煙草鉀高效吸收基因型篩選及其機(jī)理研究.pdf

1、煙草是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物，鉀素對(duì)其產(chǎn)量和質(zhì)量有較大的影響。我國(guó)鉀肥資源缺乏，篩選鉀高效煙草種質(zhì)資源，對(duì)其機(jī)理進(jìn)行研究，是緩解煙草對(duì)鉀需求的途徑之一。對(duì)重慶煙草研究所收集提供的166個(gè)基因型，通過營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)和大田栽培，進(jìn)行篩選鑒定，對(duì)煙草鉀高、低效基因型營(yíng)養(yǎng)機(jī)理差異進(jìn)行研究，獲得了如下主要研究結(jié)果:
　　1.篩選獲得煙草鉀高效基因型和低效基因型
　　從苗期開始，通過水培實(shí)驗(yàn)對(duì)166個(gè)煙草基因型進(jìn)行初步篩選，獲得20個(gè)鉀高效基因

2、型和15個(gè)鉀低效基因型，將獲得的35個(gè)基因型在大田中進(jìn)行進(jìn)一步篩選，最終獲得3個(gè)鉀高效基因型NC89、墊江芽種、HB030和三個(gè)低效基因型NC628、涪陵焦石土煙、云煙1號(hào)。
　　2.不同煙草基因型水培篩選，探索不同鉀水平下苗期生理差異
　　在不同的鉀處理下，不同基因型幼苗生長(zhǎng)的差異首先表現(xiàn)在外部形態(tài)上。在低鉀處理下，煙苗下部葉會(huì)出現(xiàn)典型的缺鉀癥狀。與鉀低效基因型相比，鉀高效基因型出現(xiàn)缺鉀癥狀較晚，子葉脫落較緩慢，葉片較多。

3、
　　在生長(zhǎng)的前期，幼苗對(duì)鉀素的吸收量較小，故低鉀處理下，根系發(fā)育較快，生物量積累多。隨著幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)鉀素的需求逐漸增加，故處理后期，常鉀下的幼苗根系生長(zhǎng)較好，生物量積累增加較快。
　　3.不同鉀水平對(duì)煙草鉀高、低效基因型農(nóng)藝性狀的影響
　　處理30天至90天，各基因型的株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，處理45天至60天時(shí)，煙株增長(zhǎng)均為最快，在處理75天株高達(dá)到最大，隨后基本處于停止?fàn)顟B(tài);莖圍處理60

4、天以后變化較小;處理后60天之前，最大葉長(zhǎng)增幅較大，以后緩慢增長(zhǎng);最大葉寬在處理30天到75天，呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，75天到90天呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在移栽75天?？傮w而言，低鉀脅迫條件下，各基因型的株高和最大葉長(zhǎng)在處理30天時(shí)低于常鉀處理，最大葉寬和莖圍差距不大。隨著處理時(shí)間的推移，低鉀脅迫條件下，各基因型的主要農(nóng)藝性狀表現(xiàn)出明顯的劣勢(shì)。低鉀脅迫下，各基因型的根總長(zhǎng)、根總表面積、根總體積及根系活力都有不同程度的下降。
　　4.不同

5、鉀水平對(duì)煙草鉀高、低效基因型生理指標(biāo)的影響
　　低鉀脅迫條件下，鉀高效基因型NC89、墊江芽種、HB030光合色素與鉀低效基因型NC628、涪陵焦石土煙、云煙1號(hào)的差異主要在處理60天時(shí)，鉀高效基因型NC89、墊江芽種、HB030所含葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量高于鉀低效基因型NC628、涪陵焦石土煙、云煙1號(hào)。對(duì)功能葉細(xì)胞糖氮代謝的研究表明，低鉀脅迫下，淀粉酶活性升高，相對(duì)于鉀低效基因型而言，鉀高效基因型NC89、墊江芽種

6、、HB030升高的較多;蛋白質(zhì)含量、蔗糖合成酶、硝酸還原酶活性下降，較低效基因型而言，鉀高效基因型蛋白質(zhì)含量下降較多，蔗糖合成酶、硝酸還原酶活性下降少。對(duì)功能葉細(xì)胞膜的研究表明，低鉀脅迫下，MDA、SOD、POD活性上升，相較鉀低基因型而言，鉀高效基因型MDA、SOD、POD活性上升量較多。
　　5.不同鉀水平對(duì)煙草鉀高、低效基因型光合作用參數(shù)的影響
　　凈光合速率在處理60天時(shí)達(dá)到最大，此時(shí)低鉀脅迫條件下，三個(gè)鉀高效基因型

