根际微生态系统中钾素转化与循环研究进展

钾是植物生长所必需的大量营养元素之一，钾素在植物代谢和植物组织与器官之间营养物质的运输机制中起着关键作用。植物主要通过根部吸收土壤中的钾素并由转运蛋白运输，此外钾素的转化和循环与解钾微生物紧密相关，在植物-土壤-微生物生态系统中起着至关重要的作用。本文综述了根际微生态系统中钾素的转化与循环，包括土壤中钾的存在形式和转化、植物对钾的吸收和利用、土壤微生物解钾菌的研究。深入了解根际微生态领域钾素转化与循环的过程，可为农业生产中钾素调控及植物生态修复提供理论依据。     

盐胁迫对不同小麦品种NSCCs吸钾作用的影响

根据植物对钾的吸收主要通过钾的专性通道和非选择性阳离子通道(NSCCs)2种途径的钾吸收转运机制,利用钾专性通道抑制剂,研究3个耐盐能力不同的小麦品种在盐胁迫下通过NSCCs转移钾的贡献.结果表明:3个小麦品种根系通过NSCCs的钾转移均受到Na~+的影响,耐盐性最强的小麦品种.其通过NSCCs的钾吸收作用受到的影响较小,对盐最敏感的小麦品种受影响最大,其NSCCs对K~+的吸收受到明显抑制,吸钾贡献率大幅下降.     

苎麻不同基因型的吸钾能力及其与根系参数的关系

根据大田微区试验初步结果,采用土培及液培试验进一步探寻不同苎麻基因型的吸钾能力及其与苎麻根系形态、根系生理等的关系,揭示苎麻钾营养基因型差异的机制。结果表明：吸钾能力强的基因型具有的特点是根量多,特别是细根多;根系总吸收面积及活跃吸收面积大;根系的吸收容量阳离子交换量ＣＥＣ较高;钾吸收动力学最大吸钾速率Ｖｍａｘ较高,而米氏常数Ｋｍ相对较小。     

钾高效基因型马铃薯钾素利用效率机制研究

为探索马铃薯钾高效机制,利用营养液沙基盆栽方法,对比研究了不同钾处理下2个钾高效材料(‘HEK-1’和‘HEK-2’)和1个普通品种(‘合作88,)的单株鲜薯产量、植株各部位在不同生长时期的干物质和钾素积累量、根系分泌有机酸种类与含量以及根系分泌物对土壤中钾的活化能力等评价作物钾效率的相关指标.结果表明,与普通品种相比,低钾浓度下,‘HEK-1’保持较高的根系干物重,各生长时期地上茎中均保持较高的钾含量,成熟期植株钾利用效率高;‘HEK-2’低钾胁迫下根系分泌物中草酸含量较多,其根系分泌物活化土壤中钾的能力强.结论:不同基因型的钾高效材料耐低钾机制不同,提高植株钾利用效率或增加根系分泌物中的草酸含量以促进钾吸收都属于马铃薯应答低钾胁迫的有效方式.     

土壤钾素形态转化机制与测定方法优化的研究进展

土壤钾素形态转化在土壤钾肥力提升与评价、钾肥高效施用技术和植物钾素营养调控等方面发挥着重要作用。近些年中国科学院南京土壤研究所土壤钾素研究团队在土壤不同钾素形态的区分方法及其含量范围、植物高效利用土壤钾的机制、土壤非交换态钾的释放机制及其影响因素,尤其是土壤非交换态钾的生物有效性评价方法等方面进行了一系列研究。基于强的四苯硼钠法,土壤非交换态钾含量在不同种类的土壤中存在最大值,通过交换和扩散提取的土壤非交换态钾可占土壤全钾的20%～60%。矿物非交换态钾释放主要取决于其他离子含量和环境钾浓度,植物高效吸收非交换态钾也主要取决于根系吸收低浓度钾的能力。证实土壤非交换态钾的形成和释放对土壤保钾能力及土壤钾的生物有效性起重要作用,建立了土壤非交换态钾总量的测定方法、土壤钾素变化测定方法以及土壤有效钾分级测定的方法体系。这些研究结果可为土壤钾素肥力的准确评价、预测和土壤钾素相关研究提供有力的方法手段,并将推动土壤钾素研究由定性、半定量向定量研究方向发展。     

烟草对钾素吸收与积累转运及损失机理研究进展

钾离子偏低是困扰烟区发展的主要因素。本文从烟草根际微环境钾元素研究、根系吸收K+在体内转运和分配、烟株钾离子的损失和防止钾离子外排措施及机理4个方面,概述了烟草对钾素吸收、积累转运及损失机理的研究,归纳了近年来通过施肥、农艺措施及其相关生理生化特性的研究来防控钾素在烟株内的损失,从而探索提高烟叶钾离子含量的途径。     

