浙贝母叶片碳代谢响应钾浓度的生理机制研究

发布时间：2020-04-13 02:48

【摘要】：目的为了解决浙贝母种植上存在的钾肥施用问题,阐明钾素影响浙贝母叶片生理特性与其碳同化物代谢的关系,明确钾素影响浙贝母叶片中碳同化代谢的关键物质与关键酶及其作用机理。方法试验采用两个品种的浙贝母(狭叶品种:浙贝1号;宽叶品种:多籽贝),及三个施钾(0,80和160 kg K_2O hm~(-2))处理组,以浙贝母的叶片为研究对象,将其分成上中下三层。在浙贝母生长的各关键生育时期,测定叶片钾浓度,同时测定其农艺性状、叶绿素含量、光合性能及其生物量,统计分析不同钾素水平下各指标变化与产量品质的关系,探究钾素影响浙贝母源库平衡和产量品质的机理;通过分析浙贝母叶片中各可溶性糖、淀粉、蔗糖的变化幅度确定碳同化物响应钾素的关键物质;分析叶片中碳同化代谢相关酶的活性,明确浙贝母叶片生理特性响应植株钾浓度的生理机制。结果1、随着生育期的推进,浙贝母叶重、SPAD、净光合速率呈现先增加后下降的趋势,在出苗后67-69天达到最大值。浙贝母的单株叶面积、植株生物量随着生育期的推进呈增加趋势。比较不同施钾处理组发现80 kg K_2O hm~(-2)下两个品种农艺性状及光合性能指标均达到最大。品种间比较发现其中浙贝1号优于多籽贝。2、浙贝母叶片钾素浓度随着施钾量的增加而增加;随着生育期的推进呈现先增加后下降的趋势。生长初期上叶钾素浓度显著低于中叶和下叶。与对照组(0 kg K_2O hm~(-2))相比,80与160 kg K_2O hm~(-2)处理组最终的生物量与钾素累积量显著增加了17.82%-21.70%,比较两个品种,多籽贝的叶片的钾累积量要显著高于浙贝1号,两年的结果一致。3、比较钾素在浙贝母叶片中分配的比例,下叶钾素所占比例最大。80 kg K_2O hm~(-2)下各层叶片钾素累积量均达到最大。比较两个品种发现,浙贝1号的上叶钾素累积比例(29.73-38.06%),显著高于多籽贝(4.58-17.84%),且浙贝1号的叶片的钾累积主要分配在上叶和中叶,而多籽贝主要分配于下叶。4、随着浙贝母生育期的推进可溶性糖、淀粉、蔗糖在浙贝母叶片中呈现先增加后下降的趋势,且均在出苗后67-69天时达到最大值。缺钾使叶片中可溶性糖含量下降,与对照组(0 kg K_2O hm~(-2))相比,80 kg K_2O hm~(-2)与160 kg K_2O hm~(-2)可溶性糖含量在叶片中平均下降18.66-20.08%和8.99-12.17%,施钾提高淀粉在叶片中含量,但叶片各层次间淀粉含量差异不显著。以出苗后69天为界,前期80 kg K_2O hm~(-2)处理组的浙贝母蔗糖含量显著高于其他两组。但在69天后,其叶片中的蔗糖含量显著降低,且蔗糖转化率达到最高。5、施钾条件下淀粉酶、蔗糖合成酶(SuSy)活性上升,且在80 kg K_2O hm~(-2)处理组活性最佳,浙贝1号的酶活性高于多籽贝,但蔗糖酶在施钾条件下反而下降。SuSy酶的活性显著高于磷酸蔗糖合成酶(SPS),随着施钾量的增加浙贝母叶片中SPS酶活性、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活化率不断增加,多籽贝中酶活性高于浙贝1号。所测的酶活性均随着生育期推进呈现先增加后下降的趋势,在出苗后67-69天达到峰值。6、浙贝母叶片钾素浓度与叶面积、叶重及生物量呈显著正相关;钾素浓度与蔗糖、淀粉酶、蔗糖酶、SPS酶、Rubisco酶呈显著正相关。在浙贝1号中,浙贝母叶片中的钾浓度与淀粉呈显著正相关。浙贝母叶片可溶性糖、淀粉与淀粉酶、蔗糖酶、SPS酶、SuSy酶呈显著正相关。结论钾素对浙贝母叶片的影响主要是通过影响其光合特性增加SPAD、净光合速率等光合性能指标,提高浙贝母叶重和叶面积,在最适的钾素浓度下,在浙贝母生长前期叶片光合作用强,可溶性糖、蔗糖、淀粉作为光合产物在叶片大量累积,但到后期叶片作为源器官淀粉酶、SPS酶、SuSy酶活性上升将碳代谢物分解成蔗糖运输到鳞茎等库器官,而适宜的钾素能够提高钾素蔗糖转化率,有利于植物生物量的累积。比较两个品种发现,浙贝1号农艺性状佳,多籽贝对钾素更加敏感。
【学位授予单位】：浙江中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S567.231

【参考文献】