棉花苗期钾营养效率的基因型分类及钾营养特性差异分析

采用营养钵砂培法,将相对生物量及与之存在显著或极显著相关的6个养分相关辅助指标作为棉花苗期钾营养效率差异评价指标。并基于上述指标,利用SAS软件对38个品种(系)的钾营养效率进行聚类分析,最后综合归纳,将其划分为4种钾效率类型,分别为耐低钾型、较耐低钾型、中间型及低钾敏感型,各包括3个、4个、26个及5个品种,总体呈现出中间多两头少的正态型分布,表明这些指标能较好地反映各品种间钾营养效率的差异。此外,对两极端钾效率类型间的营养特性进行了差异比较与分析,结果表明耐低钾基因型的相对生物量高,具有在低钾下对钾素吸收积累能力强和利用指数高的特点,且二者缺一不可;而低钾敏感型恰恰相反,表现为低钾下相对生物量低,对钾吸收积累能力差、利用指数低的特点。     

不同棉花品种苗期钾效率差异的初步探讨

通过营养液培养研究了4个棉花品种苗期在不同钾水平下的生长及钾营养状况等方面的差异。供试的4个品种钾效率系数存在显著差异。其差异首先在外部形态上表现出来,高效品种较低效品种具有明显的生长优势。叶绿素含量在低钾时,各个品种均表现为上部叶高于下部叶;在较高钾水平时,上部叶片与下部叶片的叶绿素基本相当。低钾时,植株的茎叶钾含量有大于根部钾含量的趋势。较高钾时,根和叶片的钾含量基本相当,都大于茎的钾含量;愈是低钾地上部钾素积累量占的百分率愈大,钾素愈向上部转移。效率较高的鄂抗8号钾积累量是效率低的国抗1号的4.31倍,说明高效植物的钾吸收效率高。在较高钾水平时,不同品种钾积累量差距减少。上述结果也说明通过扩大棉花品种的筛选规模,确定合适的钾的筛选浓度,从棉花筛选获得典型的钾高效的基因型是可行的。     

不同棉花基因型钾效率特征及其根系形态的差异

以水培方法研究钾对两种棉花基因型钾效率特征及其根系形态上的差异。结果表明,高效基因型103钾利用效率在低钾与适钾时分别为160.2 g g^-1和47.5 g g^-1,而低效基因型122为133.8 g g^-1和37.9 g g^-1;在低钾和适钾处理时,103叶片钾积累量占全株钾积累量的84.6%和62.6%,122分别是63.4%和56.0%。在不同钾处理下103根系各参数均高于122,低钾时103总根长和根总表面积分别增加46.2%和13.9%,122根系各参数则均下降。缺钾抑制了粗根的生长,103在低钾时粗根的总根长、根表面积和根体积分别降低了54.0%、62.8%和75.2%;122粗根各参数也有所降低。但低钾时103细根的总根长、根表面积和根体积增加了69.0%、77.0%和80.4%,分别是122的1.9、2.3和2.6倍。     

水培磷胁迫下不同基因型棉花苗期根系形态及叶片光合特性的差异

水培条件下,以彩棉品种中棉所51号(浅棕)、中棉所81号(深棕)、中棉所82号(深绿)和普通白棉品种国欣棉3号为材料,研究3个不同的磷素(KH2P2O5)水平:缺磷(0 mmol·L-1)、低磷(0.5 mmol·L-1)和适磷(1mmol·L-1)对棉花苗期根系形态、根冠比、叶片光合特性的影响。结果表明:低磷极显著提高了棉花总根长和根表面积;缺磷严重抑制了棉花根系的生长,但是随着处理时间的延长,棉花根系生长得以自我调节,减轻了胁迫的影响。低磷处理后10 d,总根长、根表面积、根体积、根冠比均以白棉提高的最多;处理后20 d则以浅棕棉提高的最多。缺磷胁迫下,白棉和深棕棉在处理后20 d根系生长受到的抑制程度相比于处理后10 d加重,而其他品种则随着胁迫时间的延长,抑制程度减轻。不同品种的光饱和点和最大光合速率差异的表现均是浅棕棉白棉深棕棉深绿棉。随着磷素供应水平的降低,白棉的光饱和点和最大光合速率也逐渐降低,而两个棕色棉的光饱和点则表现为低磷缺磷适磷。表明白棉能耐短期的磷素胁迫,浅棕棉和深绿棉能耐较长期的磷素胁迫,深棕棉对磷素胁迫较钝感。     

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I_max高、亲和常数K_m和维持净吸收的最小钾浓度C_min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。     

