低钾营养加剧了“午睡”。８：３０～１４：３０高光强期间Ｐｎ与气孔导度和Ｃｉ分别呈显著直线正相关。Ｈｉｌｌ反应活力午后最低,但该时低钾水稻的Ｈｉｌｌ反应活力较钾充足水稻高。ＳＯＤ活力早晨最低,中午该酶活力增加程度在低钾水稻中更为明显。上述各项均存在着品种间的差异。因此,低钾下水稻“午睡”的加剧由低气孔导度所致,较长时间的低Ｃｉ会诱发低的Ｈｉｌｌ反应活力。     

富钾基因型烤烟根系形态和生理特性研究

在水培条件下,以富钾基因型烤烟'农大202'和一般型品种'NC89'、'净叶黄'为材料,研究了不同供钾水平下烟草根系形态和生理特性的基因型差异.结果显示:与低钾水平相比,各品种烤烟在常钾水平下的根系鲜重、体积、干重、总吸收面积、活跃吸收面积、比表面积、根系活力、H+分泌量、阳离子交换量(CEC)、可溶性蛋白和ATPase活性均明显升高,但根系比表面积有所下降,并以'农大202'烤烟的变化幅度较大;在常钾水平下,'农大202'表现出良好的根系形态和较强的生理特性,但其在低钾胁迫下却低于一般型品种,耐低钾能力较弱.研究表明,烟草的根系形态和生理特性及其对环境供钾水平的响应存在明显的基因型差异;提高环境供钾水平能明显促进各基因型烟草根系的形态发育和生理活性,从而增强其对钾的吸收、转运能力.     

低钾条件下水稻的光合特性

水稻5叶期,用低钾(1ppm)处理使净光合率和气孔导度明显下降,虽然单位叶面积的叶绿素含量差异不大,但离体叶绿体的光合磷酸化和电子传递活力明显降低。外源钾可分别提高两种钾处理的水稻离体叶绿体的电子传递活力。初步认为低钾使PSⅠ、PSⅡ及其氧化还原两侧的活力下降。     

不同钾水平对钾饥饿墨兰生长发育和生理的影响

墨兰钾饥饿两个月后,培养在低于１０ｍｍｏｌ／Ｌ的不同钾水平的营养液中．以比较各处理植株的生长发育、抗病和生理反应．结果表明：在正常生长状态下,墨兰体内钾含量高于氮和磷．Ｎ、Ｐ、Ｋ三者比例为６：１：９,因此栽培墨兰要重视钾肥．墨兰在缺钾（０ｍｍｏｌ／Ｌ）或低钾（０．１ｍｍｏｌ／Ｌ）条件下生长不良、花数少,叶片褐斑病较多;当供给较高钾含量（１、５或１０ｍｍｏｌ／Ｌ）时,植株生长良好,光合速率和呼吸速率亦高,根系活力较强,叶片生长快,花数多．褐斑病发病率低．作者认为,５ｍｍｏｌ／Ｌ钾水平的营养液较适合于墨兰生长发育．     

猕猴桃对钾素营养吸收分配特性研究

本试验用￣（８６）Ｒｂ、￣（１４）Ｃ－示踪方法研究了中华猕猴桃对钾素营养的吸收运转规律,钾对植株光合作用的影响。试验表明,植株对钾素的吸收量无论是果实或叶片都以８月上旬至９月上旬吸收为多,在植株各器官中以新叶含量最多,即新叶＞老叶＞茎＞根。在同一叶片上叶柄内单位干物重的含钾量高于叶片,随着钾肥用量的增加,植株体内的含钾量增高。增施钾肥能提高植株的光合强度和植株中全钾含量,但施用氯化钾对猕猴桃会产生毒害作用。     

