耐低钾玉米吸钾机制及生理生化特性的研究

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1、沈阳农业大学硕士学位论文耐低钾玉米吸钾机制及生理生化特性的研究姓名：金桥申请学位级别：硕士专业：生物化学及分子生物学指导教师：任大明;刘延吉2003.6.1沈讯教业夫学顼j。学位论文摘要本文主要研究不同品种玉米在吸钾机制及生理生化特性上的差异，利用耐低钏和不剥低钟两个玉米自交体系为材料在液培实验中设置了0，100，100011M3个钾水平，不同品种玉米在完全营养液中培养两周后转移至不同K+水平下连续培养50天，并在0天，10天，25天，50天时测定其形态结构，生理生化等指标。研究结果表明，在完全营养液中，出于耐低镩与不耐低钾品种玉

2、米的吸钾机制相同(主要通过低亲和吸收，即K+通道)，吸钾能力没有差异．植林可以讵常生长，没有表现出缺剀症状。喇与不耐品神玉米的形态结构、生理生化指标没有明显差别：在营养液所含K+为0、100HM的低铆逆境条件下，耐低钾品种玉米根系对K+的亲和力(吸钾能力)明显高于不耐低钾品种，并且两个品种在形念结构，生理生化特性上表现出明显灼差异口f1．在低铋条件下耐低钾玉米对K七钓亲和性唠显高于不衬低锊品种，阳脊的Km值相差进一倍。2．在完全营养液中，耐与不耐品种玉米的根系活力比较接近，并役“!最著差异；在低铡f营养液中，ilJjj低钢J玉米的

3、根系活力则明显高于不酬低钾7品种。3．在K+缺乏的逆境条件下，涮低钾品种的植株与不酬低钟的植株棚比较，根系较为发达，具体表现为根数多、根量大。4．在完全营养液中，4个品种的荧光效率没有踢显差异，而在低锊环境中酬低钟品利，玉米的荧光效率明显比不耐低钏品种要高。5l时低铘品剥‘在低例条件下体内钙调素食量大量增加，荠参与调控植物抗逆反应，使植株可以正常生长：而不耐低钟品种x．-t1_[g钾环境不敏感．对逆境胁迫反应较馒．体内钙调素含量没有明显增加，植株的生长受到抑制。5．在逆境条t'4：下，耐低钾玉米较不耐低钾玉米体内ABA含量增加较少

4、，lAA、GA、zR含量减少较小，植物体内原有的适合植株生长的激素平衡没有被破坏，植物体的生长没有受到影响。7．在完全营养液中，耐与不耐低钏品种的叶绿体ATPgse话性差异刁：夫。!与营养液处于低钾条ill二时，不刑低钾品种A、B的叶绿体ATPas。中文摘要活力迅速降低，影响植株的光合作用；耐低钾品种C、D的叶绿体ATPase活力并没有降低，可以进行正常的光合作用。8，在完全营养液中，耐低钾与不耐低钾品种的PEP羧化酶活性差异不大。当营养液处于低钾条件时，耐低钾品种C、D的PEP羧化酶活力并没有降低，植株可以正常迸行光合作用：而不

5、耐低钾品种A、8的PEP羧化酶活力迅速降低，导致植株的光合作用下降。9．耐低钾品种对低钾环境敏感，在低钾条件下体内NAD激酶活力增加，参与植物抗逆反应，使植株可以正常生长；而不耐低钾品种对低钾环境不敏感，对逆境胁迫反应较慢或不反应，体内酶活力没有明显增加，对逆境的抵抗能力不强，使植株的生长受到抑制。lO．在完全营养液中，耐低钾与不耐低钾品种的质膜Ca2+-ATPase活性差异不显著。当营养液处于低钾条件时，不耐低钾品种玉米的质膜Ca”一hTPase的活力迅速上升，导致细胞质内钙离子浓度迅速下降，抑制植株生长：耐低钾品种玉米的酶活力

6、虽然也升高，但并不显著，细胞质内的钙离子浓度降低不多，对生长影响不大。11．本实验的结果说明耐低钾玉米对低钾环境的适应机制可能是：协调增加了根长、根数、根系活力；保持荧光效率、植物体内酶活性的稳定；增加了钙调素含量、改变了激素含量，调节了激素问的比例，建立了～个适合于植株生长的平衡态。矿～，．／关键词：主粟：离子吸吱与力学；钙宙繁；内蘸《素：PEP裂笼酶；叶绿体偶联因子ATPase；NAD激酶；质膜Ca2+一ATP酶凡07扩7沈阳农业大学顺十学位论文刖云K+是高等植物细胞中一个重要的营养元素。与植物组织分化和细胞特殊运动有密切的联

7、系。钾是以无机离子的形式被植物吸收的。但是，植物组织中K+的含量并不与环境中的钾元素的含量对应。细胞中K+浓度较高，一般维持在100—120mmol儿，而土壤中K+的浓度较低，通常在100Ilm01／L到1000P．1n01／L之间。植物根系能够逆浓度梯度吸收K+，而且可以保持细胞质中的K+浓度相对稳定，因而植物根系吸收K+的机制一直是研究热点‘1,3,67oI、钟素营养研究的历史早在1922年ttoorS就发现不同玉米品种对各种肥力条件有各不相同的适应性，1926年Hoffer证明不同玉米自交系对养分条件的反应各不相同。1949

8、年Harvey用水培方法首次从遗传学的角度研究了玉米不同基因型对N素反应的差异。1955年Foy和Barber比较了两种玉米自交系的镁营养，将它们种植于缺镁土壤上时，二者生长的差异非常显著旺1。20世纪60年代末，植物营养学家Epsten等首次提出