商陆DNA导入水稻变异后代的耐低钾基因型筛选及其适应机理研究

论文摘要

水稻（Oryza Sativa L.）是我国主要的粮食作物之一,缺钾对其产量和品质有较大影响。我国钾资源缺乏,筛选耐低钾基因型水稻种质资源,进行钾营养性状改良,是缓解水稻对钾需求的途径之一。本研究对30个来自于富钾植物商陆（Phytolaoca esculentaVan Houtt）DNA导入受体水稻品种粳85-5得到的性状稳定的变异后代材料（D9代）在低钾营养液中进行耐低钾基因型筛选鉴定,同时利用选出的2个典型耐低钾基因型及其受体（对照）在正常钾(K0:40mg·L-1)和低钾(K1:3mg·L-1)两个水平下进行水培试验,较深入开展耐低钾营养及生理特性的研究,以期为钾效率改良工作提供材料和理论上的依据。主要研究结果如下:1.提出了水稻耐低钾苗期筛选的合适钾处理浓度和行之有效的筛选指标。在低钾介质溶液中,不同基因型水稻三叶期幼苗的K+吸收和H+释放速率存在显著差异,两者之间呈极显著正相关,变异后代的K+吸收和H+释放速率均比其受体的高。在低钾介质溶液中,测定三叶期不同基因型水稻的K+吸收和H+释放速率并结合考察分蘖期水稻株高、苗干重、根干重,经生物统计,可准确区分和筛选耐低钾基因型水稻。2.经过分次、分步筛选和鉴定,选出2个典型耐低钾基因型变异后代N18、N19及其不耐低钾基因型受体N27（对照）进行水培试验,初步探索水稻耐低钾机理:①在低钾胁迫下,水稻的株高、地上部鲜重和地上部干重均受抑制,但N27抑制程度较N18、N19明显,尤其是地上部鲜重和地上部干重。在低钾胁迫下,水稻的根长、根干重、根系体积和根系活力均降低,但N18、N19的根长、根干重和根系体积均显著高于N27,N18、N19的根系活力也比N27强。低钾胁迫使3个基因型水稻的根冠比增大,但基因型间差异不显著。②在低钾胁迫下,水稻幼苗各部位吸钾效率和钾利用效率以及植株钾转运率降低,但N18、N19的降低幅度小于N27。同时,低钾胁迫下N18、N19与N27相比具有较强吸收和运输钠、磷、镁、铁和钙的能力。水稻耐低钾特性与其矿质营养吸收能力有关。③在低钾胁迫下,水稻叶片和根中IAA、GA1和ZR的含量以及IAA/ABA、ZR/ABA和GA1/ABA比值均降低,N18、N19的降低幅度小于N27,且具有较高的IAA、GA1和ZR含量以及IAA/ABA、ZR/ABA和GA1/ABA比值。低钾胁迫使N18、N19叶片和根中ABA含量增加幅度小于N27。水稻耐低钾特性与植物激素水平或植物激素间比例关系有关。④在低钾胁迫下,水稻叶片叶绿素a、叶绿素b以及叶绿素（a+b）含量均降低,且均是N18、N19的叶绿素含量高于N27。在低钾条件下,水稻叶片光合速率、呼吸速率、气孔导度和胞间CO2浓度以及蒸腾速率均降低,且均是耐低钾基因N18、N19的下降幅度小于不耐低钾基因型N27。⑤在低钾胁迫下,水稻叶片游离氨基酸和可溶性糖含量升高,且N18、N19升高幅度显著小于N27;低钾胁迫使水稻叶片可溶性蛋白质含量均下降,N27下降幅度显著高于N18、N19。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 植物钾营养效率的差异
• 1.1 钾吸收效率的差异
• 1.2 钾利用效率的差异
• 2 植物体内钾与其它元素的交互作用
• 2.1 钾与氮
• 2.2 钾与磷
• 2.3 钾与钙、镁
• 2.4 钾与钠
• 2.5 钾与锰
• 2.6 钾与铁
• 3 植物耐低钾机理的研究
• 3.1 根系形态特征
• 3.2 根系生理特征
• 3.3 植物激素含量的变化
• 3.4 植物光合作用速率和光合产物运输能力的变化
• 4 研究目的与意义
• 材料与方法
• 1 试验材料
• 1.1 耐低钾基因型水稻筛选的材料
• 1.2 水稻耐低钾机理研究的材料
• 2 试验设计
• 2.1 耐低钾基因型水稻的筛选
• 2.2 水稻耐低钾机理的研究
• 3 检测方法
• +吸收和H⁺释放速率的测定'>3.1 水稻幼苗根系K⁺吸收和H⁺释放速率的测定
• 3.2 幼苗形态指标的测定
• 3.3 根系体积与根系活力的测定
• 3.4 矿质元素的测定
• 3.5 植物激素含量的测定
• 3.6 可溶性糖含量的测定
• 3.7 游离氨基酸含量测定
• 3.8 可溶性蛋白质含量测定
• 3.9 叶绿素含量的测定
• 3.10 水稻叶片光合功能相关指标的测定
• 4 数据统计
• 结果与分析
• 1 耐低钾基因型水稻的筛选
• +吸收和H⁺释放速率'>1.1 不同基因型水稻K⁺吸收和H⁺释放速率
• 1.2 不同基因型水稻耐低钾能力的评价等级
• +吸收和H⁺释放速率与水稻耐低钾能力评分的关系'>1.3 K⁺吸收和H⁺释放速率与水稻耐低钾能力评分的关系
• 1.4 水稻耐低钾基因机理研究材料的确定
• 2 水稻耐低钾机理的研究
• 2.1 低钾胁迫对不同基因型水稻生长的影响
• 2.2 低钾胁迫对不同基因型水稻矿质营养吸收的影响
• 2.3 低钾胁迫对不同基因型水稻叶片和根中植物激素含量的影响
• 2.4 低钾胁迫对不同基因型水稻光合作用的影响
• 2.5 低钾胁迫对不同基因型水稻叶片游离氨基酸含量的影响
• 2.6 低钾胁迫对不同基因型水稻叶片可溶性糖含量的影响
• 2.7 低钾胁迫对不同基因型水稻叶片可溶性蛋白质含量的影响
• 讨论
• 1 水稻变异后代的耐低钾基因型筛选
• 2 水稻变异后代耐低钾的机理研究
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介