不同水稻品种对钾的吸收生理特性研究

通过测定贵州省3个主推水稻品种在0．5mmol/LK2SO4溶液中吸收24hK^ 浓度和pH值的变. 明，缺钾引起的不同基因型水稻K^ 吸收动力学参烤变化较大，汕优多系1号水稻植株生长受抑制程度小，其对K^ 的亲合力（1／km)增加，吸收临界浓度C（min值）降低。     

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。     

花铃期不同钾效率基因型棉花对干旱和低钾胁迫的响应差异

以钾高效和钾低效基因型棉花(HEG和LEG)为试验材料,研究了最优水肥(W1K1),干旱胁迫(W2K1),低钾胁迫(W1K2),干旱、低钾胁迫(W2K2)对其光合作用及水分、钾素利用率的影响。结果表明:干旱显著降低花铃期2种基因型棉花叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr),导致蕾铃脱落,钾素利用率(KUE)降低,造成棉花减产。施钾促进叶片Pn及水分利用率(WUE)的提高,但基因型间存在差异,LEG叶片WUE与施钾量成正比,HEG相反。低钾胁迫下HEG的Pn、Tr下降,但Pn下降幅度小于Tr,WUE增大。较高的WUE有利于提高棉花Pn,降低蕾铃脱落率,促进钾素的高效吸收和运输。     

基因型差异对棉花光合生产和分配影响及遗传改良研究

通过研究转双价基因(CryLAc CpTI)、转单价基因(CryLAc)抗虫棉以及常规棉3种基因型棉花光合产物生产和积累分配规律表明,3种基因型棉花光合速率峰值均出现在蕾期和花期,但峰值差异不显著。转基因棉花(单价和双价)花前光合产物积累量降低是生物学产量降低的主要原因;花后光合产物输出率提高是转基因棉花维持产量的主要因素。转基因棉花大量花后光合产物束缚在铃壳中导致转基因棉花铃重较低。在转基因棉花育种中应加强花前光合产物积累量和花后光合产物棉铃有效利用率的选择。     

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。     

不同钾肥用量对长绒棉养分吸收、分配和利用的影响

 南疆长绒棉高产区,不同钾肥处理下长绒棉氮、磷、钾的吸收符合Logistic生长函数模型。各处理棉花钾素的吸收集中在出苗后的60~110 d内,在这50 d左右时间内吸收钾的量占生育期总吸收量的近60%。在一定范围内增加钾肥的用量可以促进棉株对氮、磷养分的吸收。棉株对氮、磷、钾的吸收速率均呈一单峰曲线,钾素吸收速率在出苗后80～85 d达到速率最大值;氮素的吸收速率明显高于钾和磷素吸收速率;与氮、钾不同的是,磷吸收峰相对平缓,施用钾肥对磷素吸收速率没有明显影响。吐絮期棉铃中的钾、氮、磷素随施钾量的增加在一定范围内均有所增加,施钾对棉铃的生长发育有一定的影响。氮素分配总体规律和钾素分配一致,施用钾肥对长绒棉磷素各器官的分配影响不大。合理施用钾肥,可以显著提高长绒棉的皮棉产量,明显促进棉株对氮、磷养分的吸收,过量施用钾肥会降低钾肥的利用效率。     

基因型差异对棉花光合产物生产和分配的影响及遗传改良研究

通过研究转双价基因(Cry1Ac CpTI)、转单价基因(Cry1Ac)抗虫棉以及常规棉三种基因型棉花光合产物生产和积累分配规律表明,三种基因型棉花光合速率峰值均出现在蕾期和花期,但峰值差异不显著。转基因棉花(单价和双价)花前光合产物积累量降低是生物学产量降低的主要原因;花后光合产物输出率提高是转基因棉花维持产量的主要因素。转基因棉花大量花后光合产物束缚在铃壳中导致转基因棉花铃重较低。在转基因棉花育种中应加强花前光合产物积累量和花后光合产物棉铃有效利用率的选择。     

转Bt基因抗虫棉叶片光合生产特征的探讨

 2003—2004年在江苏高肥力棉田,对9个转Bt基因棉花品种(系)的生长发育特点及其光合生产特征进行了研究。结果表明,中棉所29等3个转Bt基因杂交种在盛蕾期至盛铃期表现为叶绿素和可溶性糖含量高,净光合速率强,生殖器官干物质高,成铃强度大,蔗糖转化酶活性较高,光合生产表现为全生育期旺盛型;常规转Bt基因抗虫棉GK19和GK99088盛花前叶绿素含量、净光合速率和可溶性糖含量等光合生产特征旺盛;科棉4号和鲁棉研22表现为盛花后叶绿素含量,净光合速率,可溶性糖等光合生产特征旺盛;sGK321和鲁棉研16整个生育期叶绿素含量、叶片光合速率等光合生产特征较弱。相关分析表明,叶片蔗糖转化酶活性和生殖器官干重、成铃强度呈显著正相关,相关系数分别为0.9842^**和0.8699。生产上应根据不同类型Bt棉的光合生产特征,采取不同的促控措施,以发挥光合生产潜力,提高产量。     

