Environ. Exp .Bot.|钾肥通过增强光合作用和碳水化合物代谢提高棉花的干旱胁迫缓解潜力

论文内容

研究背景：

棉花对生物和非生物胁迫非常敏感。此外，由于生长行为的不确定性，现代品种更容易受到环境胁迫的影响，这指导了胁迫缓解机制。干旱胁迫通过影响光合作用和细胞扩增过程来降低植物生长。光合作用是植物生长和生物量生产中最重要的过程，因此它是最终产量的驱动力。研究作物缓解干旱胁迫的形态和生理过程的变化和波动，可用于鉴定抗旱基因型、设计棉花生产方案或开发在干旱胁迫条件下提高产量的新品种。

在干旱胁迫条件下，土壤对钾的吸收受到阻碍，因为土壤湿度低，钾向钾(K)是植物必需的营养物质，是植物体内含量最多的阳离子，在植物生长过程中起着重要作用，几乎参与了所有的相关功能。以往的研究表明，在水分胁迫条件下，植物中充足的钾能提高不同作物的Pn、植物生长、产量和抗旱性。干旱期间钾促进大豆、玉米溶质积累。施钾对气孔正常功能、生物量生产、生物量分配和形态指标。在干旱胁迫下，缺钾植物气孔不能正常工作，水分通过蒸腾流失，导致叶绿体的二氧化碳供应减少，Pn受限。钾可以通过增加光合速率来促进光同化物的产生，同时通过调节碳水化合物代谢酶来促进蔗糖的积累和转运。我们之前的研究报道了棉花叶片中参与蔗糖合成、积累和降解的主要酶SPS、SuSy和SAI随钾水平的变化而波动。干旱胁迫植物碳水化合物代谢酶对施钾的响应需要进一步阐明，以充分了解钾养分管理对棉花抗旱的机制。

根系的扩散减少。因此，充足的K效度可以更好地维持胁迫期的正常生长。先前的研究发现，与低施钾相比，高施钾的干旱胁迫植物的Pn值更高。然而，干旱胁迫下钾在不同钾利用效率棉花品种光合系统和光同化物分配中的关键作用，目前还没有研究提供完整的信息。本研究旨在探讨干旱胁迫条件下钾对不同棉花品种碳水化合物代谢及光同化分配相关酶活性的调节作用。

研究内容：

干旱条件下，光同化物合成有限及其分配不良是制约棉花最终产量的主要因素。为研究土壤干旱胁迫下棉花开花成铃期钾在光同化和碳水化合物代谢中的作用，于2015年和2016年进行了为期两年的盆栽试验。在3种钾肥(0,150和300 kg K2O / ha-1)施用条件下，选育了耐低钾棉花品种思棉3号和低钾敏感棉花品种思棉3号。将植株暴露在水分充足(75±5%)的土壤相对含水量(SRWC)和水分胁迫(35-40% SRWC)条件下7 d，然后重新浇水至SRWC (75±5%)。结果表明,在K0处理下，2个品种的净光合作用、气孔导度、胞间CO2浓度和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(Rubisco)活性均显著下降，光合产物合成和向生殖器官分配减少。相反，施钾减少了光合作用、Rubisco活性和生物量积累和分配的下降。施钾的正效应随着施钾量的增加而增强，其中西扎3比寺麻3的正效应更明显。干旱胁迫降低了淀粉含量，提高了蔗糖含量;施钾通过提高蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖合酶(SuSy)和降低可溶性酸转化酶(SAI)活性，维持了水分胁迫植物叶片中较高的蔗糖浓度。结果表明，施钾调控了棉花的光同化和转运过程以及相关酶的活性。该研究表明，钾养分管理策略有可能将干旱胁迫对棉花的影响降到最低。

研究结论：

综合上述得出结论，猴3号对干旱胁迫的耐受性更强，但高剂量的钾可以弥补猴3号的这一缺陷。Pettigrew(2008)指出，对钾利用效率(KUE)的基因型行为不同可能是由于根系钾吸收效率的差异，因为较大的根系可以确保更强的耐旱性。但与我们的研究结果相反，Wang和Chen(2012)的研究表明，KUE归因于生物量和钾分配的不同基因型模式，两种不同基因型棉花根系对钾的吸收没有显著差异。然而，需要进一步研究光同化物的合成、分配和干旱胁迫之间的相互作用，以及钾在碳水化合物代谢酶活性中的作用，特别是在分子和表观遗传水平上的作用，以便在自然资源有限的可持续农业中采用钾养分管理策略。不同品种对施钾反应的差异也有助于选择以品种为导向的钾养分和水分利用管理策略。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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