耐低钾玉米自交系灌浆至成熟期生理特性研究

研究耐低钾玉米自交系灌浆至成熟期的生理特性,探讨其耐低钾的生理机制,为钾高效玉米育种提供理论依据.以多年筛选出的典型耐低钾玉米自交系90-21-3和典型不耐低钾玉米自交系D937为试材,在天然低钾土壤上进行田间试验,于灌浆至成熟期测定根系形态、叶片持绿性、各器官的钾素积累量、钾利用效率、产量及产量性状.与不耐低钾玉米自...     

玉米苗期耐低钾能力比较

选择玉米耐低钾自交系J6-1、较耐低钾自交系N40和不耐低钾自交系丹937,在5个不同钾素浓度水平下对其幼苗性状和钾素作用指数进行比较.结果表明,随着钾素水平的升高,3个自交系的衰老叶片数、株高、叶面积、干重和叶绿素的钾素作用指数随之变化;变化最大的为丹937,其次为N40.这些性状指数在一定程度上反映了不同玉米的耐低钾能力,其中以干重、叶面积和株高的钾素作用指数最为明显,是较为理想的耐低钾筛选鉴定指标.     

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(P_n)高;胞间CO₂浓度(C_i)和气孔限制值(L_S)上升幅度小;F_PSII、F_v、F_m高,而F_o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。     

富钾基因型烤烟的钾积累及根系生理特性

采用室内营养液培养(钾浓度为3 mmol L^-1)的方法, 以富钾基因型烤烟农大202与2个一般型品种净叶黄、NC89为材料, 研究富钾基因型烤烟钾积累及根系生理特性。结果表明, 3个烤烟品种根和茎中钾积累量无显著差异, 但农大202的叶片钾积累量、根系活力和根系总活力、根系H⁺分泌量、根系阳离子交换量(CEC)、根系可溶性蛋白含量和ATPase活性均极显著高于另两个品种。净叶黄、NC89间除根系活力和根系H⁺分泌量差异达显著水平外, 其他根系生理特性差异均不显著。根系钾吸收动力学参数结果显示,农大202苗期钾离子最大吸收速率(V_max)较高而米氏常数(K_m)和钾离子吸收临界浓度(C_min)较低, 而旺长期的V_max、K_m及C_min均较高, 说明其根系具有较高的钾吸收速率, 但旺长期后耐低钾能力较差。     

玉米耐低钾特性的遗传效应分析

利用数量遗传学方法,在低钾土壤上研究耐低钾基因型玉米植株茎秆长度性状和苗期叶片耐性指数的遗传模型及其关系。结果表明：耐低钾基因改变了植株高度、穗上茎长和穗位高度的各遗传效应;在所有遗传效应中,降低玉米耐性的遗传效应占主导地位;玉米耐低钾特性受主效基因和微效基因控制;主效基因是由增强耐性和降低耐性的两种基因类型构成,其互作增加玉米耐性,微效基因及其互作降低耐性。     

玉米自交系对低钾胁迫耐性的差异

采用耐低钾的玉米自交系T和一般的自交系C,以4水平钾浓度的水培方法进行对照研究。结果表明,在高钾情况下,两自交系干重几乎相同,随着钾浓度的下降,自交系T的干重明显大于自交系C:;随钾浓度的下降,自交系C缺钾症状加重,而自交系T除一K处理外均无缺钾症状;缺乏钾素。自交系C的主根伸长增加及冠/根比下降程度比自交系T明     

钾肥对玉米光合、荧光特性及钾素吸收效率的影响

本试验以21份不同玉米自交系为基础材料,通过钾素吸收效率的聚类分析将供试材料分为钾高效型、钾中效型和钾低效型三类。以三种不同钾素吸收效率类型玉米自交系为材料,采用大田试验,研究了施用钾肥对不同钾素吸收效率类型玉米自交系光合、荧光特性和钾素吸收效率的影响。结果表明,与不施钾水平相比较,在施钾水平下,玉米自交系穗位叶的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、可变荧光、最大荧光产量、最大光化学效率、籽粒钾素积累量、钾含量和钾素吸收效率均显著升高,胞间CO₂浓度和初始荧光显著降低。可变荧光和最大荧光产量的升高,以及初始荧光的降低显著增加净光合速率,进而提高钾素吸收效率。不施钾水平下,钾高效型玉米自交系钾素吸收效率、光合特性和荧光特性降低程度较小,说明钾高效型玉米自交系在低钾胁迫下维持钾素营养、光合及荧光特性的能力较强,这为下一步钾高效型玉米材料的选育提供理论基础。     

