植物钾效率基因型差异机理的研究进展

近些年对改良植物营养性状的研究十分活跃,特别是随着现代生物科学的快速发展,钾素营养的研究取得了可喜的进展。本文主要综述了植物基因型钾效率差异的生理和遗传机制,重点阐述了植物的钾吸收效率和利用效率的基因型差异、钾效率性状的遗传特征以及通过基因工程技术对植物钾效率改良的最新进展,并就今后该领域应开展的研究工作做了展望。     

甘蔗属及其野生近缘植物杂交研究初报

采集甘蔗属种及其近缘植物花粉经低温贮藏后，与人工控制开花的甘蔗进行甘蔗近缘属间，种间的远缘杂交，获得杂交组合８２个，培育实生苗１４７９株，入选和保育了８６个Ｆ１代无性系，成功地获得了种，属间杂交后代，创造一批新的遗传种质，为选育种提供新的血缘。     

黄瓜磷效率评价及其基因型差异

在水培条件下,评价了来源不同的18个黄瓜基因型的磷效率,并初步分析了导致黄瓜磷效率基因型差异的生理机理。结果表明,两周的低磷胁迫严重抑制了黄瓜地上部生长,但刺激了根系的生长,主要表现在叶片数、叶面积、株高和茎粗降低,根冠比、比根长、总根长和总根表面积增加,根变细、根平均直径降低等。与高磷处理下供试黄瓜相比,低磷处理导致植株的总磷吸收量都不及高磷处理下的一半,下降了62.66%~93.96%,但磷利用效率提高了2~7倍。大部分根系形态指标(包括主根长、总根长、根表面积等)与黄瓜磷吸收效率显著相关。黄瓜的磷效率与其磷吸收效率极显著正相关,而与其利用效率相关性不大。磷胁迫改变了黄瓜地上部和地下部形态构型、显著降低了黄瓜植株总磷效率和磷吸收效率,磷利用效率则显著提高,基因型间差异显著。黄瓜的总磷效率主要由磷吸收效率决定。供试黄瓜中,基因型3、10、13和17为磷低效低敏感型,而基因型1、14、15和18为磷高效高敏感型,可用于培育磷高效黄瓜品种。     

不同基因型棉花苗期钾效率差异的初步研究

营养液培养条件下对86个棉花基因型苗期进行钾效率筛选,并对其中的28个进行了系统的研究。发现不同基因型之间钾效率存在显著差异,变幅为0.08～0.28;高效基因型与低效基因型相比,在低钾条件下.生长状况优势更明显,表现为出现缺钾的症状慢,叶片脱落晚,植株较大;施钾能明显促进棉花的生长发育,提高干物质积累,干物质分配趋势是地上部大于根部;钾含量分配规律是叶与茎含量相当,均大于根的钾含量,适钾时高低效基因型间钾含量差异不大,表明钾含量是比较稳定的,从而维持植物正常生理功能;钾积累量方面,低钾时,叶>根>茎,适宜钾时叶片钾积累量最大,但根与茎的积累量相当,表明施钾能促进钾向地上部运输和协调分配。低效基因型对钾反应敏感,钾积累量受不同钾处理影响较大,而高效基因型受不同钾水平影响较小,反应较为迟钝。     

甘蔗属及其近缘植物的染色体分析

对国家甘蔗种质资源圃保存的301份甘蔗属及其近缘植物的染色体进行分析研究,结果表明,247份割手密（S.spontaneum L.）中具有11种染色体类型,其中2n＝104、2n＝108两种类型为国内首次报道;46份斑茅（S.arundinaceum Retz）中具有3种染色体类型,其中2n＝20类型为国内首次报道;2份芒（M.sinensis Anderss）、4份河八王（N.porphyrocoma Bor）、2份蔗茅（E.fulvus Nees）分别具有2n为60、30、20等染色体类型。同时,通过对种质原生境条件和农艺性状（茎径、株高）的数据统计分析,对不同染色体类型的地理分布和农艺性状表现进行了相关性分析。     

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.     

