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钾素含量是影响烤烟品质的重要限制因素之一,为了提高烤烟钾的含量,本研究利用花粉管导入法将高钾植物商陆的DNA导入烟草胚囊得到钾高效烤烟材料,成功选育出钾高效烤烟新品系,表明该技术可以有效克服物种间杂交障碍,实现远缘物种间遗传信息的转移。通过田间试验队所获株系的农艺性状、钾吸收效率、生态适应性、钾素响应能力及经济性状进行研究,从中筛选出3个表现较优的品系,用其作父本配组5个组合,从中筛选出优势强、钾高效和综合性状较好的组合MYK5。研究结果表明：1.本研究证明通过花粉管通道法将高钾植物商陆的总体DNA导入烤烟品种K326中可以有效的提高其钾素含量,该技术可以有效的克服物种问杂交障碍,实现远缘物种间遗传信息的转移。为烤烟基因改良和种质创新提供有效的技术平台。2.首次探索出一种钾高效基因导入效果的快速鉴定方法。通过对12个钾素营养相关基因表达水平的检测和烟叶钾含量分析的结果发现：5个高钾品系中基因TORK1和NtTPK1显著高于其他基因,另外CIPK23基因的表达水平也相对较高,根据这些基因的表达情况可以预测选育高钾品种以提高其品质,并作为导入效果快速有效的鉴定方法。3.采用盆栽的方式对烟草钾高效基因型K2、K3、K5、K7、K9和K326(CK)的表型差异及钾素营养特性进行了研究。结果表明：不同供钾水平条件下,高钾基因型烤烟根系吸收能力优于对照；在钾胁迫条件下,高钾基因型烤烟抗逆性比对照好,钾素吸收和累积能力明显优于对照。通过对各钾高效基因型烤烟农艺性状、根系吸收特性,钾素的吸收与积累特性,根系钾吸收动力学参数以及抗病性等多项指标的综合评价,本试验认为K5是比较理想的高钾基因型烤烟选育目标。4.通过对不同烤烟新品系的生态适应性、肥料敏感性以及烟叶成熟特性进行试验表明：K2、K5、K7在烟株的生长前期均表现较强的生长势。三个新品系的经济性状在相同的生态区存在一定的差异,表现最好的是K5,K2次之,K7最差；烟叶化学成分中,三个新品系烟叶钾的增效性最明显。5.以K2、K5和K7为父本,配制5个杂交组合(MK2、MK5、MK7、MYK7和NYK5)对高钾基因型烤烟的农艺性状以及黑胫病抗性进行改良。结果表明：基因遗传因素虽然对抗病性很重要,但并不是决定性因素。通过合理的杂交配组可以有效的改良高钾基因型烤烟的抗性;遗传因素对烟叶钾含量影响较大,5个杂交组合不同部位烟叶的钾含量都显著高于对照。5个组合中,MYK5的杂种优势最为明显,且遗传了钾高效基因型亲本的高钾特性,是理想的高钾基因型烤烟选育目标。通过对各钾高效基因型烤烟钾素营养相关基因表达水平、烤后烟叶钾含量、大田农艺性状、产值产量以及抗病抗逆性等多项指标的综合评价,本试验成功筛选出以高钾品系K5作为父本的杂交组合MYK5。该组合于2013参加了湖南省烤烟新品种区域试验表现良好并被推荐继续参加2014年湖南省品种区域试验,有望在近年被培育成具有钾高效特征的烟草新品种。