棉花地上部反馈调节根系吸钾能力的信号物质研究

以耐低钾（辽棉 17）和不耐低钾（中棉所41）棉花品种为材料，在控制条件下进行营养液培养，首先进行嫁接试验，通过各部位生物量、钾含量、钾积累量及K+吸收动力学参数等测定，表明地上部是调控根系钾吸收的关键部位；再采用单接穗双砧木自身嫁接构建分根系统，表明缺钾一侧根系向地上部传递了某种信号物质使植株感应到缺钾，导致正常一侧根系产生缺钾反应。环割处理缺钾一侧的根系，不影响正常供钾一侧根系的吸收速率，然而环割的缺钾侧根系的吸收速率较未环割对照显著上调，说明根系钾吸收受到地上部反馈信号（通过韧皮部运输）的调节；进而在形态水平、生理水平上研究根系的吸K+能力，克隆棉花中K+高亲和运输载体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，同时在茎基部收集韧皮部汁液并分析其中K+、细胞分裂素、脱落酸的流量变化，将根系的吸钾能力与韧皮部汁液中的各成分进行相关分析，表明韧皮部汁液中钾流量、ZR流量分别与Imax呈正相关关系，ABA流量与Imax呈负相关关系，初步确定反馈信号。通过在地上部外源施加潜在的反馈信号物质，对叶面喷施0.3 mol L-1 K2SO4能有效提高棉花叶片中的钾含量，使地上部钾积累量提高。喷施0.1 mmol L-1的ABA，地上部和根系的干物质积累量明显提高，但降低了棉花叶片中的钾含量。喷施0.1 mmol L-1的CTK可以促进地上部和根系干物质积累量，同时各部位叶片中钾含量也有所提高，地上部的钾积累量有增加趋势，根系中钾积累量变化不大。初步确定棉花地上部反馈调节根系吸钾能力的信号物质。