施钾对不同转基因棉花品种光合特性及产量和品质的影响

 在田间试验条件下,研究了施钾对转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41、转Bt基因抗虫棉国抗1号和常规棉泗棉3号光合特性和产量及品质的影响。结果表明,施用钾肥能不同程度地提高不同转基因棉花品种的叶绿素含量、叶面积指数(LAI)、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、叶绿素荧光动力学参数PSⅡ、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学活性(F_v/F_o),从而提高棉花叶片的光合性能。施钾还提高了转基因棉花干物质量及分配到生殖器官的比例,增加了棉花总成铃数、铃重和衣分;施钾处理的中棉所41、国抗1号和泗棉3号的皮棉产量较未施钾处理分别增加5.8%,11.8%和7.0%,棉纤维的主要品质指标也得到改善。转Bt基因抗虫棉国抗1号比转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41和泗棉3号对钾肥更为敏感。     

棉花不同钾效率基因型对水分和低钾胁迫的响应研究

为探明不同钾效率棉花基因型在水分和低钾胁迫条件下的差异,采用盆栽试验,对2种基因型棉花一些生理生化指标及生物学产量的差异性进行研究。结果表明,棉花在逆境胁迫条件下,其生长状况及生理生化过程中发生一系列适应性改变,不同基因型、不同生育时期,其抗逆性也不同。表现为：不同处理条件下,棉花钾高效基因型(103)叶绿素含量指数高于棉花钾低效基因型(122),生物学产量也较高。同时103叶片丙二醛(MDA)含量低于122,表明103抗逆性较强。2种基因型间可溶性糖与脯氨酸(Pro)含量以及过氧化物酶(POD)活性变化一致,差异不显著。     

棉花非叶绿色器官光合能力的差异及与物质生产的关系

在田间条件下,以3个杂交棉品种(鲁棉研25、石杂2号和新陆早43)和2个常规棉花品种(新陆早13和新陆早33)为试验材料,通过两年试验研究了不同类型品种冠层叶片和非叶绿色器官(苞叶、铃壳和茎秆)的群体光合速率、叶绿素含量、叶绿素荧光参数和光合机构电子传递特性,及其与光合物质生产的关系。结果表明,杂交棉石杂2号和新陆早43号非叶绿色器官的群体光合速率显著高于常规棉品种,其中果实(铃壳和苞叶)和茎秆的群体光合速率分别比2个常规棉平均高85.1%和197.6%。叶片的叶绿素含量和实际光化学效率最高,铃壳次之,苞叶和茎秆最小;与常规棉品种相比,杂交棉品种叶片和苞叶的实际光化学效率无显著差异,但铃壳和茎秆的实际光化学效率显著较高;非叶绿色器官光合物质生产能力的提高与其对强光的适应能力和抗光抑制能力关系密切。     

棉花群体干物质生产与分配的数学模型研究

在１９９１～１９９３年棉花高产优质与生态环境因子关系研究的基础上，利用作物生长模拟分析的方法和大量试验资料及相关的气象资料，建立了棉花群体干物质生产与分配的数学模型。该模型包括：叶面积动态，光合生产，干物质积累和分配子模型。所建模型经检验，具有较好的模拟性能，可用于指导棉花生产。     

棕色棉与白色棉杂交F1代吐絮期光合特性的杂种优势研究

 选择4个棕色棉品种（系）与5个白色棉品种进行不完全双列杂交,得正反交组合各20个,测定了吐絮期正反交组合的净光合速率、胞间CO₂浓度、叶绿素含量,叶绿素a/b、PSII的最大光化学效率,分析杂交F₁代光合参数的杂种优势表现与正反交之间的差异。结果表明：吐絮期杂种F₁各项光合参数没有明显的正向中亲优势、正向超亲优势。正反交组合之间,除胞间CO₂浓度存在显著差异外,其它光合参数差异不显著,胞间CO₂浓度受到细胞质效应影响。正交组合F1叶绿素含量与胞间CO₂浓度存在显著正相关,反交组合F₁净光合速率与胞间CO₂浓度存在极显著正相关。