棉花耐低钾基因型筛选条件和指标的研究

以2004年我国棉区的主栽品种/组合/品系为主,收集50个基因型,在苗期室内液培条件下(低钾浓度和高钾浓度分别为0.02mmolL-1和2.50mmolL-1)对棉花耐低钾基因型的适宜筛选苗龄和评价指标进行研究,并与田间缺钾土壤(速效钾含量为59.88mgkg-1)的筛选结果进行比较。结果表明,棉花5叶期幼苗基因型间生物量的变异系数明显高于3叶期,适宜进行耐低钾基因型筛选。低钾条件下的绝对生物量与相对生物量(0.02/2.50)、吸钾量和钾利用指数(KUI,单位浓度钾所形成的生物量)极显著(P<0.01)相关,相关系数分别为0.7690、0.9522和0.9791。根长、根表面积与整株吸钾量的相关系数分别为0.5201(P<0.01)和0.3325(P<0.05)。子叶缺钾斑占子叶总面积的比例(S)在基因型间变化幅度大(变异系数为44.46%)、符合正态分布、与生物量极显著相关(r=–0.4455,P<0.01),可作为棉花苗期耐低钾基因型筛选的辅助指标。种子含钾量与棉花幼苗子叶的S值、生物量、钾吸收量和KUI均无相关关系。液培条件下5叶期幼苗的整株生物量与田间条件下产量器官干重极显著相关(r=0.5091,P<0.01),证明苗期室内液培筛选具有可行性,可作为对大量基因型的初筛方法,典型基因型需要在田间进行复筛。

苗期水分胁迫对玉米根系生长杂种优势的影响

以玉米杂交种高油115及其亲本(母本220、父本1145)为材料,研究了玉米苗期根系生长的杂种优势及水分胁迫的影响。试验设水分充足、轻度干旱和严重干旱3个处理,田间持水量分别为75%、55%和35%。结果表明,在水分充足条件下,根长(RL)、根表面积(SA)和根干重(RDW)均表现出不同程度的中亲优势和超亲优势,轻度干旱显著降低了各指标的杂种优势,而严重干旱则完全抑制了根系生长的杂种优势。根系各性状中,RL的杂种优势最强。在水分充足条件下,与中等根(根直径0.25～0.45mm)和粗根(根直径>0.45mm)相比,细根(根直径0.05～0.20mm)的RL、SA及其占总根系比例的杂种优势最高。轻度干旱胁迫虽然降低了根系的杂种优势,但RL、SA仍表现出显著的超亲优势和中亲优势(粗根的超亲优势除外)。此外,只有细根RL和SA占总根系的比例在轻度干旱胁迫下具有显著的中亲优势,说明杂交种可以通过生成较亲本更高比例的细根来抵抗轻度干旱胁迫。

棉花不同类型品种耐低钾能力的差异

以2004年我国棉区主栽的转基因抗虫棉与非抗虫棉、常规棉与杂交棉以及不同熟性的48个品种/杂交种/品系为材料,对室内液体培养条件(钾胁迫浓度为0.02mmolL-1)下幼苗和田间缺钾土壤(速效钾含量为59.88mgkg-1)上成株的耐低钾能力进行了比较。结果表明,抗虫棉组在苗期低钾条件下的生物量、吸钾量和钾利用指数以及田间缺钾土壤上的产量器官干重分别显著或极显著低于非抗虫棉组20.1%、15.0%、23.7%和20.9%,而且苗期生物量最低的5个品种均为抗虫棉,田间产量器官干重最低的5个品种中4个为抗虫棉;杂交棉组的上述各指标分别显著或极显著高于常规棉组28.0%、19.9%、26.4%和43.2%,而且苗期生物量和田间产量器官干重最高的5个品种中各有4个为杂交棉;此外,抗虫棉耐低钾的杂种优势强于非抗虫棉,如杂交抗虫棉的上述各指标分别较常规抗虫棉显著或极显著提高37.0%、24.6%、44.3%和59.4%,而非抗虫棉组的杂交棉只有钾胁迫下的苗期生物量和田间产量器官干重显著高于常规棉27.7%和29.9%;品种熟性不影响棉花的耐低钾能力;各类型品种内部的耐低钾能力也存在显著的品种差异,常规抗虫棉耐低钾能力强的品种(系),其苗期生物量和田间产量器官干重与常规非抗虫棉和杂交抗虫棉耐低钾能力中等的杂交种相当。

供钾水平对棉花产量构成及其与产量相关性的影响

采用34个棉花材料,于2007-2008年在田间条件下研究供钾水平对棉花产量及其构成因素和二者之间相关关系的影响。结果表明,施钾可显著提高棉花产量,在气候条件不利的2008年表现更为明显;铃数受供钾水平的影响最大,其次为铃重,衣分受影响最小。偏相关分析和通径分析结果表明,缺钾条件下衣分与产量的关系相对密切,而供钾水平对铃重和铃数与产量相关关系的影响随年份而变化。各产量构成因素对产量的间接通径系数受年份和供钾水平的影响,表明衣分、铃重和铃数之间存在比较复杂的相互制约或促进关系。

辽棉18与新棉99B苗期耐低钾能力的差异及其机制

在室内液培(1/4改良Hoagland营养液)条件下比较了非抗虫棉辽棉18和转Bt基因抗虫棉新棉99B苗期耐低钾能力的差异,并研究了钾的吸收、运转、利用及其机制。两品种在充足供钾(2.5mmolL-1)处理下的幼苗干物重相当,但在低钾胁迫下(0.03mmolL-1)辽棉18的干物重为新棉99B的2.7倍,表现出较强的耐低钾能力。辽棉18单位根重(或单位根长、单位根表面积)的吸钾量相当或低于新棉99B,叶片钾积累量占整株的比例也显著低于后者,然而其根系发达(根长、根表面积和根体积分别为新棉99B的3.4、3.8和4.2倍),钾利用指数也较新棉99B高1倍以上。表明辽棉18较强的耐低钾能力与根系生理吸钾能力和钾在植株体内的运转无关,而主要由发达的根系和较高的体内钾利用能力决定。由于低钾条件下辽棉18和新棉99B叶片的渗透势及相对含水量均无显著差异,证明二者体内钾利用能力的不同不在于钾的生物物理功能(调节膨压和渗透势)的高低,而可能主要与钾的生物化学功能(促进光合作用、韧皮部的装载和蛋白质的合成等)有关。