棉花不同品种钾吸收效率差异的根系形态学和生理学机理

用6个棉花品种作为试验材料,通过水培试验比较其对钾的吸收能力,研究其根系形态学、生理学特征和K+吸收动力学参数。结果表明,低钾胁迫下,钾高效品种中棉所64的根干物质质量、根体积、根活跃吸收面积、根活跃比表面积最大,根系活力最强;钾高效品种中棉所35的根干物质质量较大、根长而细,根总吸收面积最大,根总比表面积都最大,根系活力也较强,且K+最大吸收速率Imax最大,最小临界浓度Cmin较小,耐低钾能力强。而钾低效品种中棉所50和中植棉2号的根系形态学等指标都较差,根系活力较弱,且Imax也较小。该研究不仅有助于阐明棉花耐低钾胁迫的机理,而且能评价不同品种对低钾的适应能力。     

模拟干旱对不同耐性玉米自交系幼苗根系和水分利用效率的影响

以耐旱玉米自交系昌7-2(T)和旱敏感玉米自交系Mo17(S)为试验材料,利用4个水平PEG-6000浓度处理,研究苗期干旱对不同耐性玉米自交系根系形态特性和叶片水分利用效率的影响。结果表明:PEG-6000胁迫下,玉米自交系的根总长、根系表面积、根系体积与根系吸水能力均减小,Mo17的变化幅度大于昌7-2;植株水分利用效率增加,Mo17增加幅度小于昌7-2。与旱敏感玉米自交系相比,耐旱玉米自交系在干旱胁迫下仍能保持较正常的根系形态、较高的吸水能力和水分利用效率。     

玉米不同基因型对钾营养胁迫的反应

在低钾土壤上，采用土培苗期和全生育期试验相结合的方法对10个不同玉米基因型的钾胁迫反应进行研究。结果表明：不同玉米基因型对钾胁迫反应存在明显差异。在缺钾条件下，不同玉米基因型的缺钾程度、地上部干重、根系干重、根冠比、植株钾浓度、钾吸收量和籽粒产量都呈下降趋势。且敏感型基因型GD6，GD19下降幅度比迟GD18,GD4在。耐低钾能力差的品种对钾肥反应敏感，相对地上部干重及相对钾吸收量的相关系数分别为0．9653**，0．6806^**,0.6325^*。故玉米基因型苗期缺钾可见症状可作为初步筛选指标。试验鉴定出GD4和GD18不仅耐低钾能力强，且在缺钾和正常供条件下，其生物学产量和籽粒产量都较高。可见，这两个基因型是进行玉米耐钾胁迫遗育种的育好材料。     

不同钾效率棉花基因型对低钾胁迫的反应

采用盆栽试验,对通过苗期筛选获得的4个(103、122、163、165)钾效率不同的棉花基因型进行全生育期试验,主要研究在不施钾(K2O 0 g.kg-1)与施钾(K2O 0.80 g.kg-1)条件下各部位钾含量、农艺性状、产量和纤维品质的反应。高效高潜基因型103结桃数最多,而脱落率最低;它的衣分高而子指较低,说明其能把较多养分转移到皮棉,以获得较高的经济产量;其单株皮棉产量在缺钾和施钾条件下分别是低效低潜基因型122的2.57倍和1.83倍;低效低潜基因型122的脱落率在各个时期均最高,结桃数最少,单铃重、子指、单株皮棉产量都是最小。103各个部位钾含量较低,122的钾含量则较高,说明103以较低的钾含量即能维持其正常的生长,这或许是其钾高效的因素之一;施钾显著提高了各个基因型的纤维整齐度、比强度、纤维长度和麦克隆值,但降低了伸长率;103衣分最高,纤维长度、整齐度、比强度、伸长率中等,麦克隆值施钾和缺钾分别是A1和C2级。122纤维长度为最高,衣分、整齐度、比强度中等,其伸长率最低,麦克隆值B1级。高效低潜基因型163、165的产量和纤维品质等表现中低水平。     