植物KUP/HAK/KT家族钾转运体研究进展

钾是植物必不可缺的大量元素,作为细胞内的主要溶质,参与植物的生长发育过程。植物通过钾通道和钾转运体两种方式吸收钾营养。钾转运体包括4个家族,其中KUP/HAK/KT家族成员最多,且研究最为深入。其成员是广泛存在于植物细胞质膜和液泡膜上的一种跨膜蛋白,多具有高亲和性钾吸收功能的转运体。KUP/HAK/KT转运体不仅在植物对K+的吸收与转运过程中发挥作用,也参与调节植物的生长发育。综述了植物KUP/HAK/KT家族的分类、组织定位、功能和表达调控等方面的研究进展,以期为研究植物的钾营养吸收机制提供理论参考。     

植物生长调节剂对烤烟钾吸收和循环的影响

[目的]研究植物生长调节剂对烤烟钾累积与循环的影响[方法]通过设置3种植物生长调节剂处理（NAA、GA和BR）的水培试验。[结果]植物生长调节剂BR对烤烟钾吸收和循环产生了一定的影响。在本试验条件下,BR不仅能提高烤烟对钾、钙、镁的吸收,还降低了根系钾素的外排量,提高了钾在体内的累积量,使烟株的钾含量增高,增强了钾素循环。NAA和GA3处理的钾含量相差不大,但BR在打顶后2、7、12d分别比NAA处理的韧皮部伤流液钾含量高出0.52%、0.30%、0.28%。[结论]打顶后BR处理可有效的提高烟草植株钾含量。     

钾素营养研究及钾胁迫下植物应激蛋白研究进展

钾是作物生长必需的大量营养元素之一,作物缺地其体内诱导产生异常的代谢活性,这些活动又因作物种类及品种不同而不同。钾与植物高蛋白含量有密切的相关性,缺钾胁迫下植物蛋白质代谢会发生一系列的变化,如某些蛋白质合成受阻,也有可能诱导产生新的蛋白质－应激蛋白。本综述了钾素研究取得的主要成果讨论在现代生物化学日益发展的情况下,进一步研究钾素胁迫下植物应激蛋白的技术。     

植物钾素营养基因型差异的研究进展

钾是植物主要的营养元素,在植物生长、代谢过程中发挥非常重要的作用.不同种类的植物甚至同一植物的不同品种对钾的吸收、转运及利用效率存在显著差异.从形态学、生理生化、遗传学和分子生物学等方面综述近年来国内外植物钾素营养基因型差异的最新研究成果.     

钠钾交互作用下水稻生长和营养元素吸收特征研究

[目的]研究钠钾交互作用下水稻生长和营养元素吸收特征,为钠离子转运机制的分子研究提供理论依据。[方法]以日本晴水稻为材料,通过盆栽水培研究了钠钾交互作用下水稻生长和营养元素吸收特征。[结果]高Na^＋显著抑制水稻的生长和根系的发育,但盐胁迫下短时间的K^＋饥饿并不影响水稻的生长、根系的发育和根冠比。K^＋和Na^＋互相抑制吸收,且Na^＋在一定程度上有替代K＋的作用。Ca^2＋在高钠处理的水稻体内含量有上升趋势,而Mg^2＋在地上部含量有下降趋势,在根系则差异不显著,K^＋的缺乏能促进Mg^2＋的吸收。盐胁迫能显著增加根系和地上部阳离子总数,但K^＋饥饿下地上部阳离子总数提高。高Na^＋显著降低氮的含量,K^＋只对地上部氮的累积影响较大,而磷则相反。各营养元素因不同处理而呈现不同的根冠分布。[结论]揭示了水稻在钠钾交互作用下体内吸收转运机制。     

