低钾胁迫下过表达NtCaM10对烟草生长及钾素吸收的影响

为探究低钾胁迫下过表达NtCaM10基因对烟草生长及钾素吸收的生理与分子调控机制,以野生型烟草K326(WT)及过表达NtCaM10转基因K326为试验材料,设置两个钾水平,5 mmol/L(常钾)、0.15 mmol/L(低钾),分析低钾胁迫下NtCaM10基因的表达模式及启动子活性,测定相关生理生化指标、钾离子吸收相关基因的相对表达量及各部位钾含量。结果表明,低钾胁迫后NtCaM10基因的相对表达量显著上升、启动子活性被激活。与常钾水平相比,低钾水平下WT和转基因株系的鲜质量及根系长度均显著降低。在低钾水平下,WT生长受抑制的效果更加明显,NtCaM10过表达3个转基因株系的平均鲜质量相比WT显著提高了57.44%,平均根系长度显著提高了35.77%,转基因系中丙二醛的积累显著低于WT,SOD、POD、CAT的活性均显著高于WT,NtCaM10过表达烟草中的NtHAK1、NtHAK5、NtKC1、NtNKT2的平均相对表达量显著上调,增幅分别为56.60%、81.84%、98.08%、638.89%,过表达NtCaM10烟草根部和地上部的平均钾素积累与WT相比显著提高了21.59%和32.36%。NtCaM10基因参与烟株对低钾胁迫的响应,过表达NtCaM10可以通过调节烟草的抗氧化酶活性和钾离子吸收与转运相关基因的表达来正向调节烟草对低钾胁迫的耐受性。

异源四倍体油菜HAKs家族核心基因的鉴定及其功能初步解析

[目的]HAKs家族基因编码高亲和力K^(+)转运蛋白,在K^(+)吸收和运输过程中发挥关键作用。鉴定甘蓝型油菜HAKs家族核心基因,研究不同养分胁迫下核心基因表达的响应,不仅可加深对HAKs功能的理解,也可为HAKs介导油菜营养胁迫抗性的遗传改良提供基因资源参考。[方法]对甘蓝型油菜HAKs基因家族进行全基因组鉴定和分析,其中包括系统发育关系、基因结构、保守基序、染色体定位、顺式作用元件。利用不同养分胁迫下的转录组数据对HAKs家族基因进行差异基因表达分析,并用Cytoscape构建共表达网络图。以低钾抗性品系“H280”和低钾敏感品系“L49”为材料,在低钾胁迫下进行水培试验,使用ICP-MS分析了“H280”和“L49”根部K+含量,RT-qPCR以及亚细胞定位分析了低钾胁迫下BnaA7.HAK5的响应和功能。[结果]在甘蓝型油菜中共鉴定到40个HAKs家族成员。对其进行进化关系分析,发现它们的Ka/Ks值均小于1.0。顺式作用元件分析表明,MYB和激素响应顺式作用调控元件ABRE在HAKs家族基因的启动子区域高度富集。共线性分析表明在进化过程中,甘蓝型油菜中绝大多数的HAKs基因保存完整。差异表达基因分析发现,大部分HAKs家族基因的表达水平受低钾胁迫的显著诱导。共表达网络分析表明,BnaA7.HAK5响应油菜低钾胁迫。RT-qPCR结果显示,BnaA7.HAK5在抗低钾品系“H280”根中的表达量显著高于低钾敏感品系“L49”。亚细胞定位结果显示,BnaA7.HAK5定位在细胞质膜上。[结论]甘蓝型油菜共有40个BnaHAKs基因,BnaHAKs基因响应低钾或盐等养分胁迫。定位在细胞质膜上的BnaA7.HAK5在低钾条件下的表达量显著上调,且在“H280”和“L49”油菜品系根部的表达量差异显著,表明BnaA7.HAK5在油菜高亲和性钾离子的吸收和转运中发挥重要功能。

