水稻耐低钾胁迫研究进展

土壤中钾素的缺乏是制约水稻高产的主要因素之一。选育耐低钾水稻品种是解决这一问题最有效的方法。文章综述了水稻对低钾胁迫的适应机制以及相关性状的QTL定位,以期为水稻耐低钾研究及超高产水稻品种的选育提供参考。     

水稻耐低钾胁迫特性的研究与展望

回顾了８０年代到９０年代初水稻耐低钾胁迫特性的研究进展情况。分析现有资料，表明水稻要有系钾的吸收积累与植株体内钾的有效利用是相互独立进行的生理过程，耐低是复杂多样的。     

田间低钾胁迫条件下水稻对钾的吸收和利用效率

通过田间试验,研究了在不同程度低钾胁迫条件下,杂交稻和常规稻在不同生育阶段对钾的吸收、分配和利用效率。在连续8季施氮、磷肥而不施钾肥的严重低钾胁迫条件下,施用钾肥使稻谷产量、水稻钾吸收总量显著增加而钾利用效率显著降低,同时表现出明显的耕作历史同施用钾肥间的交互作用。从幼穗分化期到抽穗期,水稻钾的积累量约占总积累量的一半以上,为水稻积累钾的关键时期。水稻对钾肥反应存在明显的品种间差异,在供钾充足条件下,杂交稻协优46的钾吸收量显著大于常规稻秀水11,但其钾利用效率却显著低于秀水11,表现出对钾的奢侈性吸收;在缺K条件下,杂交稻的钾吸收量低于常规稻,其钾利用效率与常规稻无明显差异。运用混合型离子交换树脂球测试法,可以了解淹水条件下土壤中生物有效性钾的动态变化特征,原地埋置7 d的树脂球的钾吸附量同水稻地上部分钾吸收量呈显著正相关。     

水稻籽粒钾和蛋白质含量的基因型差异

采用对低钾胁迫敏感程度不同的3种水稻基因型进行田间试验, 以研究水稻籽粒中钾和蛋白质含量。结果表明,低钾胁迫降低水稻籽粒中钾含量和粗蛋白含量,谷壳中钾含量高于米粒中钾含量,米粒中钾含量与粗蛋白含量呈显著正相关。钾高效基因型在低钾胁迫下谷壳和米粒中具有较高的钾相对含量,其米粒中的粗蛋白相对含量也较高。     

不同水稻基因型地上部钾素累积和转运规律的研究

 经水培苗期筛选后选用对低钾胁迫抗性不同的9种水稻基因型进行田间试验，结果表明, 低钾胁迫减少水稻体内钾的累积量，增加体内钾的运转速率。不同钾处理间水稻地上部钾素累积量和同一处理内不同水稻基因型间吸钾能力在生育前期差异均较大，后期则相对较小。水稻体内钾累积与运转能力的基因型差异非常显著。与钾低效基因型相比，钾高效基因型低钾胁迫下苗期地上部钾素累积量较大，孕穗期上位叶和下位叶中钾含量均相对较高，上位叶、下位叶间钾含量的差异也较大。     

水稻耐低钾能力及其鉴定法研究

水稻栽培品种的耐低钾能力有明显的基因型差异。耐低钾能力强的品种在缺钾条件下,表现出稻株叶片的呼吸强度和根系的K~ 吸收Cmin较低的特点。据此,建立了鉴定水稻耐低钾能力的方法。该方法简便(省工、省力和省物)、可靠,经实践检验,效果明显。     

低钾胁迫对两个耐钾能力不同水稻品种养分吸收和分配的影响

通过土培和大田试验,研究了不同供钾水平对两个耐缺钾能力不同水稻品种的氮钾钠等营养特性及其生长的影响。结果表明,不耐低钾的81394具有生物量大但体内钾素含量低的遗传特性,在缺钾条件下,其生长及钾素积累都受到明显抑制,而供钾水平的变化对耐低钾品种辐简稻的影响不大。缺钾条件下,生育前期辐简稻钾素利用效率大于81394,但生育后期及供钾充足时相反。钾效率表现为辐简稻始终大于81394。低钾胁迫使水稻体内含氮量增大,N/K升高,养分比例失调,81394表现更为显著。缺钾促进水稻对钠的吸收,在辐简稻根系中更为突出。     