盐响应信号途径SOS与植物K+吸收关系

【目的】在盐胁迫条件下研究SOS突变体K+吸收的变化,旨在解析植物高盐胁迫响应与K+吸收的关系。【方法】以SOS信号途径的3个主要基因sos1、sos2、sos3突变体和野生型拟南芥（WT）为试验材料,在含有不同Na+/K+浓度比例的培养基上处理试验材料,观察各突变体与WT的表型差异,进行根系扫描、测定植物的RGR（相对生长率）,植株体内Na+、K+的含量,计算植株体内Na+/K+浓度比值,同时,利用qRT-PCR分析K+转运体基因AKT1、AKT2、SKOR在突变体和WT间的表达差异。【结果】不同浓度K+进行处理时,突变体和WT之间没有明显差异;在30 mmol•L-1 NaCl处理下,植株形态、RGR和体内Na+/K+浓度比值,体内K+浓度的测定结果显示,当K+浓度从0.2 mmol•L-1 增加到60 mmol•L-1 时,K+浓度增加缓解了高盐胁迫对突变体生长的抑制作用。所有植株体内的Na+/K+值降低,体内K+浓度提高。在相同处理条件下,突变体的Na+/K+值高于WT,WT体内K+浓度高于突变体;当K+浓度升高到80 mmol•L-1 时,突变体的生长又重新受到抑制。所有植株体内的Na+/K+值升高,体内K+浓度降低。3个K+转运体AKT1、AKT2、SKOR的real-time PCR分析结果显示,在30 mmol•L-1 NaCl处理时,在低钾条件下（0.2 mmol•L-1 K+）AKT1和SKOR表达比较低,而高钾条件下（20.05 mmol•L-1 K+或者60 mmol•L-1 K+）AKT1、AKT2、SKOR的表达量没有明显差异,这3个基因的表达方式在突变体之间没有明显的差异。【结论】在中度盐胁迫条件下,外界K+浓度增加可以缓解盐胁迫对植物生长造成的抑制作用,但是当外界一价阳离子的总浓度高于110 mmol•L-1时,拟南芥的生长重新受到抑制。SOS信号途径对植物K+吸收没有直接的调节作用。     

Membrane-Potential Alteration During K＋ Uptake of Different Salt-Tolerant Wheat Varieties

K＋ is the most abundant cation in plant cells and plays an important role in many ways.K＋ uptake of plant has respect to its salt resistant capacity.There are two categories of channel transportation for plants to uptake K＋,one is through K＋ channels and the other is through nonselective cation channels（NSCCs）.The transmembrane localization of K＋ may change membrane potential（MP）.In this paper,three wheat varieties with different salt tolerance were selected and the MP was measured by microelectrode during K＋ uptake.The results showed that the effects of K＋ uptake on MP through K＋ channels or NSCCs were distinct.K＋ influx through K＋ channels led to MP hyperpolarization,while K＋ influx through NSCCs resulted in depolarization.Diverse MP alteration of wheat varieties with different salt tolerance was mainly due to NSCCs-mediated K＋ uptake.Compared with the salt-tolerant wheat,the MP hyperpolarization during K＋ uptake of saltsensitive wheat was much more evident,probably because of the cation outflux through NSCCs during this process.     

硝酸钙对盐分胁迫条件下小麦幼苗体内Na~+、K~+和Cl~-含量及其分布的影响

本文以小麦为材料,研究硝酸钙对盐分胁迫条件下小麦（ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）幼苗Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃｌ－的吸收、分配的影响．结果表明硝酸钙能够在一定程度上限制幼苗对Ｎａ＋的吸收,促进Ｃｌ－在根内的有效富集,降低Ｎａ＋、Ｃｌ－向地上部分运输的数量和速度;提高体内Ｋ＋含量及其向上运输效率;同时降低对Ｎａ＋,Ｋ＋向地上部分运输的选择性（ＳＮａ＋、Ｋ＋）,从而提高小麦幼苗抗盐性和对盐分胁迫的适应性     

菲和芘胁迫对平邑甜茶根毛细胞钙、钾和氢离子流动性的影响

【目的】探明多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)对植物生长毒害的机理,以及PAHs中不同物质毒害效应的差异。【方法】采用非损伤微测技术测定平邑甜茶幼苗根毛经多环芳烃菲和芘处理后Ca2+、 K+、H+流速变化。【结果】经过菲处理后,Ca2+、K+、H+流动性发生明显逆转,平均流速由对照的（-63.53±9.30） pmol•cm-2•s-1、（-60.56±14.56） pmol•cm-2•s-1、（+44.38±5.19 ） pmol•cm-2•s-1分别改变为(+127.18±39.95) pmol•cm-2•s-1 、(+109.97±25.68) pmol•cm-2•s-1、(-10.35±1.57 ) pmol•cm-2•s-1。经芘处理后,Ca2+、K+、H+流动性同样发生逆转,平均流速分别改变为（+220.29±60.42） pmol•cm-2•s-1、（+140.21±27.87） pmol•cm-2•s-1)、（-14.42±3.16） pmol•cm-2•s-1。【结论】PAHs破坏了细胞膜通透性,降低了离子通道活性,活化了根细胞质膜 Ca2+-ATPase 及 Ca2+/ H+反向转运体,扰乱了平邑甜茶根系对Ca2+、K+离子的吸收过程,造成相应元素缺失,并且芘造成的毒害效应显著高于菲,成为PAHs毒害植物体的机理之一。说明多环芳烃对植物生长的影响可以追溯到离子吸收及离子通道的改变上,为进一步研究PAHs对植物影响提供了理论依据。     

