低钾胁迫下外源生长素对玉米根系生长及矿质营养吸收利用的影响

【作者】 周东英； 王恺； 史晓龙； 张克朝； 王晓光； 赵姝丽； 王婧； 张鹤； 于海秋； 赵新华；

【机构】 沈阳农业大学农学院；

【摘要】 【研究背景】我国钾矿资源匮乏,钾肥利用率仅为30%～50%,耕地普遍缺乏速效钾,这已经成为我国作物生产中的重要限制因素之一。玉米是我国的主要粮食作物之一。有研究发现,玉米通过刺激侧根分化和伸长,调节根系构型,进而提高钾素的吸收利用效率。许多钾离子转运体对植物生长素的转运起着至关重要的作用,严重的钾素缺乏会降低植物生长素的浓度或转运。大量研究发现在低钾条件下,外源生长素的施用会增加植株根系的形成和伸长然而,其内在生理机制还不明确;【材料与方法】本试验以典型耐低钾玉米自交系90-21-3和不耐低钾玉米自交系D937为材料,在低钾处理LK(0.2 mmol L^-1)基础上,添加不同的外源生长素（NAA）浓度A1(0μmol L^-1)、A2(0.005μmol L^-1)、A3(0.01μmol L^-1)、A4(0.05μmol L^-1)、A5(0.1μmol L^-1),以正常钾浓度CK(2 mmol L^-1)为对照。每个品种6个处理,3次重复,每3d更换一次培养液,调节pH至6.0。在自然光照下培养,用通气泵间隙通气(15 min h^-1);【结果与分析】与正常钾水平相比,低钾胁迫下90-21-3植株总根长和比根长无显著差异,根系抗氧化酶活性显著增强;而D937的根长和干物质积累都受到显著的抑制,根系抗氧化酶活性变化不显著。当增施外源生长素浓度为0.01μM时（A3）,与A1处理相比,90-21-3和D937的根长和根尖数均显著增加;根系中SOD和POD酶活性以及可溶性蛋白含量也显著提高。90-12-3植株地上部干物重和总干物重显著增加了20.01%和19.49%,而D937植株地上部、根系以及总干物重分别提高了38.03%、30.01%和36.26%,均达显著水平。在低钾胁迫下,植株通过吸收其他离子维持细胞钾离子的动态平衡,使植物适应低钾环境。90-21-3植株地上部和根系钙离子浓度显著增加1.71倍和1.78倍,钾离子浓度显著增加了1.63倍和1.78倍,钠离子浓度显著增加了0.35倍和0.36倍。D937植株地上部和根系钙离子浓度显著增加1.49倍和2.86倍,钾离子浓度显著增加了1.87倍和2.59倍,钠离子浓度变化不显著;【结论】外源生长素的施用能够有效缓解低钾胁迫对玉米植株生长发育的抑制作用,并通过改善根系生长发育和调节营养元素吸收增强了植株低钾耐受性,且A3处理（0.01μM）为最佳生长素浓度。本试验表明生长素能够调节玉米根系对低钾胁迫的适应能力,为进一步研究生长素对低钾胁迫下作物根系生理和分子特性研究奠定基础。更多还原