7、凈光合速率比三個(gè)鉀低效基因型凈光合速率總體高出56.08％;功能葉胞間二氧化碳濃度最大值在處理75天時(shí)，此時(shí)三個(gè)鉀高效基因型在常鉀處理下的胞間二氧化碳濃度比低鉀脅迫下的高出7.51％，而三個(gè)鉀低效基因型高出47.01％;NC89、HB030在不同鉀素處理下的各個(gè)時(shí)期，蒸騰速率明顯大于其他基因型;NC628、涪陵焦石土煙、云煙1號(hào)經(jīng)低鉀脅迫處理后，下降64.01％，下降幅度較大，遠(yuǎn)大于高效基因型NC89、墊江芽種、HB030下降的10.0

8、0％。
　　6.不同鉀水平對(duì)煙草鉀高、低效基因型煙葉化學(xué)成分的影響
　　低鉀脅迫條件下，氯含量、氮堿比、糖堿比上升，氮活性變化不大，其他指標(biāo)均有不同程度的下降，且各基因型的化學(xué)協(xié)調(diào)性也有不同成程度的下降。常鉀處理下，NC89、墊江芽種、HB030的鉀含量、煙堿含量高、還原糖含量低，NC628、涪陵焦石土煙、云煙1號(hào)鉀含量、煙堿含量、還原糖含量都低。低鉀脅迫下，NC89、墊江芽種、HB030鉀含量高于NC628、涪陵焦石土煙、

9、云煙1號(hào)在常鉀處理下的鉀含量;NC89、涪陵焦石土煙的氯含量、氮含量下降，還原糖含量上升;NC628、墊江芽種、HB030氯含量、氮含量上升，還原糖含量下降;云煙1號(hào)氯含量、還原糖含量變化不大，氮含量上升;墊江芽種煙堿含量略有上升，其他基因型均下降。
　　7.煙草鉀高效基因在不同基因型中的表達(dá)
　　NtAKT1-1在NC89的下部葉中的相對(duì)表達(dá)量較高;在常鉀處理下，相對(duì)于墊江芽種和HB030，NtAKT5、NtNKT-2、N

10、tKC1在NC89根部相對(duì)表達(dá)量較高;NtNKT1在NC89的根部相對(duì)表達(dá)量較高，在常鉀處理下的HB030莖、葉部位相對(duì)表達(dá)量較高;NtNKT-1、NtNKT2在NC89的莖部相對(duì)表達(dá)量較高;在低鉀脅迫條件下，NtTPK1-1在HB030的根部相對(duì)表達(dá)量較高。
　　8.煙草鉀高效基因在不同部位中的表達(dá)
　　NtAKT1-1、NtAKT5、NtKUP2、NtSKOR、NtTPK1-1在根部和葉中相對(duì)表達(dá)量較高;NtKAT在根部

11、、莖、中部葉的相對(duì)表達(dá)量較高;NtTPK1-2在根部、莖、上部葉的相對(duì)表達(dá)量較高;NtHAK5、NtKCO1在上部葉的相對(duì)表達(dá)量較高;NtTORK1在上部、中部葉的相對(duì)表達(dá)量較高，在根、莖、下部葉基本不表達(dá);NtHAK1主要在葉部表達(dá)，根、莖部相對(duì)表達(dá)量較低。
　　9.煙草鉀高效基因在不同鉀處理下的表達(dá)
　　低鉀脅迫下，NtNKTI、NtTPK1-1在NC89、墊江芽種、HB030中各部位的相對(duì)表達(dá)量明顯下降;NtTPK、N

12、tTPK1-1經(jīng)低鉀脅迫處理，其在各部位的相對(duì)表達(dá)量明顯上升;NtAKT1-1、NtHAK1、NtKUP2經(jīng)低鉀脅迫處理，其在各部位的相對(duì)表達(dá)量無明顯變化。在低鉀脅迫條件下，NAKT5、NtHAK1、NtKAT、NtKC1、NtNKT-2在根部的相對(duì)表達(dá)量下降;NtNKT-1、NtNKT2在莖中的相對(duì)表達(dá)量下降;NtKAT在莖中的相對(duì)表達(dá)量上升;NtHAK5、NtKAT、 NtKCO1、NtKC1、NtTORK1、NtSKOR在葉中的相