棉花钾营养效率的基因型差异研究进展

棉花属于喜钾作物,目前生产上因缺钾而导致的棉花早衰问题日趋严峻。不同棉花基因型的钾营养效率存在显著差异,本文综述了其研究现状,并从钾吸收和利用等方面分析了差异的机制,以期为棉花钾高效育种和栽培提供指导。钾吸收效率高的基因型通常根系发达、根毛较多或生理吸收能力较强(最大吸收速率Imax高、亲和常数Km和维持净吸收的最小钾浓度Cmin低);钾利用效率高的基因型可实现有限钾的高效运转和再分配,且其生理生化代谢的最低需钾量较小、碳氮代谢较为平衡、清除活性氧的能力较强。文中还提出了需要继续研究的方向。

田间条件下棉花叶片缺钾症状及钾含量的时空动态研究

为了探究棉花中上部叶片首先出现缺钾症状的生理机制,以中棉所41为供试材料,于2013—2014年在中国农业大学上庄实验站缺钾(K)土壤上(速效K含量64.0~70.9 mg kg–1)进行试验,设置低钾(225 kg K2O hm–2)和高钾(375 kg K2O hm–2)2个钾处理,以不施钾为对照,观察蕾期至花铃后期主茎叶缺K症状的发展动态,并测定了叶片的K+含量。结果表明,棉花叶片缺K症状并不是简单的自下部老叶逐步向上发展,而是从第10节位左右向上推移,并且这种推移呈跳跃式,植株中部某些叶位的叶片一直未出现缺K症状或症状很轻微。棉花这种缺K症状模式与叶片K+含量无必然联系。叶片K+含量基本遵循随叶位上升而增加的规律,符合缺K条件下的一般特征,但这种自下而上增加的幅度及增幅较大的部位在不同生育时期和不同年份存在差异。大部分叶片的K+含量随叶龄增长呈或快或慢的下降趋势,但在蕾期至盛花期某些幼叶和功能叶的K+含量会出现上升现象,如2013年的第7~第14叶、2014年的第13~第16叶。要揭示棉花缺K症状的生理机制,还需要从不同叶片对K+的敏感性、K+在整株水平的再分配等方面深入研究。

棉花幼苗钾吸收的系统反馈调节初步研究

以中棉所41和辽棉17为材料,采用单接穗双砧木嫁接的方法构建分根体系,在营养液培养条件下研究棉花幼苗钾吸收的系统反馈调节。分根处理6 d后,高钾侧(2.50 mmol L–1)根系(Sp.+K)的吸收能力受到低钾侧(0.01 mmol L–1)K+需求信号的诱导,吸收动力学参数Imax(最大吸收速率)与整根高钾对照(C.+K)相比增加了79%~92%;低钾侧根系(Sp.-K)的Imax则受到高钾侧K+供应信号的抑制,与整根低钾对照(C.K)相比下降了27%~40%。中棉所41分根处理3 d后去除低钾侧根系,保留的高钾侧根系失去K+需求信号的诱导,其Imax下降。棉花幼苗K+吸收的这种反馈调节与地上部和根系的K+含量关系不大。