Page 31 - 《华中农业大学学报》2025年第5期
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第44卷 第5期                          华  中   农   业  大   学  学   报                        Vol.44    No.5
               2025年    9月                   Journal  of  Huazhong  Agricultural  University    Sep. 2025，25~35

               马晓诺，侯星宇，蔡红梅.长江中下游主栽水稻钾高效品种筛选及其生理生化特征［J］.华中农业大学学报，2025，44（5）：25­35.
               DOI：10.13300/j.cnki.hnlkxb.2025.05.003

                                 长江中下游主栽水稻钾高效品种筛选

                                                及其生理生化特征



                                                马晓诺，侯星宇，蔡红梅

                                             华中农业大学资源与环境学院，武汉 430070

                       摘要  为探究长江中下游主栽水稻品种钾高效的生理生化特征，以该地区 57份主栽水稻品种为试验材料，
                   通过营养液培养试验进行钾效率筛选；进一步以筛选获得的钾高、低效品种为研究对象，结合营养液培养试验、
                   土壤盆栽试验和大田小区试验，分析两者在生长表型、产量形成、钾素吸收转运及其相关基因表达水平上的差
                   异。通过筛选确定钾高效品种为香两优 16（23#），钾低效品种为兴安香占（14#）。结果显示，无论在正常施钾
                   （+K）还是不施钾（−K）处理下，钾高效品种具有更加优良的根系构型和生物量，其株高、根长、根尖数、根系总
                   表面积和总体积、根和地上部干质量均显著高于钾低效品种；钾高效品种的有效穗数、穗长、千粒重和籽粒产量
                   均高于钾低效品种；钾高效品种对钾素的吸收、转运和利用均显著优于钾低效品种，其根和地上部钾累积量、植
                   株中钾的吸收量、钾素利用指数及在籽粒中的分配比例均显著高于钾低效品种；钾高效品种中钾吸收运输基因
                   OsAKT1、OsHAK1、OsHAK4、OsHKT2；1、OsKAT2 和 OsKAT3 的表达水平均显著高于钾低效品种。结果表
                   明，优良的根系构型、更强的钾素吸收能力并高效地向地上部转运，以及将更多的钾向籽粒分配是钾高效品种的
                   重要特征。
                       关键词  水稻； 钾利用效率； 根系构型； 钾吸收转运； 基因表达； 产量
                       中图分类号  S511.103.7    文献标识码  A    文章编号  1000-2421（2025）05-0025-11


                   钾（K）是植物生长发育所必需的大量营养元素， 着耕地复种指数的不断提高，作物对钾的需求量越
               在植物体内钾的含量约占干物质量的 0.3%~5.0%， 来越大，农业生产上往往通过增施钾肥来提高作物
                       ［1］
                                      +
               仅次于氮 。钾主要以 K 的形态存在于细胞内，是                         产量和品质。据统计，我国钾肥的消费量占全球总
               许多酶的辅酶或活化剂。钾可通过影响光合磷酸化                           量的 26%  ［6］ ，但是农田的钾肥利用率仅有 40%~
                                                                   ［7］
               的速率以及还原作用来影响植物的光合作用，同时                           50% ，不仅造成了严重的资源浪费，还给农民增加
               影响光合产物从地上部向根中的运输；钾还可通过                           了经济成本。
               影响蛋白质合成而影响植物的生长发育；此外，钾可                              研究表明，不同基因型水稻品种对钾素的吸收
               以促进脂肪和水分代谢，调节渗透压，促进根系氧化                          利用能力存在显著差异          ［8-11］ 。例如，刘国栋等     ［12］ 对
               力，增强作物抗逆性。                                       86 份籼稻品种进行筛选比较，发现这些品种对钾的
                   水稻是我国主要的粮食作物，其种植面积约占                         吸收速率和利用效率差异显著，不同品种吸钾速率
               全国粮食种植总面积的 1/4，稻米产量约占粮食总产                        的差异可达 3倍；张宁等        ［13］ 通过 2个不同供钾浓度的
               量 的 1/3，我 国 约 有 2/3 的 居 民 以 稻 米 为 主 要 口          营养液培养试验，以相对耐低钾指数为评价指标，筛
               粮 ［2-4］ 。因此，实现水稻高产稳产是保障我国粮食安                     选出 2 个耐低钾水稻品种和 1 个钾敏感品种；王广洋
               全和社会稳定的重要支撑。我国耕地土壤普遍缺                            等 ［14］ 对 257 份水稻种质进行了筛选比较，发现供试
               钾，约有 1/4~1/3 的耕地土壤处于缺钾或严重缺钾                      水稻种质在低钾耐性上存在显著差异，并从中筛选
                                               ［5］
               状态，在南方稻区土壤缺钾尤为严重 。近年来，随                          出 8 个耐低钾品种；Liu 等      ［15］ 采用不同低钾耐性水稻
               收稿日期： 2024 ­ 11 ­ 19
               基金项目：国家重点研发计划项目（2021YFD1901203）
               马晓诺， E-mail： 1683663913@qq.com
               通信作者： 蔡红梅，E-mail： caihongmei@mail.hzau.edu.cn
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