不同水稻基因型地上部钾素累积和转运规律的研究（英文）

经水培苗期筛选后选用对低钾胁迫抗性不同的 9种水稻基因型进行田间试验 ,结果表明 ,低钾胁迫减少水稻体内钾的累积量 ,增加体内钾的运转速率。不同钾处理间水稻地上部钾素累积量和同一处理内不同水稻基因型间吸钾能力在生育前期差异均较大 ,后期则相对较小。水稻体内钾累积与运转能力的基因型差异非常显著。与钾低效基因型相比 ,钾高效基因型低钾胁迫下苗期地上部钾素累积量较大 ,孕穗期上位叶和下位叶中钾含量均相对较高 ,上位叶、下位叶间钾含量的差异也较大。     

耐低钾水稻材料的初步研究与筛选

试验以适合黑龙江省第三积温带栽培的水稻品种(系)为材料,研究低钾处理对水稻形态特征及产量的影响,并筛选出耐低钾材料,通过实验分析认为:其中龙品04-582、龙花00-446、龙花99-062、龙花01-687、垦稻14、龙粳14、龙花01-107、龙交05-4076等8份材料对低钾胁迫适应性较强,生长后期龙花01-107、龙交05-4076产量结果最佳。     

耐低钾基因型水稻成熟期籽粒淀粉与蛋白质含量变化

以2个耐低钾基因型水稻N18,N19和1个低钾敏感型水稻N27为材料,在缺钾条件下,分析耐低钾基因型水稻籽粒在成熟期淀粉含量、蛋白质含量的变化。结果表明：在不施钾肥即缺钾条件下,耐低钾基因型水稻籽粒中总淀粉含量较低钾敏感型的略有增加,且直链淀粉含量占总淀粉含量的比例低于钾敏感型;耐低钾基因型水稻籽粒中可溶性蛋白质含量也较低钾敏感型的高,但是钾元素的含量差异并不明显。     

Effect of Phosphorus Deficiency on Leaf Photosynthesis and Carbohydrates Partitioning in Two Rice Genotypes with Contrasting Low Phosphorus Susceptibility

Phosphorus (P) deficiency is one of the major limiting factors to the crop production in most of the soils throughout the world [1]. The traditional way to alleviate P deficiency is the application of P fertilizer. However, the scarcity of P mineral resou…     

缺钾胁迫对水稻光合特性及光合防御机制的影响

以钾敏感型品种二九丰和钾钝感型品种原丰早为材料,研究了缺钾对水稻光合和叶绿素荧光特性的影响以及光合防御机制,并对缺钾条件下的光合防御机制进行了讨论。在缺钾条件下,两品种的净光合速率(Pn)随气孔导度(Gs)的下降而下降;光合作用的关键酶Rubisco含量降低,而抗氧化酶系统的关键酶SOD活性显著上升。进一步的叶绿素荧光特性研究表明,随着钾胁迫时间的延长,缺钾水稻叶片中的 Fv/Fm、ФPSⅡ、qP及ETR均显著下降,说明PSⅡ反应中心受到伤害。缺钾也降低了水稻叶片的光饱和点,PSⅡ吸收的光能超过了光合作用所能利用的光能。缺钾叶片NPQ显著上升,说明钾胁迫下的水稻叶片通过启动热耗散机制耗散过剩的激发能,以减轻因PSⅡ吸收过多光能而引起的光抑制和光氧化从而保护光合机构免受伤害。从品种间的差异来看,原丰早在缺钾条件下,由于仍有较强的光合能力和抗光抑制能力,因此对缺钾有更强的耐性。     

长期定位监测钾肥施用效果研究

缺钾是水稻土的主要障碍因子之一,合理增施钾肥,既能促进水稻的营养代谢,又能大幅度提高水稻产量。为此本文利用5 a施肥定位监测资料,研究了钾肥在水稻土上的施用效果。结果表明:施用有机肥增施钾肥一般可增产6%左右,不施有机肥增施钾肥一般可增产4.9%左右。增施农肥及氮、磷、钾肥配合使用,才能保证水稻高产稳产。     

