不同钾基因型烟草钾吸收和生理生化特性研究

采用水培试验在不同钾水平下研究了不同钾效率基因型烟草吸钾及其生理生化特性。结果表明,不同供钾水平下,烟草钾高效基因型生物量及钾含量均显著高于钾低效基因型,基因型间生物量最大差异为2.56倍;钾高效基因型叶绿素含量在不同供钾水平下,均无显著差异,且均高于钾低效基因型;不同供钾水平下,钾高效基因型的SOD、NR、INV活性均显著高于钾低效基因型,低钾条件下,钾高效基因型SOD、INV活性升高幅度均大于钾低效基因型,而钾低效基因型NR活性降低幅度大于钾高效型;不同供钾水平下,钾高效基因型烟草根系活力、H+分泌能力均显著高于钾低效型,各基因型根系活力随着供钾水平降低而升高,H+分泌能力随着供钾水平降低而降低。正常供钾条件下,不同钾基因型根系吸收面积无显著差异,低钾条件下,钾高效基因型烟草根系吸收面积显著高于钾低效基因型。综上所述,不同钾基因型间钾素吸收生理生化特性差异显著,钾高效基因型烟草材料具有更强应对低钾胁迫的响应机制。     

石墨纳米溶胶对钾的吸附特性及对烟草钾吸收的影响

【目的】明确石墨纳米溶胶对钾的吸附特性及其对烟草钾吸收和钾离子流速的影响。【方法】采用等温吸附试验和水培试验,分析石墨纳米溶胶对钾的吸附特性及对烟草钾吸收的影响。【结果】1)石墨纳米溶胶对钾的等温吸附线用Langmuir方程能更好的拟合;石墨纳米溶胶对钾的吸附可分为快慢两个阶段,反应符合准二级动力学方程。随着温度升高,石墨纳米溶胶对钾的吸附量降低。在p H为7.0时,石墨纳米溶胶对钾的吸附量达到最大。2)适宜浓度石墨纳米溶胶能促进烟草对钾的吸收积累,当浓度为40 mg/L时,地上部钾含量达到最高;当浓度为5 mg/L时,地上部钾素积累量达到最高。3)随着浓度升高,石墨纳米溶胶在烟草根系表面的富集增强。在10 mg/L浓度下,烟草根系的钾离子流速由外流变为内流。【结论】石墨纳米溶胶有较强的吸附特性,能吸附在根系表面,影响根系钾离子吸收。     

不同钾效率类型油菜的农艺性状及钾素积累特征比较

为了解甘蓝型油菜不同钾素利用效率的植株所具有的表型特征,以长江流域冬油菜主产区广泛种植的34个甘蓝型油菜品种为试验材料,在田间试验小区以最佳肥料用量（每公顷210kg氮,45kg五氧化二磷,67.5kg氧化钾）种植油菜,比较不同品种油菜对钾素的吸收利用率。根据平均值法可将材料分为四类：A-高效吸收高效利用型、B-低效吸收高效利用型、C-高效吸收低效利用型、D-低效吸收低效利用型。比较发现：A类的一次分枝数、一次分枝角果数、籽粒产量和茎秆干物质均显著高于B、C、D三类,每角粒数显著大于D类,而分枝节位则显著小于D类。A类籽粒钾含量和钾（氧化钾）积累显著高于其他类型。地上部钾积累总量表现为A（和C）高于B（和D）。     

