【摘 要】
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谷子（Setaria italica）生育期短,基因组小而简单,具有高质量的参考基因组和丰富的标记,有C4光合作用、抗旱、耐贫瘠等特征,是C4光合作用的模式作物。钾在作物生长发育过程中,既可作为营养物质,也可作为一种信号物质,调节作物的多种代谢过程。光合作用是作物干物质积累和产量形成的基础,缺钾会导致叶片光合速率降低。因此,本研究利用室内营养液培养探究低钾胁迫下谷子幼苗光合作用的限制阶段及限制因子
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谷子（Setaria italica）生育期短,基因组小而简单,具有高质量的参考基因组和丰富的标记,有C4光合作用、抗旱、耐贫瘠等特征,是C4光合作用的模式作物。钾在作物生长发育过程中,既可作为营养物质,也可作为一种信号物质,调节作物的多种代谢过程。光合作用是作物干物质积累和产量形成的基础,缺钾会导致叶片光合速率降低。因此,本研究利用室内营养液培养探究低钾胁迫下谷子幼苗光合作用的限制阶段及限制因子（气孔导度限制、叶肉导度限制和生理生化限制）与叶片钾含量的关系。田间试验探究不同施钾量对谷子光合产物积累分配及碳氮代谢的影响,明确了施钾对谷子干物质、钾素积累分配及利用的影响,以期为谷子钾高效品种的选育及钾肥的合理应用提供理论支持。主要研究结果如下:1、低钾胁迫下龙谷25号对钾素吸收利用能力较强,各参数变化幅度较小,表现出较强的低钾耐性。缺钾胁迫导致谷子幼苗净光合速率降低,K1处理下两品种净光合速率并未明显降低;K0.1、K0处理下光合速率降低主要与气孔导度降低、光系统的电子传递与能量转换抑制、以及碳同化关键酶Rubisco、PEPC活性下降等有关。2、低钾胁迫下叶片光合速率降低是气孔导度、叶肉导度和生理生化限制共同作用的结果,完全缺钾较正常供钾叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（gs）、叶肉导度（gm）和电子传递速率（J）分别降低了27.07%、20.02%、51.65%和22.28%,对gm的影响最大。叶片结构紧密、叶绿体与细胞壁间距过大不利于CO2的传导和利用。3、施钾可显著增加谷子各器官干物质和钾素积累量。干物质积累速率呈单峰变化特征,不同施钾量下干物质积累高峰期Tmax为播种后82.7 d,施钾可使得干物质积累盛始期提前,但对快速积累持续期无明显影响。钾素快速积累期较干物质快速积累期提前,孕穗期钾素积累量占全生育期最高积累量的61.07%,为生殖生长奠定基础,成熟期谷子钾素积累在茎杆中占到了62.87%～78.05%。晋谷21号百千克籽粒需钾量平均为2.19Kg,张杂10号为2.37 Kg。综合不同施钾量下钾肥吸收利用效率和钾肥农学效率,推荐施钾量为120～180 Kg/hm~2。4、施钾显著提高了谷子的产量,千粒重的增加是产量增加的主要原因,与不施钾相比,晋谷21号产量增加了4.03%～30.25%,张杂10号增加了4.65%～26.79%。施钾增强叶片光合碳同化酶和蔗糖、淀粉代谢酶活性,促进碳代谢及碳水化合物的积累分配,协调源库关系促进产量增加。逐步回归分析表明:晋谷21号主要通过叶片蔗糖合成酶（SS）和籽粒SS协调源库关系。张杂10号通过提高叶片SS活性,增加光合产物的生成,促进产量增加。
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