施钾对烤烟高钾新品系生长发育及含钾量的影响

为探明不同施钾量对烤烟钾高效基因型新品系生长发育和含钾量的影响,本试验以‘K326’为对照,高钾新品系GK2、GK8为供试材料,分析比较烟株农艺性状、干物质积累量及含钾量在不同供钾水平下的差异。研究结果表明：增施钾肥可以明显改善烤烟高钾新品系的农艺性状,促进烟株株高、茎围、叶片大小及单株叶数的增加;团棵期不同供钾水平下烟株的长相长势基本一致,进入旺长期后,施钾240 kg/hm2时,烟株长势最好,不同品种（系）间表现为：GK8>GK2>‘K326’。烤烟高钾新品系根、茎、叶的干物质积累量随着施钾量的增加而增加,不同时期各器官干物质积累量为：叶>茎>根;不同供钾水平为：T3>T2>T1;不同品种（系）间表现为：GK8>GK2>‘K326’。     

缺钾胁迫对大豆植株钾素与干物质积累的影响

为了给大豆生产中合理施用钾肥提供重要理论依据和参考,本试验采用砂培方法,自大豆V3期开始,连续进行4 次缺钾处理,研究了缺钾胁迫对大豆植株钾素和干物质积累的影响。结果表明：大豆V3~R1期缺钾胁迫,下部叶、柄钾素向上部转移,以供给新生的上部器官,保证其生长;在R1~R3期、R3~R5期、R5~R6期缺钾胁迫,所有营养器官中的钾素均向荚果中转移,以保证其生长发育;V3~R1期、R1~R3期主要以营养生长为主,此时断钾,钾素对营养生长阶段的大豆干物质积累未有很大的影响。R3~R5期、5~R6期为钾素对干物质积累影响最关键时期,此时断钾,干物质积累下降明显。     

河南省主要土类供钾能力与固钾特性

用浊室盆载耗竭试验方法和室内模拟田间条件,对河南５类８种土壤供笔固钾特性进行了研究。结果表明。砂姜黑土土壤钾素耗竭程度严重是植株吸钾总量和首茬作物吸钾量最低。砂姜黑土、红粘土和粘质潮土对外源供给钾素的固钾率明显同于其他土类。褐土与黄褐土的固相似,砂质潮土最低。     

土壤缺钾对棉花钾运转和分配的影响

在盆栽条件下应用86Rb 标记和原子吸收分光光度法,研究了常规棉中棉所12、中棉所35和转基因抗虫棉新棉99B、中棉所41四个品种的钾运转和分配情况.盛花期中棉所35上部叶的86Rb 主要运转到主茎,中部叶的86Rb 主要运转到产量器官.缺钾促进了棉花下部主茎叶和果枝叶中的钾向上部和中部转移,有利于提高钾在植株体内的再利用;而抗虫棉新棉99B和中棉所41下部主茎叶和果枝叶中钾的转运能力较差,可能是它们在生产上后期易早衰的原因之一.产量器官是棉花钾营养的第一大和最终库器官,而主茎则担负着储存和中转的功能.土壤缺钾时,棉花主茎叶和产量器官的钾运转和分配比例提高;另外,种子和纤维的钾浓度随供钾水平的变化在棉株各器官中最小.这些结果说明,钾缺乏时棉株一方面会尽可能维持叶片的功能,从而满足棉株对同化产物的需求;另一方面会利用有限的钾资源优先保证后代的繁衍.     

钾营养对大麻生长及钾吸收与利用效率的影响

为研究大麻生长的钾营养特性及其最适需钾量, 笔者以 ‘云麻 1号’ 为试验材料, 采用水培法研究不同钾营养处理下大麻的生长特性、 干物质和钾离子的积累与分配以及钾利用效率。结果表明：2.0 mmol/L钾处理的大麻株高、 茎粗、 叶面积和根冠比等生长指标达最佳水平; 随施钾量的增加, 钾利用效率和 SOD活性降低, 叶绿素含量升高, 蔗糖含量和蔗糖酶活性先升高后降低; 大麻干物质和钾离子的积累量均在 2.0 mmol/L钾处理下达最大值, 在各器官的分配为： 茎＞叶＞根。综上可知, 在本试验条件下, 2.0 mmol/L的钾浓度最适宜大麻生长。     