低钾胁迫下白菜苗期钾高效品种的筛选及钾效率差异研究

【目的】白菜是典型的喜钾作物,缺钾严重影响其产量。苗期是挖掘钾高效白菜种质资源和耐低钾新品种培育材料鉴定的重要时期,遴选出的指标可以作为钾高效白菜种质资源鉴定和抗逆性研究的科学依据。【方法】以21个白菜自交系品种为试材进行了水培试验。设置适钾(NK,K+6.0 mmol/L)和低钾(LK,K+0.1 mmol/L)处理,连续培养3周后(四叶一心)取样,测定白菜幼苗根系形态、植株长势、钾素含量和积累量等指标。通过主成分分析,筛选影响白菜钾高效利用的重要指标,并利用聚类分析对21份种质进行聚类。【结果】相比适钾处理,低钾处理显著降低了21份白菜幼苗的根系表面积、根系体积、根尖数、地上部钾浓度(SKC)、植株钾浓度(PKC)、地上部钾积累量(SKA)和植株钾积累量(PKA)。所有品种的SKC、PKC、SKA、根系钾积累量(RKA)和PKA这5个指标的耐低钾系数均较低(LPTC<1),而根系钾浓度(RKC)的耐低钾系数较高(LPTC>1)。对参试21份白菜品种进行主成分分析和D值聚类分析,发现3个白菜种质资源属于耐低钾型品种;3个白菜种质资源属于中等耐低钾型品种;13个白菜种质资源属于中等低钾敏感型品种;两个白菜种质资源属于低钾敏感型品种。耐低钾型白菜‘HK42’在适钾和低钾处理下地上部钾运转效率差异不大,而低钾敏感型白菜‘HK40’低钾处理下根系钾运转效率相比适钾处理显著提高58.95%。与‘HK40’品种相比,‘HK42’品种地上部钾利用指数比和钾效率比分别显著降低74.01%和81.70%。【结论】根系干重、地上部钾积累量和植株钾浓度可以作为评价白菜品种耐低钾性强弱的指标。初步确认‘HK27’、‘HK42’和‘HK54’为耐低钾型白菜品种,‘HK40’和‘HK48’为低钾敏感型白菜品种。

沟施硫酸钾对桃1 年生枝条抗寒性的影响

【目的】探究沟施不同施用量的钾肥对桃1年生枝条抗寒性的影响,筛选出提高抗寒力的最优钾肥施用量,为林业生产提供科学依据。【方法】以桃品种‘36-5’为试材,以0 g/株施用量为对照,对桃树进行不同钾肥施用量(50、100、150、200、250 g/株)处理,在2022年9月采取沟施处理。于休眠期(2022年11月30日)采1年生枝条样品,进行人工模拟低温处理(0~-30℃处理,以5℃为梯度),测定桃枝条不同温度处理下各钾肥施用量枝条的矿质元素(氮、磷、钾、钙、镁)含量、细胞膜透性(相对电导率、含水量、丙二醛)含量、渗透调节物质(可溶性糖、可溶性蛋白)含量、抗氧化酶系统(过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性)、内源激素(脱落酸、生长素、细胞分裂素、赤霉素含量)含量等生理指标,并进行各生理指标的综合评价。【结果】在低温胁迫下,不同钾肥施用量桃枝条抗氧化酶活性增加,增强桃枝条抗氧化酶清除自由基能力,提高渗透调节系统能力,调节细胞膜透性;活性氧自由基产物丙二醛(MDA)降低、相对电导率等膜透性指标降低;渗透调节系统(可溶性蛋白、可溶性糖)含量提高。矿质元素含量增加,脱落酸(ABA)含量增加、ABA/GA比值增加。通过拟合Logistic方程评价得出桃枝条半致死温度,其中150 g/株施用量下桃枝条半致死温度达到最低,为23.22℃。通过隶属函数法综合评价得出,不同钾肥施用量对桃枝条抗寒性由强至弱依次为150>200>250>100>50>0 g(CK)/株。通过对半致死温度与隶属函数进行相关性分析发现二者呈现显著负相关。【结论】半致死温度与隶属函数均可用于抗寒力测定。150 g/株钾肥处理效果最佳,能有效提高桃枝条抗寒性,可为农业生产提供参考。

