施鉀量影響轉基因棉棉子產(chǎn)量品質形成的生理機制研究.pdf

1、棉子品質的形成主要受品質遺傳性、環(huán)境生態(tài)因素和栽培措施的共同影響。鉀素是棉花優(yōu)質高產(chǎn)的主要調(diào)控措施之一，研究施鉀量調(diào)控棉仁發(fā)育差異的生理基礎，可為探索提高棉子產(chǎn)量品質與鉀營養(yǎng)協(xié)調(diào)提供理論依據(jù)。本研究以泗棉3號（常規(guī)棉）和泗雜3號（轉基因雜交棉）為材料，于2012～2013年在江蘇南京(118°50′E，32°02′N，長江流域下游棉區(qū))南京農(nóng)業(yè)大學牌樓試驗站進行，設置大田施鉀量(0、150、300kg·hm-2)試驗，鉀肥運籌按基肥50

2、％、花鈴肥50％比例施入，研究施鉀量對棉子發(fā)育、棉子生物量（棉仁、棉殼）和棉子產(chǎn)量的影響及施鉀量對棉仁相關物質（可溶性糖、蔗糖、淀粉、氨基酸、蛋白質、脂肪）和關鍵酶（蔗糖合成酶、磷酸蔗糖合成酶、蔗糖轉化酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶、磷脂酸磷酸酯酶）代謝的影響。主要研究結果如下:
　　1 施鉀量對棉子發(fā)育及棉子產(chǎn)量的影響
　　棉子體積的形成近似“S”型曲線，用Logisuc生長模型擬合后方程均達到極顯著水平。施鉀可以促使棉子

3、體積平緩增大，提高棉子體積理論最大值。棉仁生物量隨花后天數(shù)的變化過程也近似“S”型曲線，棉殼生物量累積較棉仁生物量累積提前，與施鉀處理相比，不施鉀處理，前期棉殼生物量累積少，后期棉殼生物量累積多，導致棉殼物質外運受阻。施鉀可以增加仁殼比、提高籽指，但對棉子單鈴粒數(shù)影響較小，從而施鉀可以提高單鈴棉子重。施用鉀肥還可提高鈴數(shù)和棉子產(chǎn)量，施鉀量在300kg·hm-2處理下收獲的棉子產(chǎn)量較150 kg·hm-2處理下收獲的棉子產(chǎn)量高，且達到顯著

4、水平，而籽指、單鈴粒數(shù)和鈴數(shù)在150 kg·hm-2和300 kg·hm-2的施鉀量下差異不顯著。低鉀條件下，泗雜3號在籽指、鈴數(shù)和棉子產(chǎn)量方面較泗棉3號更為敏感，因此，轉基因雜交棉較常規(guī)棉對低鉀的響應更為敏感。
　　2 施鉀量對棉仁碳代謝相關物質及關鍵酶活性的影響
　　棉仁中碳代謝主要物質包括可溶性糖、淀粉和蔗糖，其中可溶性糖和蔗糖變化趨勢相似，花后17～31 d可溶性糖（蔗糖）含量不斷下降，之后可溶性糖（蔗糖）含量有所回

5、升，施鉀提高了可溶性糖和蔗糖的轉化率，提高幅度隨施鉀量的增加而增大，品種間比較，泗雜3號較泗棉3號更易受缺鉀影響，施鉀降低了棉仁中淀粉的含量。蔗糖是植物體內(nèi)碳水化合物運輸?shù)闹饕问?，與蔗糖代謝密切相關的酶主要有蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖合酶(SuSy)和蔗糖轉化酶(Inv)。施鉀顯著提高了SPS、SuSy和Inv的活性，其中SPS和Inv活性隨著施鉀量的增加而增大?；ê?7～31 d，Inv的活性顯著高于SPS和SuSy活性，這與蔗糖

6、快速轉化時期相一致。品種間發(fā)現(xiàn)，泗雜3號棉仁中SPS、SuSy和Inv的平均酶活性的變異系數(shù)大于泗棉3號，表明泗雜3號棉仁中SPS、SuSy和Inv活性更易受缺鉀影響。綜上，本試驗條件下轉基因雜交棉與常規(guī)棉最適宜施鉀量范圍均在300 kg·hm2左右，轉基因雜交棉較常規(guī)棉對低鉀的響應更為敏感。
　　3 施鉀量對棉仁脂肪與蛋白質含量的影響
　　施鉀降低了棉仁中氨基酸轉化量、蛋白質含量及GS/GOGAT活性，降低幅度隨施鉀量的增

7、加而增加。棉仁中氨基酸含量和GS/GOGAT活性隨花后天數(shù)的增加呈下降趨勢，而蛋白質含量隨花后天數(shù)的增加近似“S”型，通過對不同施鉀量棉仁氨基酸含量、蛋白質含量、谷氨酰胺合成酶活性和谷氨酸合成酶活性相關性分析發(fā)現(xiàn)，棉仁中氨基酸含量與蛋白質含量、GS及GOGAT呈顯著或極顯著正相關，蛋白質含量與GS和GOGAT呈極顯著正相關。因此，棉仁中較高的氨基酸含量、GS活性和GOGAT活性均有利于蛋白質的累積。施鉀增加了棉仁中脂肪含量，增加幅度隨施