硅钾肥配施对水稻茎秆理化性状及抗倒伏能力的影响

该研究以易倒伏品种‘B优827’为试验材料,通过分析硅钾肥配合施用对水稻茎秆的弯曲力矩、抗折力以及倒伏指数的影响,探索通过肥料调控提高水稻抗倒伏能力的方法与技术措施。结果显示:(1)硅钾肥配施能显著增加水稻基部节间茎秆直径和壁厚,缩短节间长度,并在低硅中钾处理(T2,硅肥300kg/hm2、钾肥400kg/hm2)下基部各节间长度缩短幅度最大(12.44%~20.80%),直径和壁厚增加幅度分别为2.82%~5.76%、22.95%~28.57%。(2)硅钾肥配施处理后,水稻基部各节间纤维素、木质素及灰分含量显著变化,并以低硅中钾处理(T2)差异较显著,且基部节间木质素含量分别比对照显著提高14.55%、8.67%、7.73%。(3)硅钾肥配施处理能显著增加水稻基部节间抗折力,降低倒伏指数,同时仍以低硅中钾处理(T2)的抗折力最大、倒伏指数最小,对提高‘B优827’植株抗倒伏能力效果最好。研究表明,合理的硅钾肥配比(硅肥300kg/hm2、钾肥400kg/hm2)能显著增加易倒伏水稻品种‘B优827’的茎秆壁厚和直径,缩短基部节间长度,提高抗折力,同时还能增加其基部节间木质化程度,最终增强植株抗倒伏能力;硅钾肥配合施用可通过改善茎秆物理化学特性有效增强易倒伏水稻植株的抗倒伏能力。     

施钾提高蚜害诱导的小麦茉莉酸含量和叶片相关防御酶活性

研究表明,施钾能够提高作物对蚜虫的抗性,但其机理尚不明确。试验采用营养液培养的方法,设置2 mmol/L和0.005mmol/L KCl两个钾浓度,分析不同钾水平培养下的小麦植株在蚜虫为害后,体内茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)的含量和脂氧合酶(LOX)、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和过氧化物酶(POD)等防御酶活性的变化。结果表明,低钾胁迫显著降低了小麦体内JA和SA的含量,并且诱导LOX和POD酶活性增强,但是对PPO和PAL酶活性没有显著影响。蚜虫为害48 h后,高钾小麦体内JA含量显著高于低钾植株,而SA含量没有明显变化。高钾显著提高了蚜虫为害后小麦叶片中的LOX、PAL、PPO和POD酶活性,而低钾小麦体内4种酶的活性在整个虫害调查期间均没有显著变化。研究表明,充足供钾能够显著提高小麦受到蚜虫为害后体内茉莉酸含量,激活其体内的JA信号传导途径,从而提高防御酶活性,增强其对蚜虫的抵御能力。     

低钾胁迫对番茄叶片活性氧及抗氧化酶系的影响

以2种不同低钾耐性大果番茄(钾敏感型番茄081018和耐低钾型番茄081034)为材料,比较低钾处理下2种番茄叶片中活性氧产生及抗氧化酶系活性和相关基因表达差异,明确植物叶片对低钾胁迫的响应机制.结果显示:(1)钾敏感型番茄在低钾胁迫时,叶片中各种保护酶(SOD及其同工酶、POD、CAT、APX)活性随处理时间延长呈下降趋势,同时活性氧(O2-、H2O2)和MDA含量急剧增加;耐低钾型番茄在低钾胁迫条件下,其各类保护酶活性均比对照水平有所升高,而且O2-、H2O2和MDA的含量增加也较少.(2)钾敏感型番茄在低钾胁迫时叶片内Cu/Zn-SOD、CAT和APX基因的相对表达量均有下降趋势,而同期耐低钾型番茄在低钾胁迫时Cu/Zn-SOD、CAT和APX的表达却明显增加,这与其对应的酶活性变化趋势同步.研究表明,低钾胁迫使耐低钾型番茄具有较高保护酶基因表达量,产生较高的保护酶活性,可降低活性氧的破坏作用,防止膜渗透性增加,使之对低钾的适应性较强,而钾敏感番茄品系则相反.