棉花地上部反饋調節根系吸鉀能力的信號物質研究

《棉花地上部反饋調節根系吸鉀能力的信號物質研究》是依託中國農業大學，由田曉莉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：棉花地上部反饋調節根系吸鉀能力的信號物質研究
• 依託單位：中國農業大學
• 項目負責人：田曉莉
• 項目類別：面上項目

項目摘要

以耐低鉀（遼棉17）和不耐低鉀（中棉所41）棉花品種為材料，在控制條件下進行營養液培養和固體介質培養，首先進行嫁接試驗和分根試驗，明確來自地上部調節根系鉀吸收的反饋信號是否存在；其次以遼棉17和中棉所41的互相嫁接材料及轉擬南芥K+通道基因AtAKT1的中棉所35為主，在根系形態水平、生理學水平（K+吸收動力學參數、86Rb+同位素標記）和分子水平上（轉基因中棉所35根系中外源AtAKT1基因的表達、棉花根系中AtAKT1和AtHAK5同源基因的表達）研究根系吸鉀能力在鉀脅迫發生時的短期和長期變化，同時在莖基部收集韌皮部汁液並分析其中K+、生長素、細胞分裂素、赤黴素、脫落酸、茉莉酸等植物激素/生長物質、蔗糖、葡萄糖和果糖等糖類物質的含量變化。將根系的吸鉀能力與韌皮部汁液中的各成分進行相關分析，初步確定反饋信號，然後通過在根部和地上部外源施用這些物質確定棉花地上部反饋調節根系吸鉀能力的信號。

結題摘要

以耐低鉀（遼棉 17）和不耐低鉀（中棉所41）棉花品種為材料，在控制條件下進行營養液培養，首先進行嫁接試驗，通過各部位生物量、鉀含量、鉀積累量及K+吸收動力學參數等測定，表明地上部是調控根系鉀吸收的關鍵部位；再採用單接穗雙砧木自身嫁接構建分根系統，表明缺鉀一側根系向地上部傳遞了某種信號物質使植株感應到缺鉀，導致正常一側根系產生缺鉀反應。環割處理缺鉀一側的根系，不影響正常供鉀一側根系的吸收速率，然而環割的缺鉀側根系的吸收速率較未環割對照顯著上調，說明根系鉀吸收受到地上部反饋信號（通過韌皮部運輸）的調節；進而在形態水平、生理水平上研究根系的吸K+能力，克隆棉花中K+高親和運輸載體GhKT2和K+通道GhAKT1基因，在分子水平上研究棉花K+吸收的可行性，同時在莖基部收集韌皮部汁液並分析其中K+、細胞分裂素、脫落酸的流量變化，將根系的吸鉀能力與韌皮部汁液中的各成分進行相關分析，表明韌皮部汁液中鉀流量、ZR流量分別與Imax呈正相關關係，ABA流量與Imax呈負相關關係，初步確定反饋信號。通過在地上部外源施加潛在的反饋信號物質，對葉面噴施0.3 mol L-1 K2SO4能有效提高棉花葉片中的鉀含量，使地上部鉀積累量提高。噴施0.1 mmol L-1的ABA，地上部和根系的乾物質積累量明顯提高，但降低了棉花葉片中的鉀含量。噴施0.1 mmol L-1的CTK可以促進地上部和根系乾物質積累量，同時各部位葉片中鉀含量也有所提高，地上部的鉀積累量有增加趨勢，根系中鉀積累量變化不大。初步確定棉花地上部反饋調節根系吸鉀能力的信號物質。