低钾胁迫下干旱对烤烟幼苗生理特性及钾含量的影响

为探究低钾胁迫下不同干旱程度对烤烟幼苗生理特性及烟株钾含量的影响,以烤烟品种‘K326’为试验材料,采用室内水培法,分别设置不同钾水平(低钾0.15 mmol·L^(-1),常钾5.00 mmol·L^(-1))和模拟干旱程度(PEG-6000浓度分别为0、5%、10%、15%、20%)双因素处理,对烟株生理指标、光合特性及烟株各部位钾含量进行测定。结果表明:相同PEG-6000浓度下,低钾水平处理的烟株地上部及根系干质量、鲜质量、根系活力、烟叶光合指标(除胞间CO_(2)浓度和水汽压饱和亏外)和各部位钾含量均低于常钾水平,其中低钾水平下烟株地上部及根系钾含量较常钾水平分别降低了10.62%~21.70%和35.96%~58.82%。常钾水平下,随着PEG-6000浓度的升高,烟株根系干质量、根系活力、叶片净光合速率、气孔导度、水分利用率、叶片可溶性蛋白含量、叶片POD、CAT活性均表现为先升高后降低,且均在PEG-6000浓度为10%时达到最大值,与PEG 0处理相比,各指标分别增加了16.01%、131.66%、27.87%、73.68%、78.57%、44.13%、179.11%、49.21%。低钾水平下,添加PEG后烟草各部位干质量、鲜质量、烟叶光合特性均明显降低,其中20%PEG-6000处理的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用率较PEG 0处理分别降低了56.25%、41.94%、57.14%、36.90%;随PEG-6000浓度的升高,烟株叶片的相对电导率、过氧化氢、超氧阴离子和丙二醛含量逐渐升高,分别比PEG 0处理增加了20.45%~108.55%、34.53%~197.61%、67.38%~106.24%、10.98%~69.80%。植株各部位钾含量在不同钾水平下均随PEG-6000浓度升高而逐渐降低,当PEG-6000浓度为20%时,常钾水平烟株地上部和根系钾含量较PEG 0处理分别降低了63.44%和40.66%,低钾水平分别降低了76.49%和34.39%。综上可知,低钾水平下,干旱胁迫显著抑制了烤烟的生长发育,而提高钾水平可增强根系活力和光合作用、降低叶片活性氧含量等以缓解干旱胁迫造成的损伤,从而提高烤烟整体抗旱性;但当干旱胁迫严重到一定程度时,钾水平提高无法缓解干旱对烤烟生长造成的不利影响。

低钾胁迫对水稻叶片光合功能的影响及其基因型差异

经大量的水培筛选后 ,选用对低钾胁迫敏感程度差异较明显的 3种水稻基因型进行大田试验 ,探讨低钾胁迫下水稻钾高效基因型的有关生理基础 ,试验表明 :低钾胁迫破坏水稻光合器官 ,导致叶片净光合速率降低 ,气孔阻力增加 ,叶片 Ru BP羧化酶活性降低 ,因此低钾胁迫引起水稻大幅度减产。水稻不同基因型对低钾胁迫的抗性存在差异 ,钾高效基因型在低钾胁迫下钾素利用效率相对较高 ,产量降低的幅度相对较小 ,这与钾高效基因型低钾胁迫下能较好地维持叶片光合功能密切有关。低钾胁迫对钾高效基因型净光合速率、气孔导度和 Ru BP羧化酶活性的影响比对钾低效基因型较小 ,钾高效基因型能较好地维持叶片的钾含量 ,故其相对净光合速率、气孔导度和 Ru BP羧化酶相对活性较大 ,且上位叶与下位叶片之间 ,抽穗期与灌浆期之间叶片 Ru