烟草不同基因型叶片钾积累特性及变异分析

利用5个烟草基因型对烟叶钾积累和干物质积累特性及其变异进行研究,结果表明,烟草叶片的相对钾含量随生育期推延逐步降低,生育后期有两个明显的下降高峰。移栽后75 d至烟叶采收结束单株烟叶的相对钾含量平均下降率为41.83%,此期的干物质积累率平均为21.91%,干物质积累的"稀释效应"不能完全解释烟叶钾含量下降的原因。叶片钾积累特性分析表明,烟叶钾积累达到一定量后积累总量下降,5个基因型单株叶片钾积累量的下降比率在20.06%~42.24%之间,基因型间存在着显著的差异。烟叶的钾积累量却是达到最高点后开始下降,总量减少,积累率为负值,在烟叶成熟期烟叶钾积累总量平均减少了27.45%,是烟草生育后期烟叶相对钾含量下降的重要原因之一。钾积累达到最大值的时间后移是烟草钾高效积累的一个特点。5个烟草基因型的溶液培养试验表明,烟株地上部绝对钾含量与根系总吸收面积和根系活跃吸收面积具有显著的相关性(r=0.8413*、r=0.7871*)。地上部钾含量与根系总吸收面积相关显著(r=0.7555*),但与根系活跃吸收面积相关性不大(r=0.4389)。提高烟叶钾积累量应特别重视培育一个强大的根系。采用12个烤烟基因型进行分析发现,在株高、单株叶数、茎围3个与钾含量有显著相关的因素中,单株叶数和茎围对提高烟叶的钾含量有较大的直接效应。      

低钾胁迫下不同钙浓度对烟草钾吸收的影响

为探讨低钾胁迫下钙对烟株生长发育及钾素吸收的影响及其机制,通过室内水培法,以烟草品种K326为试验材料,设置2个钾水平和6个钙浓度,分别测定烟株生理特征、根系钙离子含量和ATPase活性及烟株各部位钾含量。结果表明,不同钾水平对烟株生长发育及钾吸收影响显著,低钾水平下的烟株地上部及根系物质量、烟株生理指标及各部位钾含量均低于常钾水平,低钾胁迫下烟株地上部及根系钾含量分别降低了71.80%~25.63%和88.68%~45.47%。同一钾水平下,随着钙浓度的升高,烟株各部位物质量、烟株生理指标、烟株各部位钾含量呈现先升高后降低的趋势。低钾胁迫下,烟株各部位物质量、叶片和根系可溶性蛋白含量、叶片POD和CAT酶活性及烟株各部位钾含量以钙浓度为5 mmol/L时表现最佳,其中根系钾含量达到7.323 mg/g。低钾胁迫显著影响烟株生长发育及钾吸收,外界适当的Ca²⁺浓度可以促进烟株K⁺吸收,但过高的Ca²⁺浓度则会对烟株K⁺吸收产生抑制,水培条件下钙浓度为5 mmol/L时最利于烟株生长发育及钾吸收。     

烟草突变体筛选与鉴定方法篇:5.烟草耐低钾突变体的筛选与鉴定

烟草是喜钾作物。除了作为重要的营养元素发挥作用外,钾与烟草的抗逆性、抗病虫害能力密切相关;钾含量也是烟叶品质评价的重要指标之一。基于钾素的重要性和我国土壤普遍低钾的国情及国内烟叶钾含量低的现状,开展烟草钾营养基础研究、选育耐低钾/钾吸收高效型烟草品种等工作极为迫切[1]。     

低钾胁迫对烟草幼苗活性氧及抗氧化酶系统的影响

作物对养分胁迫的响应机制已成为新的研究热点,而在低钾胁迫下,烟草苗期体内活性氧（ROS）及抗氧化酶系统的响应机制需要进一步的深入研究。采用控制水培试验,以不同耐低钾型烟草品种（耐低钾基因型烟草品种NC89和不耐低钾烟草品种云烟1号）为材料,研究了低钾胁迫对不同耐低钾型烟草品种苗期生长及内源活性氧清除系统的影响。研究表明:与正常供钾处理相比,在低钾胁迫处理下不同钾基因型烟草品种的根系生物量、总根长和根系总体积均显著下降,而不耐低钾烟草品种云烟1号降幅均大于耐低钾型烟草品种NC89;与正常供钾相比,在低钾胁迫处理下不耐低钾烟草品种云烟1号显著增加了根系中丙二醛（MDA）和超氧阴离子（O₂-）产生速率,增幅分别为30.32%和18.78%,而耐低钾型烟草品种NC89差异不显著;同时,低钾胁迫显著增加了不同钾耐性烟草品种过氧化氢酶（CAT）活性,在低钾处理条件下NC89地上部和根系中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的含量均显著增加,而云烟1号地上部POD和根系SOD显著增加。因此,在低钾胁迫条件下,耐低钾型烟草品种体内抗氧化酶活性更强,能更有效的清除ROS,更好的抵御低钾胁迫带来的氧化损伤。      