低钾胁迫下不同大豆品种钾吸收利用效率的差异分析

探讨低钾胁迫下不同大豆品种钾吸收利用效率的差异,为培育钾高效率基因型大豆品种提供理论依据。以钾不敏感型大豆品种沈农6号、GD1617和钾敏感型大豆品系铁95079-2、铁95068-5为供试材料,设低钾和高钾2个处理,测定各生育时期干物质重和各器官的含钾量,比较不同大豆品种不同处理间的差异。结果表明:在低钾条件下,低钾不敏感型大豆沈农6号和GD1617植株地上部和根系的含钾量在各生育时期均表现为与高钾处理的植株比较接近,且成熟期无论是籽粒、荚皮,还是茎秆,均表现了相对较高的含钾量,分别为籽粒1.12%和1.01%、荚皮0.84%和0.76%、茎秆0.62%和0.56%,钾利用效率(64.8 g.g-1和65.8 g.g-1)和钾经济效率比(78.3 g.g-1和79.9g.g-1)亦均较高;而低钾敏感型大豆铁95079-2和铁95068-5各指标则表现相反,两品种含钾量分别为籽粒0.76%和0.88%、荚皮0.33%和0.38%、茎秆0.23%和0.16%,钾利用效率分别为57.8 g.g-1和61.9 g.g-1,钾经济效率比分别为68.2 g.g-1和70.6 g.g-1。说明低钾不敏感型大豆对钾肥的吸收利用效率较高,而低钾敏感型大豆较低。     

不同小麦品种钾吸收,分配特性及其钾营养效率的差异

盆栽试验结果表明,钾效率系数（ＥＩ）和施外效率（ＫＥ）能很好评价小麦品种在钾缺乏条件下的钾营养效率,钾高效品种能在缺钾条件下区得较高产量;钾低效品种ＥＩ值小,但ＫＥ值大,施钾能获主产;押高效品种在钾缺乏或充足条件下均能维持功能叶（３～４叶）中较主的钾含量,功能叶中（第３～４叶）钾钾高效品种籽粒中甸积累量及其占总量的自分数较高,钾你效品种植物功能叶中的钾含量低效,茎、叶、叶间钾钾高效品种籽粒中钾积累     

不同基因型甘蔗K+吸收动力学研究

采用水培方法研究了4个不同基因型甘蔗(YT60、YT55、ROC22、BC2-32)根系K+的吸收动力学参数,结果表明,YT55最低养分浓度临界值最低(Cmin值最小),对K+的亲和力最高(Km值最小),而BC2-32的Cmin值最大,对K+的亲和力最低(Km值最大).Imax在各基因型之间差异不显著.     

不同烤烟基因型钾吸收特性及其根皮层细胞内向钾电流差异研究

对4个烤烟基因型进行了根系钾吸收动力学特性研究,并对其根皮层细胞质膜内向跨膜钾电流进行了全细胞记录.结果表明,农大202与NC 89的Vmax明显高于净叶黄及NC 2326,而它们的Km值则低于净叶黄及NC2326.全细胞内向跨膜钾电流的记录表明,NC 89的电流密度(pA/pF)最高,其次为农大202及净叶黄,而以NC2326的电流密度最小.结果还表明,基因型对K 亲和力及吸收能力是影响烤烟钾营养效率高低的重要因素.     

滴灌条件下不同基因型甘蔗高产性状及水分利用效率

在大田滴灌条件下,研究15个不同基因型甘蔗高产性状表现及水分利用特性,旨在为甘蔗新品种的推广应用及高产栽培提供参考。结果表明:采用滴灌栽培能显著增加甘蔗产量,提高蔗糖分;GT97-69、GT02-833、GT02-770等13个品种(系)产量高于CK1,且产量在120 t/hm2以上,其产量性状表现为株高273～357 cm,茎径2.47~3.32 cm,有效茎71 990~97 775条/hm2,农田总供水利用效率(WUEa)为64.40~83.71 kg/mm.hm2。     

ISSR分子标记在甘蔗及其近缘属分类上的应用

对11个甘蔗及其近缘属供试材料,以锚定简单重复序列为引物,通过PCR扩增和凝胶电泳,从100个引物(来自UBC#9)中得到32个引物的清晰特异图谱.出现清晰条带的二核苷酸重复序列引物19个,三核苷酸重复序列引物3个,四、五核苷酸重复序列引物分别为2、3个,5′简并基序引物4个.引物(AC)n产生的多态性条带最多,其次是5′简并基序引物和(GT)n.所有(AG)n引物和6个(TC)n引物中的5个产生多态性条带,说明甘蔗基因组中含有丰富的AG/TC重复序列.总的来看,不同属间平均出现11.6条多态性条带,属内9.5条,种内有6.6条.对32个引物的特征图谱进行聚类分析,树状图与Irvine的分类结果非常相似.由此可见ISSR分子标记在甘蔗分类、基因多态性分析和品种特征图谱的建立中有一定潜力.     