拟南芥耐低钾突变体筛选标准的优化

为了探讨筛选耐低钾突变体的最优条件,比较了5种琼脂粉(糖)及不同钾浓度的低钾培养基对拟南芥生长的影响.结果表明:添加Seakem LE agarose培养基的钾离子浓度为43.07μmol/L;钾离子浓度在60、80,100、120、160μmol/L时,拟南芥弯根长度显著或极显著高于在40μmol/L时,因此,40 ...     

富钾植物DNA导入水稻变异后代苗期耐低钾种质的筛选

为了论证利用分子育种的手段改良水稻的钾素营养特性在技术上的可行性，利用测定K^ 吸收和H^ 释放，将富钾植物空心莲子草、商陆DNA导入到不同水稻品种受体的32个变异后代材料，在低钾营养液中进行苗期 耐低钾筛选。结果表明，K^ 吸收和H^ 释放速率极显著正相关，变异后代的K^ 吸收，H^ 释放速率均比其受体显著增加，与耐低钾对照材料明恢63相近。此外，测量这些材料分蘖期的株高、苗干重、根干重，验证筛选出的10个变异后代均为1级耐低钾材料，耐低钾能力相对其受体都有不同程度的提高。     

缺磷对不同基因型玉米苗期生长及氮磷钾吸收的影响

采用营养液培养方法,研究了缺磷对9个玉米品种苗期的生长发育、根系形态、根系活性、氮磷钾吸收和转运率的影响。结果表明:缺磷减少玉米的叶片数、株高、根系活跃吸收面积、植株干重、氮磷钾吸收量和磷钾转运率,增加玉米的总根长、根表面积、根体积、总吸收面积和根冠比。品种间比较,缺磷条件下以‘蠡玉16’的干重最多,相对生物量最高为95.6%,原因是该品种有较大的根系表面积、活跃吸收面积、氮磷钾吸收量、氮磷转运率和磷钾根效比。     

盐胁迫下植物体内保持高K/Na比率的机制

维持细胞内高K+/Na+比率是植物耐盐的关键因素.近年来已经鉴定与保持K+/Na+比率相关的基因和转运蛋白.这些基因和蛋白在K+与Na+的吸收、转运和排出过程起重要作用,在维持K+/Na+方面起调控功能.文章对植物体在盐胁迫下保持高K+/Na+比率的机制作以综述     

盐胁迫对苗期湖南稷子K +、Na +含量与分布的影响

以湖南稷子(Echinochloa frumentacea)为材料,设置不同浓度(0、25、50、75、100、125、150、200 mmol·L ^-1)的NaCl和Na₂SO₄作为胁迫处理,探讨盐胁迫对湖南稷子苗期K ⁺、Na ⁺吸收与分布特性的影响。结果表明,随着NaCl和Na₂SO₄浓度的增加,湖南稷子叶片、茎鞘和根系中Na ⁺含量均增加,K ⁺含量均降低,K ⁺/Na ⁺均下降。其中,Na ⁺含量与分布表现为根系>茎鞘>叶片,叶片和茎鞘Na ⁺含量显著低于根系,K ⁺/Na ⁺明显高于根系;K ⁺含量与分布总体表现为低盐浓度时茎鞘>根系>叶片,中、高盐浓度时茎鞘>叶片>根系。盐胁迫下根系向茎鞘的运输选择性系数(ST1_K,Na)与茎鞘向叶片的运输选择性系数(ST2_K,Na)在盐浓度>25 mmol·L ^-1时均显著高于对照,且ST1_K,Na值大于ST2_K,Na值。当盐浓度≥125 mmol·L ^-1时,Na₂SO₄胁迫下地上部K ⁺/Na ⁺趋于稳定,茎鞘和根系中的K ⁺含量和ST1_K,Na值高于相同浓度的NaCl胁迫,叶片和茎鞘中的Na ⁺含量低于相同浓度的NaCl胁迫。ST2_K,Na值在Na₂SO₄胁迫下呈上升趋势,在NaCl胁迫下先升高后降低。因此,湖南稷子幼苗根系对K ⁺具有较高的选择性吸收能力;高盐浓度下,湖南稷子对Na₂SO₄具有更强的耐性。