低钾胁迫下过表达NtCaM10对烟草生长及钾素吸收的影响

为探究低钾胁迫下过表达NtCaM10基因对烟草生长及钾素吸收的生理与分子调控机制,以野生型烟草K326(WT)及过表达NtCaM10转基因K326为试验材料,设置两个钾水平,5 mmol/L（常钾）、0.15 mmol/L（低钾）,分析低钾胁迫下NtCaM10基因的表达模式及启动子活性,测定相关生理生化指标、钾离子吸收相关基因的相对表达量及各部位钾含量。结果表明,低钾胁迫后NtCaM10基因的相对表达量显著上升、启动子活性被激活。与常钾水平相比,低钾水平下WT和转基因株系的鲜质量及根系长度均显著降低。在低钾水平下,WT生长受抑制的效果更加明显,NtCaM10过表达3个转基因株系的平均鲜质量相比WT显著提高了57.44%,平均根系长度显著提高了35.77%,转基因系中丙二醛的积累显著低于WT,SOD、POD、CAT的活性均显著高于WT,NtCaM10过表达烟草中的NtHAK1、NtHAK5、NtKC1、NtNKT2的平均相对表达量显著上调,增幅分别为56.60%、81.84%、98.08%、638.89%,过表达NtCaM10烟草根部和地上部的平均钾素积累与WT相比显著提高了21.59%...     

烤烟不同基因型钾营养特性研究

为深入了解烤烟钾营养特性,选择烟叶钾含量具有差异的品种,在正常供钾和无外源钾条件下,研究了烤烟不同基因型对矿物钾活化、吸收、转运和积累的特性。结果表明:在供钾充足条件下,高钾基因型烤烟干物质积累、各部位钾含量和体外钾吸收效率显著高于低钾基因型,根系吸收钾素能力、向叶片中转运钾素能力较强。在无外源钾条件下,高钾基因型烤烟烟叶钾含量和整株钾积累量显著低于低钾基因型,耐低钾能力和根系吸钾能力显著低于低钾基因型。高钾基因型烤烟在缺钾时,会通过增大根系量,提高根冠比,增强对生长介质中矿物钾的活化来提高烟株根际钾含量,但是由于根系吸钾能力较弱,对活化出的钾素未能充分利用。高钾基因型具有对钾素敏感,吸收、转运和积累钾素能力强,钾响应度高,但是不耐低钾的特点,这对于高钾烤烟品种选育和营养施肥具有指导意义。      

富钾烤烟品种成熟期根系分泌物和根际细菌多样性特征分析

  目的  研究不同钾吸收利用效率烤烟品种成熟期根系分泌物和根际细菌多样性差异,有助于了解烟草富钾品种成熟期高效吸收利用钾素的机理。  方法  选用富钾烤烟品种ND202和常规品种K326、NC89进行盆栽试验,分析了不同烤烟品种成熟期根际主要养分含量、根系分泌物和根际细菌多样性的差异。  结果  成熟期NC89和ND202根际土中的碱解氮和有效磷含量极显著低于K326,速效钾含量3个品种间差异极显著,且为ND202最低。成熟期ND202非根际土的碱解氮极显著高于K326和NC89,有效磷和速效钾含量3个品种间差异极显著且均为ND202最高。3个品种成熟期根系分泌物主要成分含量有差异,ND202根系分泌物有机酸含量占其已检测出根系分泌物总量的81.80%,比NC89高12.86%,比K326高15.98%。3个烤烟品种成熟期根际和非根际土壤主要细菌在门水平和属分类水平上相对丰度有较大差异。根际土壤中链霉菌属、气微菌属和Iamia属的相对丰度表现为ND202 > K326 > NC89,而芽孢杆菌属、硝化螺菌属、乳酸乳球属、Steroidobacter属、Flavisolibacter属和野村菌属的相对丰度则表现为ND202 < K326 < NC89。  结论  成熟期富钾品种ND202具有根际土壤速效钾含量较低而非根际速效钾含量较高、根系分泌物有机酸含量高的特点。成熟期不同钾吸收利用效率烤烟品种的根际土壤与非根际土壤细菌多样性有显著差异。      