低钾胁迫对水稻苗期矿质营养吸收和植物激素含量的影响

以水稻(Oryza sativa L.)受体N27(对照)和来源于N27的耐低钾基因型水稻N18和N19为材料。采用溶液培养技术研究了低钾胁迫对其苗期矿质营养吸收和叶片植物激素含量的影响。结果表明,在低钾胁迫下,水稻幼苗吸钾效率和钾利用效率以及植株钾转运率降低,但N18、N19的降低幅度小于N27。同时,低钾胁迫下N18和N19与N27相比具有较强吸收和运输钠、磷、镁、铁和钙的能力。低钾胁迫使水稻叶片IAA、GA1和ZR的含量以及IAA/ ABA、ZR/ABA和GA1/ABA比值均降低,N18、N19的降低幅度小于N27,且具有较高的IAA、GA1和ZR的含量以及IAA/ABA、ZR/ABA和GA1/ABA比值;低钾胁迫下N18、N19叶ABA的含量增加幅度小于N27。水稻耐低钾特性与其矿质营养吸收能力和植物激素水平或植物激素间比例关系有关。

低钾胁迫对不同钾营养效应型大豆保护酶系统的影响

以四种钾营养效应型大豆品种(系)(铁丰31号、沈农6 号、铁95068-5、GD1617)为试验材料,设置两个钾浓度处理,研究低钾胁迫对大豆整个生育期细胞保护酶系统的影响。结果表明:在低钾胁迫下,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性均有不同程度的升高。SOD的活性高峰出现时期最早,CAT次之,POD出现最晚。从敏感型来看,耐性系数高的不敏感型品种(系)CAT与POD的活性差异明显高于耐性系数低的敏感型品种(系),SOD活性差异则不甚显著。由此,本文认为大豆钾营养敏感型间的差异可以通过保护酶系统活性差异得以表现。

低钾胁迫下水稻钾高效基因型若干生长特性和营养特性的研究

采用溶液培养筛选,结合田间试验,提出了采用低钾胁迫下水稻体内钾利用效率作为衡量水稻钾利用效率的指标;探讨了钾高效基因型水稻的若干生长特性和营养特性;指出低钾胁迫导致水稻生物量减少,植株生长缓慢,分蘖能力差,根系生长受到抑制,根系吸收的钠增加。水稻钾高效基因型低钾胁迫下仍具有较强的生长势(相对干重、相对株高、相对根长较大),其地上部钾/钠比值高而根部钾/钠比值较低,地上部和根部钾/氮吸收量比值较低。

低钾胁迫对玉米光合特性及叶绿素荧光特性的影响

以耐低钾的玉米自交系90-21-3和不耐低钾玉米自交系丹937为试材,利用4个水平钾浓度的水培方法,研究低钾胁迫对不同耐性玉米自交系光合特性和叶绿体荧光特性的影响。结果表明,低钾胁迫下,玉米光合面积减少,光合速率、气孔导度和蒸腾速率均下降,胞间CO2浓度升高。且在严重低钾条件下不同耐性玉米自交系间差异达到了显著水平,丹937各指标的变化幅度大于90-21-3,90-21-3的光合速率和气孔导度显著大于丹937。低钾胁迫使玉米叶片Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP及ETR显著下降,NPQ上升,表明低钾对PSⅡ造成了伤害,但其能够有效地避免或减轻因PSⅡ吸收过多光能而引起的光抑制和光氧化。与钾敏感自交系相比,耐低钾玉米自交系在低钾胁迫下仍有较强的光合能力和抗光抑制能力,对低钾有更强的耐性。

耐低钾玉米自交系延缓叶片衰老的生理特性

以典型的耐低钾玉米自交系90-21-3和低钾敏感玉米自交系D937为试材,采用大田试验,研究了生育后期低钾胁迫对不同自交系叶片持绿性、叶绿素含量、光合特性及叶绿素荧光参数、烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和NAD激酶(NADK)活性、保护酶活性的影响,探讨耐低钾玉米延缓叶片衰老的生理特性。结果表明,低钾胁迫持续到生育后期,90-21-3与D937相比,叶片持绿时间长,叶绿素含量下降缓慢,叶片净光合速率(Pn)高;胞间CO2浓度(Ci)和气孔限制值(LS)上升幅度小;FPSII、Fv、Fm高,而Fo明显低;PEPC和NADK活性高;MDA含量上升缓慢且维持较低水平;抗氧化酶SOD、POD和CAT活性相对较高。低钾胁迫下,90-21-3自交系延缓叶片衰老的原因可能为持绿性较好,延长了叶片功能期;光合能力强,受光抑制程度较轻;NADK活性稳定,为光反应提供电子受体NADP,同时PEPC活性较高,暗反应又能固定相对较多的CO2,从而保证了CO2的供应;光反应和暗反应的协同,使90-21-3自交系具有相对较高的光合速率,同时抗氧化酶又具有较高的活性,可有效清除活性氧。

