低钾胁迫对谷子幼苗叶片光合作用的影响

为了探究低钾胁迫引起谷子幼苗光合作用改变的响应机制，以谷子品种‘晋谷21号’(钾敏感型)和 ‘龙谷25号’(钾非敏感型)为试验材料，设置正常供钾(5.0 mmol·L^-1， K₅)、低钾(1、0.1、0.01 mmol·L^-1， K₁、K_0.1、K_0.01)和无钾(0 mmol·L^-1，K₀)5个处理，通过营养液盆栽实验，分析不同程度低钾胁迫对谷子幼苗生长、光合气体交换参数、叶绿素荧光特性和碳同化关键酶活性的影响。结果表明：(1)低钾胁迫显著抑制了谷子幼苗的生长，株高、茎粗、叶面积及干物质显著降低，同时叶片钾含量减少，K₀处理‘晋谷21号’和‘龙谷25号’叶片钾含量较K₅处理分别显著降低了48.14%和37.85%。(2)K₀处理谷子幼苗光合色素含量较K₅处理显著降低，但K_0.1和K₁处理与K₅处理差异不显著。(3)低钾胁迫导致谷子幼苗叶片净光合速率(P_n)降低，与K₅处理相比，K₀、K_0.01、K_0.1处理P_n、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)显著降低，胞间CO₂浓度(C_i)却显著增加，证明光合速率降低主要由非气孔限制引起。(4)低钾胁迫很易导致光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)光化学量子产量降低，K₁处理叶片的PSⅡ实际光化学量子效率(Φ_PSⅡ)、PSⅠ光化学量子产量［Y(Ⅰ)］分别降低了5.32%~9.57%和2.38%~5.63%，K₀处理则分别显著降低了17.15%~20.15%和18.71%~21.28%。(5)K₀处理下‘晋谷21号’的 1,5 二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性较K₅处理分别显著降低了42.86%和42.71%，相应处理的‘龙谷25号’则分别显著降低了26.85%和42.77%。研究发现，低钾胁迫下‘龙谷25号’对钾素吸收利用能力较强，各生长生理参数变化幅度较小，表现出较强的低钾耐性；低钾胁迫导致谷子幼苗净光合速率降低，K₀和K_0.1处理下光合速率降低主要与气孔导度降低、光系统的电子传递与能量转换抑制以及碳同化关键酶Rubisco、PEPC活性下降等有关。

Effect of Low Potassium Stress on Leaf Photosynthesis of Millet Seedlings