低钾胁迫下钙调素拮抗剂对烟草幼苗钾积累的影响

为探讨低钾胁迫下钙调素（CaM）拮抗剂对植株幼苗钾积累的影响及其生理机制,采用室内水培法,以烟草品种K326为试验材料,设置2个钾水平和2种钙调素拮抗剂（氯丙嗪和三氟拉嗪）处理,分别测定叶片钙离子及钙调素含量、植株各部位钾含量、根系钾离子吸收相关基因的相对表达量、植株生理特征。结果表明,与常钾水平相比,低钾胁迫下植株各部位钾含量、叶片抗氧化酶活性、叶绿素含量及光合特性指标（除水汽压饱和亏外）明显降低。其中,植株地上部及根系钾含量分别显著降低了23.80%和55.50%,根系中NKT2、NtKC1和NtHAK1基因的相对表达量分别增加了4.05、2.98和12.74倍。2个钾水平下,施加钙调素拮抗剂后,植株各部位钾含量、抗氧化酶活性、叶绿素含量及光合特性6项指标（除水汽压饱和亏外）明显降低。低钾胁迫下,与未添加钙调素拮抗剂相比,钙调素拮抗剂处理的叶片钙调素含量、植株各部位钾含量、根系钾吸收相关基因表达量、叶绿素总含量及光合特性6项指标（除水汽压饱和亏外）显著降低,其中植株地上部及根系钾含量平均降低了23.69%和60.00%,根系中NKT2、NtKC1和NtHAK1基因的相对表达量平均降低了82.84%、94.18%和52.44%。低钾胁迫下添加钙调素拮抗剂会抑制钙调素含量,阻碍Ca²⁺-CaM复合体的形成,影响信号传导,导致叶片抗氧化酶活性及光合作用降低,根系中K⁺吸收相关基因的表达量减少,抑制植株K⁺吸收和积累。     

纳米碳溶胶对烤烟根系生理特性及钾吸收的影响

为明确纳米碳溶胶促进烤烟钾吸收的生理基础,利用水培试验和无菌培养试验,研究了不同浓度的纳米碳溶胶对两个烤烟品种根系生理特性、钾素吸收及其相关基因表达量的影响。结果表明:当纳米碳溶胶浓度(质量浓度)分别为10~20和5~10 mg/L时,能显著促进K326和红花大金元(红大)根系生长,增加根系和地上部生物量,提高烟叶钾素吸收及积累量。随着纳米碳溶胶浓度的升高,两个烤烟品种的根系活力、根系吸收面积、根系阳离子交换量和根系可溶性蛋白含量呈现先增加后降低的趋势。K326和红大K+通道基因NKT1和转运体基因Nt HAK1的表达量显著增加,提高了根系对钾的吸收能力。     

烟草基因型间钾效率差异研究初报

针对我国烟叶含钾量普遍较低的烟草生产实际，进行了烟草基因型间钾效率差异及其利用研究，初步分析了烟草２６个基因型间钾积累效率的差异及遗传表现。结果表明：烟草的吸钾能力和烟叶含钾量在基因型间存在着明显差异，且钾积累效率可通过遗传操作进行稳定遗传。通过利用钾高效基因型品种提高我国烟叶含钾量较改善土壤环境条件和改进施肥技术更为经济有效，为今后开展烟草钾高效育种提供了理论依据。     

