水稻籽粒灌浆过程中发生着淀粉合成相关的碳代谢和蛋白质合成相关的氮代谢。稻米淀粉和蛋白质的组分与含量不仅取决于水稻的遗传因素,也与环境因素有密切相关。钾素可在水稻籽粒灌浆过程中影响其淀粉和蛋白质的合成与积累,进而影响水稻产量和稻米品质。基因转录表达是基因表达调控的重要环节之一,探究不同穗型品种间水稻籽粒碳氮代谢相关性状和基因转录表达比较及其对钾素响应对阐明水稻淀粉品质形成的分子调控机理及建立优质水稻栽培技术等具有重要的理论和实践指导意义。本研究选用具有高产和优质性状的寒地粳稻穗重型超级稻品种松粳9号和穗数型优质品种龙稻18号,在盆栽条件下比较分析不同穗型品种在灌浆期间碳氮代谢相关基因转录表达量、酶活性、碳氮化合物含量及产量和品质性状等变化及其对4个不同钾素浓度响应,旨在为阐明钾素营养对水稻产量品质形成的分子调控机制以及寒地高产优质水稻育种栽培提供理论依据。研究结果如下:(1)钾素可促进水稻产量性状的提高,在每穴穗数、每穗粒数、结实率、千粒重和单株粒重方面在不同穗型品种和钾素处理间存在互作。不同穗型品种间产量相关性状对不同土壤钾素浓度的响应存在显著差异。穗数型优质品种龙稻18号在结实率上表现更显著,穗重型超级稻品种松粳9号在每穴穗数上表现更显著。(2)钾素调控有利于改善稻米品质。随着钾素浓度的提高,籽粒直链淀粉含量降低,支链淀粉含量和总淀粉含量升高,促进籽粒灌浆。不同穗型品种间直链淀粉、总淀粉和支链淀粉含量存在差异。穗数型优质品种龙稻18号与穗重型超级稻品种松粳9号相比,最高粘度、崩解值大、消减值小,直链淀粉含量低、蛋白质含量高,其表现具有更好的食味品质,不同穗型品种间品质性状对不同土壤钾素浓度的响应不同。(3)钾素可促进植株对氮钾元素的吸收。植株叶绿素含量及全钾、全氮含量在不同穗型品种和钾素处理间存在互作。随着土壤钾素浓度提高植株叶绿素含量及全钾、全氮含量也逐渐升高,且不同穗型品种对钾素的响应不同。(4)钾素提高籽粒碳氮代谢关键酶活性。淀粉分支酶(SBE)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性在不同穗型品种和钾素处理间存在互作,不同穗型品种间籽粒GS、SBE活性对不同土壤钾素浓度的响应存在显著差异。穗数型优质品种龙稻18号对钾素的响应显著高于穗重型超级稻品种松粳9号。随着钾素浓度提高,SBE、GS活性显著提高,不同穗型品种SBE和GS活性大小表现均为T4>T3>T2>T1。(5)不同穗型品种间籽粒碳氮代谢关键酶基因及转录因子基因转录表达量对不同土壤钾素浓度的响应存在显著差异。碳氮代谢相关酶基因转录表达量在不同穗型品种和钾素处理间存在互作,既有反应强的品种,又有反应弱的品种。在各钾素调控下籽粒碳氮代谢关键酶基因GS1;3、AGPL2、SSS?、SBEПb和ISA?转录表达量均上调,转录因子RSR1和GBSS?基因转录表达量下调,且不同穗型品种的基因转录表达量对钾素的响应不同。