不同品种春小麦根系对低钾胁迫的生物学响应

采用水培法,以3个春小麦品种(加春1号、2号、4号)为试验材料,研究了低钾胁迫下不同品种春小麦根系的形态学与生理学特征。结果表明:(1)与对照相比,低钾胁迫下小麦的根重、根数、总根长、总吸收面积、根活力、根系SOD及POD活性、根系活性吸收面积均明显降低,但根冠比有所增加,不同春小麦品种间的变化趋势相似,但变化幅度存在明显差异。(2)供试品种小麦根系的形态与生理学特征在同一供钾水平下和不同供钾水平间均存在着明显的差异,表明这两种性状的差异是由基因型和环境因素共同决定的,因此,根系形态学和生理学特征可以作为筛选高效吸收钾小麦品种的参考指标。(3)供试的3个春小麦品种中‘加春4号’对低钾环境的适应性最强。

低钾胁迫对不同效应型大豆光合特性及叶绿素荧光参数的影响

以钾高效大豆品种九农15和低效品种GD8521为材料,在溶液培养条件下研究低钾胁迫对其叶绿素含量、光合特性及叶绿素荧光参数等生理指标的影响,从光合物质生产方面探讨不同效应型品种对低钾胁迫的耐性机制。结果表明:在低钾胁迫下,高效品种的叶绿素a、b及a+b总含量与对照之间没有差异,但叶绿素a/b值较对照显著提高,而低效品种的叶绿素a及a+b总量较对照显著降低,叶绿素b的含量及a/b值没有显著变化;低钾胁迫下高效品种仍保持较高的光合速率,但气孔导度和胞间CO2浓度则显著低于对照,低效品种的各参数下降幅度远大于高效品种,处理间均达到极显著差异;随着供钾水平的降低,高效品种叶绿素荧光各参数中仅Fv显著增加,而低效品种F0、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/F0等参数的变化均达到显著或极显著水平;低钾胁迫下低效品种反应中心耗散的能量较多,用于电子传递的能量减少,而高效品种处理间无明显变化。由此可见,在低钾胁迫下高效型品种仍能保持较高的叶绿素含量,尤其是叶绿素a的比例显著提高,其光合电子传递过程受低钾胁迫的影响也较小,因而能保持较高的光合生产能力,而低效品种受低钾胁迫时各参数则发生显著变化,导致光合生产能力降低。

不同化感潜力水稻秧苗响应低钾的光合生理特性

本研究以化感水稻"PI312777"和非化感水稻"Lemont"为材料,采用水培方法研究低钾(5 mg K.L-1)和正常钾(40 mg K.L-1)条件下,两水稻品种的光合生理及其响应机制。结果表明,低钾条件对非化感水稻"Lemont"的根长、株高、干重有显著的抑制作用;而对化感水稻"PI312777"的根长有促进作用,对其他指标的影响较小。低钾条件下,两种水稻光合作用参数——净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度、气孔限制值、叶绿素含量等均下降,但非化感水稻"Lemont"下降的幅度较大,且与化感水稻"PI312777"差异显著。水稻光合作用相关酶的分析结果表明,低钾条件下核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和乙醇酸氧化酶的活性及其基因表达强度均降低,但化感水稻"PI312777"的下降幅度显著小于非化感水稻"Lemont"。可见低钾条件下,化感水稻"PI312777"比非化感水稻"Lemont"具有更强的光合作用能力及耐营养匮乏能力。