硫酸钾对三类幼龄茶园土壤钾库及其平衡的影响

选取川、渝两地典型、具有代表性的砂岩黄壤、灰岩黄壤、酸性紫色土为供试土壤,进行了连续5年的试验.研究了钾肥(硫酸钾)对茶园土壤钾库及钾素平衡的影响,旨在为茶树合理施肥提供科学的依据.研究结果表明施用钾肥显著提高土壤钾库中的各类钾素,且土壤中各类钾素的变化因土壤类型而异,在3种土壤中,土壤钾库的增量均为灰岩黄壤＞砂岩黄壤＞酸性紫色土.在不施钾肥(CK)的情况下,茶树每年从土壤取走0.08g/kg土钾素,3种土壤的钾素流失量分别为0.18g/kg·土年(灰岩黄壤)、0.09 g/kg·土年(砂岩黄壤)、0.07 g/kg·土·年(酸性紫色土).推测幼龄茶园土壤的钾素流失量与之类似,施用K肥很有必要.     

不同钾肥用量对冬种马铃薯产量、品质和钾肥利用率的影响

通过田间试验研究钾肥用量对珠三角地区冬种马铃薯生长、产量、钾素利用率和品质的影响。结果表明,施用钾肥能够一定程度提高马铃薯叶绿素含量和叶面积,起到较好的壮苗效果;在K₂O 300 kg/hm²时产量和经济效益最高。与对照相比,马铃薯块茎粗蛋白和可溶性糖含量在K₂O 225 kg/hm²以上用量时显著提高,淀粉含量在K₂O 300 kg/hm²以上用量时显著提高,而施钾一定程度降低了维生素C含量。随钾肥用量的增加,钾素农学利用率和生理利用率显著下降,钾素吸收利用率呈先升高后下降的趋势,在K₂O 225 kg/hm²时达最大值。建议珠三角地区冬种马铃薯钾(K₂O)用量以225~300 kg/hm²为宜。     

短季棉和长季棉钾效率和根系对钾缺乏响应的差异

为了探讨不同熟性棉花品种之间是否存在钾效率和根系生长对钾缺乏响应差异，在室内水培条件下，以中熟/长季棉（百棉1号、鲁棉研28）和早熟/短季棉（中棉所50、百棉2号）为材料，将刚出苗的幼苗转移至含不同K浓度[钾缺乏（0．05 mmol/L）和钾充分（2．5 mmol/L）]的培养液中生长，于幼苗期开展研究。结果表明，幼苗在营养液中分别生长至7 d和13 d时，4个棉花品种的钾效率（钾缺乏条件下的幼苗干质量）和根系干质量及根系总长度、总表面积和总体积对钾缺乏响应方面均存在显著差异，但均没表现为长季棉类品种和短季棉类品种两大类别之间的一致性差异；4个品种的钾效率和根系生物参数（根干质量、根系总长度和总面积）呈正相关。13 d时，低钾对长季型棉花品种细根长度和面积的抑制率（61．8％～75．5％）明显高于短季型棉花品种百棉2号（47．7％～51．4％），并且明显提高了中棉所50的细根长度和面积；低钾对长季型棉花品种中根长度和面积的抑制率（40．7％～53．9％）也明显高于短季型棉花品种（18．0％～36．2％）。幼苗培养从7 d延长至13 d时，不论是高钾水平还是低钾水平下，细根长度和面积所占比例增加，中根长度和面积所占比例下降；低浓度钾条件下，2个短季型棉花品种的细根长度和面积所占比例上升幅度显著大于2个长季型棉花品种。因此，不同熟性棉花品种的细根生长对钾缺乏的响应存在差异性。     

氮钾营养与氮钾平衡对几种烤烟病害的影响

云南是中国的主要烤烟生产区,目前由于单一品种大面积种植及施肥不合理等原因,烤烟病害比较严重,制约着烤烟的品质和经济收入。通过对云南中部地区烤烟中部叶片旺长中期（移栽后60~65d）氮、钾营养及氮、钾平衡研究及田间烤烟病害调查。结果表明;（1）烟叶氮含量普遍较高,而钾素偏低,导致氮/钾比偏高;（2）氮含量高时（N%>4%）,钾素过高（K%>4%）和过低（K%<2%）都增加了烤烟对炭疽病和赤星病的感染率;（3）在氮素含量正常,钾素含量也正常时,氮/钾比协调,抗病能力最强;（4）烤烟烟叶氮/钾>2%,烤烟对病害的抵抗能力下降,且随氮/钾比偏离最适水平,烤烟发病逐渐加重。