钾肥施用量对不同烤烟品种钾素吸收和积累的影响

为解决豫中烟区"黄金叶"品牌基地单元烤烟钾含量较低的问题,以当地主栽烤烟品种中烟100、K326和豫烟12号为材料,研究了3个烤烟品种在不同钾肥用量水平下的钾素吸收积累动态变化。结果表明:3个烤烟品种的干物质积累量随着钾肥用量的增加表现出增加趋势。品种和钾肥用量两因素均对烤烟钾素吸收和积累有显著影响,3个烤烟品种在不同钾肥用量水平下,随移栽期的推进烟株对钾的吸收积累整体呈现"慢—快—慢"的变化规律,根系钾含量逐渐降低,茎和叶钾含量表现出先增加后降低的趋势。施钾量210 kg/hm~2时有利于提高3个烤烟品种成熟期烟叶钾含量以及钾的积累量。     

碳纳米溶胶对烟草K~+通道基因表达及根系K~+流速的影响

为解析碳纳米溶胶促进烟草钾素吸收的生理机制,利用砂培试验和非损伤微测技术(Non-invasive micro-test technology,NMT),研究了碳纳米溶胶对4个烟草品种K~+通道基因表达、根系K~+流速、植株钾素吸收和积累的影响。结果表明:碳纳米溶胶能促进烟草K~+内流通道基因的表达,促进K~+内流,抑制K~+外流,且不同品种、不同部位的K~+通道基因对碳纳米溶胶的响应各不相同。在碳纳米溶胶处理下,RG17、鄂烟1号、云烟87和中烟100的K~+外流通道基因NTORK1表达量相比对照分别降低31.1%、59.9%、25.6%和32.0%;K~+内流通道基因NKT1在鄂烟1号和云烟87根系中的表达显著增加,增幅分别为210.6%和130.9%。碳纳米溶胶处理增加了各烟草品种根系的K~+流速,与对照相比,RG17、鄂烟1号、云烟87和中烟100经碳纳米溶胶处理后K~+内流速率分别增加38.17、39.71、13.96、8.61 pmol·cm~(-2)·s~(-1)。此外,经碳纳米溶胶处理后,鄂烟1号、云烟87和中烟100植株钾素积累量较对照分别增加了18.6%、15.6%和46.6%。可见,碳纳米溶胶通过调节根系K~+通道基因的表达可增强根系对钾素的吸收并促进烟草体内钾素的积累,但不同烟草品种对碳纳米溶胶的响应存在明显差异。     

烟草亲和性解钾PGPR菌株筛选及其促生效果研究

【目的】为筛选具有烟草亲和性的解钾PGPR菌株,考察PGPR对烟草生长和叶片钾含量的作用。【方法】采用解钾细菌培养基和烟草凝集素双重筛选技术,从健康烟草幼苗根际土壤中筛选具有高促生潜力的烟草亲和性解钾PGPR,测定菌株解钾能力,选取优良解钾菌株进行盆栽接种试验,调查PGPR对烟株生长影响,并测定叶片含钾量。【结果】烟草亲和性细菌占全部菌株数量的84.11%;18株PGPR的解钾能力、产IAA、产铁载体能力较强;其中7株PGPR能显著促进烟草幼苗根系生长发育,促进根系和地上部分干物质量积累,具有较大的促生长潜力。11株PGPR能促进植株对钾素的吸收,使烟草叶片含钾量显著高于施用同样水平钾肥的对照,达到施用100%钾肥处理的水平。经综合评价,TK11、TK32、TK54、TK84、TK89共5株高效烟草亲和性菌株具有进一步研究和应用的潜力。5株高效PGPR经鉴定分属5个属,具有丰富的多样性。【结论】烟草凝集素可作为筛选高效专用PGPR的有效工具,获得的5株优良PGPR为研发烟草专用生物钾肥提供了可靠材料。     