低钾胁迫下不同低钾耐性大豆光合特性及保护性酶的差异

田间试验选用耐低钾和低钾敏感的大豆品种各2个,研究低钾胁迫下不同品种光合特性及活性氧代谢的差异。结果表明,与施钾相比,低钾胁迫下,两类品种的相对叶绿素含量(SPAD值)、净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)均下降,但低钾耐性品种比低钾敏感品种下降的幅度小;而胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和脯氨酸含量升高,且低钾敏感品种比低钾耐性品种升高幅度大。低钾耐性品种SOD活性在开花期低于低钾敏感品种,成熟始期又明显高于低钾敏感品种;CAT活性在开花期和结荚期低钾耐性品种都高于低钾敏感品种;成熟始期POD活性低钾耐性品种下降的幅度小于低钾敏感品种;MDA在生育中后期,低钾耐性品种明显低于低钾敏感品种。

低钾胁迫对甘薯块根淀粉理化特性的影响及其基因型差异

【目的】甘薯[Ipomoea batatas(L.)Lam]属块根类淀粉作物,同时也是较典型"喜钾"作物,而甘薯种植区土壤缺钾十分普遍。同时,甘薯块根淀粉用途与其理化特性密切相关,因此,必须加强研究钾缺乏对甘薯块根淀粉理化特性的影响。【方法】选用3个不同钾效率型甘薯徐薯32(耐低钾与钾高效型)、徐薯18(中间型)与宁紫薯1号(不耐低钾与钾低效型)为材料,利用1980年设置的长期肥料定位试验田低钾(LK,氮磷处理)与正常钾水平(CK,氮磷钾处理)两处理,分析甘薯块根淀粉粒径大小与分布、热焓特性、糊化特性、吸湿性及膨胀力等特征指标差异。【结果】与正常钾相比,低钾胁迫改变甘薯块根中直链淀粉、支链淀粉、总磷、总脂肪和氮等主要组分,不同钾效率型甘薯间变化存在差异。甘薯淀粉粒径存在≤2.50μm、2.50—5.00μm和5.00—30.00μm等明显的3峰分布,低钾胁迫下淀粉粒径及其分布均发生变化,淀粉平均粒径降低,其中在体积分布中,徐薯32平均粒径减幅最小,宁紫薯1号降幅达显著水平(P<0.05),表面积与数目分布中差异不显著,而不同粒径的百分比、平均粒径与峰值(数目分布中无峰值)均有不同的变化,且这些变化在不同品种间也存在差异。淀粉糊化过程中的起始温度(T_0)、峰值温度(T_p)和热焓值(ΔH)普遍低于正常钾供应处理的相应指标,尤其宁紫薯1号在3个热特征值上的差异均达显著水平,其差异幅度大于徐薯32,3个甘薯品种最高粘度值、崩解值均明显下降,徐薯18与宁紫薯1号的最低粘度值、最终粘度值受低钾影响显著上升,而徐薯32的表现则相反。块根淀粉吸湿性均不同程度降低,徐薯18与宁紫薯1号降低达显著水平(P<0.05),徐薯32淀粉吸湿性变化较小,但其吸湿性值最高。淀粉膨胀力不同程度上升,宁紫薯1号增幅达显著水平(P<0.05),徐薯32淀粉颗粒膨胀力较高,受低钾胁迫影响效应小。相关分析表明,甘薯淀粉主要理化指标间密切相关,低钾胁迫改变甘薯块根淀粉组分及颗粒粒径大小,是导致不同程度影响甘薯块根淀粉的糊化特性、热特性等理化特性的主要因素。【结论】钾是影响甘薯块根淀粉理化特性的重要元素,低钾胁迫对甘薯块根淀粉组分及其品质理化特性产生较明显影响,不同钾效率型甘薯块根淀粉特性对低钾胁迫响应不同。