不同基因型甘蔗间套种马铃薯效应研究

2011年在广西隆安采用田间试验方法,设置ROC 22、桂糖02-901、云蔗99-91、粤糖55、福农39、桂糖32、福农30等7个基因型甘蔗间套种马铃薯处理,以不种马铃薯为对照,研究不同基因型甘蔗间套种马铃薯对马铃薯和甘蔗生长及产量的影响.结果表明:不同基因型甘蔗间套种马铃薯对甘蔗和马铃薯生长及产量未见有不良影响,却可增加马铃薯产量14 000～16 000kg/hm2,比不种马铃薯收益增加42％～85％,平均62.71％.收获的马铃薯可帮助解决广西粮食紧张问题,有利于缓解蔗粮争地矛盾,增加蔗地单位面积收益,提高蔗农收入,值得在广西蔗区推广.     

不同小麦品种钾素积累差异及其对钾肥施用的产量效应

在盆栽条件下，研究了52个小麦品种的生物学产量及其地上部分钾积累量的差异。结果表明，在供钾水平相同时，不同小麦品种的生物学产量及其钾积累量差异显著；不施钾条件下，钾积累量与生物学产量有极显著的相关关系；施钾条件下，钾积累量与生物学产量无显著的相关关系。根据钾效应系数（EC），将52个小麦品种分成了5组。     

甘蔗不同基因型愈伤组织生化性状的研究

通过甘蔗心叶的组织培养，研究了11个甘蔗基因型的愈伤组织的10个生化性状的差异，把这些生化性状与甘蔗在大田种植条件下的田间锤度、蔗茎产量进行了相关分析．结果表明，愈伤组织干物质含量、还原糖含量、蔗糖含量、总糖含量、蛋白质含量、酸性转化酶活性、中性转化酶活性、多酚氧化酶活性、过氧化物酶活性、硝酸还原酶活性在不同基因型问都存在显著的差异；愈伤组织的干物质含量与产量有显著的正相关关系，还原糖含量、酸性转化酶活性和多酚氧化酶活性与田间锤度都有显著的负相关关系．     

2个大豆基因型钾效率的比较研究

将耐低钾基因型94065-2和不耐低钾基因型95137,以4个水平钾浓度的水培方法对其钾效率进行对照研究,结果表明：低钾条件下,94065-2在部分根系形态参数、根系活性及生物学产量方面均显著优于95137;从钾吸收效率(以吸钾量为标准)来看,两基因型问存在极显著差异,而钾利用效率方面差异则不显著,相对于不耐低钾基因型95137,耐低钾基因型94065-2对缺钾的抗性则主要表现在低钾条件下,有较强的钾吸收能力。     

不同基因型甘蔗组织培养特性的研究

在不同的培养基上进行甘蔗心叶的组织培养,确定了适合愈伤组织生长繁殖的培养基构成,在此基础上研究了7个甘蔗基因型的组织培养特性,结果表明,供试材料的遗传基础是甘蔗心叶组织培养的重要制约因子,表现为不同甘蔗基因型之间的心叶脱分化速度、外植体褐化率、愈伤组织诱导率、生长速度和分化率均有明显的差异。     

磷素对不同基因型甘蔗生长的影响

采用盆栽方法,以ROC22、云蔗 06–407、云蔗 05–211为试验材料,研究磷素(磷浓度分别为0.2、1 000 μmol/L,分别记为P1 、P2)对3个甘蔗品种(系)生长的影响。结果表明：P1处理下,云蔗 06–407的总根长、根表面积、根直径、根体积、茎径、冠鲜重、冠干重比P2处理分别增加了19.50%、31.63%、11.11%、42.25%、14.21%、39.99%和36.31%,ROC22、云蔗 05–211的总根长、根表面积、根体积、茎径、冠鲜重、冠干重均低于P2处理;在P2处理下,ROC22 具有较高的磷利用效率,在P1和P2处理下,云蔗 06–407的磷利用效率均较高。综合分析结果表明,P1 处理下,云蔗 06–407的根系和地上部生长较好;P2 处理下,ROC22、云蔗 05–211的根系和地上部生长较好。     

选育钾高效基因型烤烟的研究进展

从烟草钾素的作用、高钾烤烟的钾素营养特性、选育方法及成果等3方面综述了近年来选育钾高效基因型烤烟的研究状况,并提出和讨论了该领域的研究方向.     

不同钾水平对甘蔗萌芽及幼苗生长的影响

为研究钾对甘蔗萌芽以及苗期生长的影响,采用沙培的方法对新台糖22和粤糖60两个品种进行不同钾水平试验.结果表明,当环境中钾浓度达到20 mmol/L时,甘蔗萌芽率受到了显著抑制;缺钾会导致苗期甘蔗生长矮小,叶色加深,生物量显著下降.