不同钾效率基因型西瓜幼苗响应缺钾的生理机制研究

【摘要】钾是植物生长所必需的大量元素之一。我国钾矿资源日益短缺,而农业生产中对钾肥的需求量日益增大,这一矛盾已经成为限制农业生产进一步发展的重要因素之一。西瓜是重要的园艺作物,其整个生长发育的过程中对钾的需求量很大。本研究以课题组前期筛选出的两个钾效率不同的西瓜品种(野生西瓜勇士和栽培西瓜早佳8424)为实验材料,通过短期(6h)和长期(120h)缺钾处理,旨在比较不同钾效率基因型西瓜幼苗响应缺钾的生理机制。本研究以正常钾处理(3mM)作为对照。主要研究内容和结果如下：1.研究缺钾对不同基因型西瓜幼苗生长和生理特性的影响。结果表明,长期缺钾使早佳8424地上部干重、根系干重、根系形态参数、根系活力、叶面积以及叶绿素含量等跟对照相比差异显著。缺钾显著抑制了早佳8424西瓜幼苗的生长,而勇士受缺钾的影响并不明显。2.研究缺钾对植株矿质营养(K+、Ca2+、Mg2+浓度)以及编码西瓜钾离子通道基因Cla012281和高亲和性钾转运体基因Cla02760表达量的影响,并对两种材料根系钾吸收动力学参数进行了分析。结果表明勇士具有更好的利用Ca2+和Mg+来代替K+的能力,同时勇士具有更高的基因Cla012281和Cla02760表达量以及对根际K+的亲和能力,具有较高的钾吸收。3.研究缺钾对不同基因型西瓜幼苗激素(IAA、GA3、ZR、ABA、ETH)含量的影响。结果表明长期缺钾后,早佳8424植株与促进植物生长相关的激素(IAA、GA3)含量显著下降,与加速衰老相关的激素(ABA、ETH)含量显著升高。勇士根系中ZR含量显著升高。缺钾同时还引起了IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA的比值下降,但早佳8424地上部和地下部激素下降的幅度要远远高于勇士。4.研究缺钾下,不同基因型西瓜幼苗H202产生以及清除系统的变化。结果表明,长期缺钾使早佳8424植株中H202和MDA的含量显著升高,在抗氧化物质(AsA、GSH)的含量上,勇士大幅增加,而早佳8424增加幅度很小。在抗氧化酶活性上,勇士跟对照相比,除APX、GR有明显升高之外,其余变化不大,早佳8424整体增加幅度很小。以上试验结果表明,缺钾明显抑制了早佳8424的生长,早佳8424对缺钾比较敏感。勇士受缺钾影响较小,同时具有较大的根系体积,更好的离子替代能力,以及对根际K+的亲和力,这些是勇士具有更好的钾吸收和利用效率的表现,这些都将有利于勇士对低钾环境更好的适应。在缺钾下,勇士体内激素的平衡稳态受破坏程度很小,这对于维持植株正常的生理代谢十分有利。另外,勇士自身具有高效的活性氧清除机制,在外界环境中缺钾时,可以及时清除体内多余的活性氧,使植物少受膜脂过氧化伤害,这也是勇士对缺钾耐受性强的一个表现。
【作者】赵露；
【导师】别之龙；
【作者基本信息】华中农业大学，设施园艺学，2014，硕士
【关键词】西瓜幼苗；缺钾；钾吸收利用；耐受性；

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