低钾对水稻不同叶位叶片光合特性及抗氧化系统的影响

研究了低钾条件下钾敏感型水稻品种"二九丰"不同叶位叶片的气体交换、荧光参数、色素和活性氧及抗氧化酶活性的变化。结果表明,随着叶位降低,对照和低钾处理的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量(ΦPSⅡ)、表观电子传递速率(ETR)、可溶性蛋白(SP)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均显著下降,而胞间CO2浓度(Ci)、激发压(1-qP)、非光化学猝灭(qN)、超氧化物自由基(O2.-)产生速率、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量却急剧升高。与对照相比,低钾胁迫加速了各叶位Pn的下降和Ci的上升,而Gs并无降低,说明Pn的降低主要是由非气孔引起的。低钾胁迫还明显降低Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR、Chl和SP含量、Chl/Car比率、及SOD和POD活性,促进了(1-qP)、O2.-产生速率、H2O2和MDA含量的升高。这些结果均说明低钾胁迫引起了PSⅡ光化学效率降低和能量耗散的不平衡,从而导致了叶片的早衰。相关性分析表明,PSⅡ的激发压的升高与Pn、Chl和SP的含量及SOD和POD活性呈极显著负相关,与O2.-产生速率、H2O2和MDA含量呈极显著的正相关。据此推测,激发压的升高可能介导了水稻在低钾条件下叶片早衰的起始过程。

低钾胁迫下不同大豆品种钾吸收利用效率的差异分析

探讨低钾胁迫下不同大豆品种钾吸收利用效率的差异,为培育钾高效率基因型大豆品种提供理论依据。以钾不敏感型大豆品种沈农6号、GD1617和钾敏感型大豆品系铁95079-2、铁95068-5为供试材料,设低钾和高钾2个处理,测定各生育时期干物质重和各器官的含钾量,比较不同大豆品种不同处理间的差异。结果表明:在低钾条件下,低钾不敏感型大豆沈农6号和GD1617植株地上部和根系的含钾量在各生育时期均表现为与高钾处理的植株比较接近,且成熟期无论是籽粒、荚皮,还是茎秆,均表现了相对较高的含钾量,分别为籽粒1.12%和1.01%、荚皮0.84%和0.76%、茎秆0.62%和0.56%,钾利用效率(64.8 g.g-1和65.8 g.g-1)和钾经济效率比(78.3 g.g-1和79.9g.g-1)亦均较高;而低钾敏感型大豆铁95079-2和铁95068-5各指标则表现相反,两品种含钾量分别为籽粒0.76%和0.88%、荚皮0.33%和0.38%、茎秆0.23%和0.16%,钾利用效率分别为57.8 g.g-1和61.9 g.g-1,钾经济效率比分别为68.2 g.g-1和70.6 g.g-1。说明低钾不敏感型大豆对钾肥的吸收利用效率较高,而低钾敏感型大豆较低。

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。

低钾胁迫对大豆根系渗透调节物质及产量影响

以耐低钾型大豆铁丰40(T40)、WM和低钾敏感型大豆GD8521为材料,研究低钾胁迫下大豆根系K+、可溶性糖、脯氨酸和游离氨基酸等渗透调节物质含量变化及其对产量影响。结果表明,低钾胁迫下大豆根系K+、可溶性糖含量下降,而脯氨酸和游离氨基酸含量升高。在出苗后90 d(R6),与低钾敏感型大豆GD8521相比,耐低钾型大豆T40和WM根系K+含量变化幅度较小,在低钾处理下分别比HK(对照)降低57.02%和50.93%,而GD8521为69.15%;可溶性糖、脯氨酸和游离氨基酸含量变化幅度较大,T40和WM低钾处理根系游离氨基酸含量分别比HK(对照)升高54.67%和48.94%,而GD8521为41.02%。低钾处理下,T40和WM产量降低幅度较小,比对照分别下降37.06%和46.34%,差异不显著(P>0.05);而GD8521产量下降幅度较大,为64.77%,差异达显著水平(P<0.05)。说明耐低钾型大豆品种可维持根系K+含量相对稳定,糖转化为淀粉能力更强,有较高的脯氨酸和游离氨基酸含量维持细胞渗透势,保证其渗透调节能力并稳定产量。