施钾条件下烟草钾与钙镁相互关系的研究

在石灰性黄褐土上通过施用不同量的钾肥,研究了烟草体内及土壤中钾素与钙、镁的关系。结果表明,在石灰性土壤中,受钙、镁离子的影响,烟叶含钾量整体较低,施钾可以提高钾素吸收,相对减少对钙、镁的吸收,从而提高烟草产、质量。土壤及烟草体内含钾量与烟叶产量分别呈指数关系;随施钾量的增加,烟叶产量及中上等烟叶的比例相对提高。利用植株或土壤中钾与钙镁的比值(A)作为反映土壤或烟草体内钾素与钙镁之间平衡关系的一种指标,对指导施钾有一定意义。烟草移栽后55d土壤中A值为19.5,或移栽后70d烟草叶片中A值为0.72时,烟草吸钾最多,产质量最高,可以作为烟草钾与钙镁平衡关系的参考指标      

钾肥减量条件下配施PASP对土壤理化特性及烤烟钾素吸收利用的影响

为明确烟草生产上施用聚天门冬氨酸（Polyaspartic Acid,PASP）对钾肥减量（减钾）条件下的增效作用,以常规施钾量为对照（CK2）,在减钾10%条件下设置0(KP0)、2.5%(KP1)、5%(KP2)和7.5%(KP3)等4个PASP用量处理,研究减钾条件下配施PASP对植烟土壤及烤烟钾素吸收利用的影响。结果表明,与CK2相比,减钾10%不配施PASP处理（KP0）的土壤养分含量（质量分数）、土壤酶活性和钾素吸收利用率均明显下降。与KP0相比,配施PASP的各处理土壤氮钾养分含量及土壤酶活性均有不同程度提高,尤其是追施钾肥后50 d KP2处理的土壤速效钾含量增加最多,达192.44%,酸性磷酸酶和脲酶活性也分别提高20.04%和24.74%;KP2处理烟株钾素吸收量最大,比KP0提高96.52 kg·hm-2,土壤中钾素盈余下降60.30%;配施PASP处理的钾肥利用率大幅提高,并显著高于CK2,其中KP2处理的钾肥农学效率、偏生产力和当季回收利用率较KP0分别提高30.19%、16.64%和82.98%;KP2处理的烟叶产量最高,比KP0提高16.50%,烟叶钾含量...     

烟草重要基因篇：2.烟草钾吸收与转运相关基因

烟草是典型的喜钾作物。除了作为重要的营养元素发挥作用外,钾能明显增强烟株的抗病虫、抗逆能力,提高烟叶的燃烧性。同时,钾还通过调节细胞中的生化反应影响细胞中的有机酸、氨基酸和糖等化学成分,改善烟叶的品质[1]。因此,钾含量是衡量烟叶品质的重要指标之一。长期以来,烟草钾素营养研究主要集中于钾肥种类与品质关系、钾肥施用方法及施用量、土壤pH对钾素吸收的影响及土壤供钾特性等方面,其分子机制研究起步较晚。随着分子生物学的发展,烟草钾营养的遗传、吸收转运机制等研究取得了较大进展。开展烟草钾营养基础研究,充分挖掘钾营养高效基因,培育钾营养高效烟草品种,不仅符合烟草行业降焦减害的主旨,也为研究其他喜钾作物的钾营养机制、改善作物品质、提高钾肥利用率、缓解我国钾肥贫瘠的现状提供科学借鉴,具有重大的生产应用和理论研究意义。     

不同品种烤烟中后期钾素吸收和积累特征差异

为了探明不同烤烟品种生育中后期叶片中钾素的吸收和积累动态特征,2015年在四川省西昌市采用大田试验,以9个烤烟品种为研究对象,研究了其钾素积累动态。结果表明,移栽后烟叶钾素含量和累积量随时间的变化总体呈先下降再上升,最后又下降的"驼峰"型曲线变化趋势;烤烟品种间、烟叶部位间钾含量和累积量存在显著差异,品种×部位交互作用效果显著。下部叶存在1个钾积累峰,中、上部烟叶有2个积累峰。在施用钾肥时,应考虑品种、叶位差异以及他们之间的交互作用。