磷、铝胁迫对玉米幼苗生长和养分吸收的影响

选取5个基因型玉米品种,采用营养液培养,研究低磷和铝毒条件下不同基因型玉米苗期生长状况及对磷、钾、钙、镁、铁、锌的吸收。结果表明,耐低磷基因型玉米品种适应低磷的能力较强,具有较长的根系和较大的根干重,株高受低磷的影响明显小于敏感基因型玉米品种。低磷胁迫增大了植株的根冠比,改变了植株对营养元素的吸收及其地上部和根系的分配。铝胁迫下,铝敏感基因型玉米品种根伸长受到铝的抑制作用大于耐铝基因型玉米品种,各种营养元素的吸收累积明显受抑制,耐铝基因型玉米品种地上部和根系相对干重下降较少,而敏感基因型玉米品种相对干重显著下降。     

不同冬小麦基因型对钾肥敏感性差异的研究

采用不同的小麦基因型,以４水平钾浓度的水培方法进行研究。在高钾条件下,小麦不同基因型的干重、植株含钾量、吸钾量、根系状况差异较小。随着钾浓度的下降,小麦不同基因型的干重、植株含钾量、吸钾量、根系状况差异逐渐加大。对钾肥反应敏感的小麦基因型,随着钾浓度的降低,缺钾症状加重。因而筛选出晋麦３１号为耐低钾基因型。     

低温对杂交水稻及其亲本灌浆期剑叶果糖1，6-二磷酸酯酶活性的影响

Effects on chilling on fructose 1,6-diphosphatase (FBPase) of flag leaves in five hybrids Shanyou 63, Shanyou 64, Weiyou 64, Qingyouzao and Xiuyou 57 were investigated. The results indicated that chloroplast FBPase activity of flag leaves in hybrid rice F₁ and their parents at filling stage decreased after low temperature (1℃) treatment. The sensitivity of FBPase to chilling can reflect difference of cold tolerance among these hybrids. The order of cold tolerance was as follows: Japanica type Xiuyou 57, Indica type Qingyouzao, Shanyou 63, Shanyou 64. and Weiyou 64. The cold tolerance of F₁hybrid rice was inherited toward to that of the maternal line. The possible role of FBPase during grain filling and the relationship between FBPase activity of flag leaves and cold tolerance in hybrid rice were discussed.     

养分胁迫对水稻籽粒灌浆充实影响的蛋白质组学研究

 以杂交早稻威优916为试验材料,采用水培方式栽培,生育后期设置养分胁迫和全营养液两种处理,从蛋白质组学角度研究后期持续的养分胁迫对水稻籽粒灌浆的影响,以期为水稻高产栽培提供科学依据。籽粒蛋白质经双向电泳分离后共获得了37个发生差异表达的蛋白质,经串联质谱分析(ESI Q MS/MS),27个蛋白质功能得到鉴定,包括4个参与光合作用的蛋白质、13个与籽粒充实发育相关的蛋白质、9个逆境相关的蛋白质及1个呼吸代谢相关的蛋白质。分析结果表明,养分胁迫下,逆境相关蛋白质在籽粒灌浆的前中期大量上调表达,籽粒光合作用减弱,后期呼吸作用增强,籽粒的氮代谢受到显著影响,谷蛋白及胚蛋白表达相对滞后,蛋白质和脂肪合成减少,从而造成籽粒灌浆不足,产量降低。     

施钾对华北高寒区饲用玉米产量与营养品质的影响

在冀西北高寒区旱砂地条件下,研究钾肥施用量对饲用玉米产量和营养品质、根系吸收能力的影响。结果表明,施钾肥显著提高了饲用玉米的生物产量,增产5.3%～27.7%;施钾肥降低了粗蛋白、粗脂肪、全磷含量,显著增加了粗纤维、粗灰分和全钾含量,增加幅度分别为6.9%、18.0%和85.9%,3个施钾肥处理生物累积量分别提高36.1%、50.4%和137.1%;施钾肥明显提高了伤流强度、各养分流量和钾离子浓度,其中,钾离子流量和浓度分别提高240.7%和42.9%,降低了茎基部伤流液中全氮和无机磷的浓度。均衡养分管理是提高饲用玉米产量及肥料效应的关键。