刘 玄, 董宏伟, 高玉红, 剡 斌, 崔政军, 李 玥, 吴 兵,3**

不同供钾水平下胡麻木质素代谢及其抗倒伏特性研究*

刘 玄1, 董宏伟1, 高玉红2,3, 剡 斌2,3, 崔政军2, 李 玥4, 吴 兵1,3**

(1. 甘肃农业大学生命科学技术学院 兰州 730070; 2. 甘肃农业大学农学院 兰州 730070; 3. 甘肃省干旱生境作物学重点实验室 兰州 730070; 4. 甘肃农业大学信息科学技术学院 兰州 730070)

为了探讨供钾水平对胡麻抗倒伏特性的调节机理, 以‘陇亚11号(V1)’和‘定亚23号(V2)’为材料, 设不施钾[K0, 0 kg(K2O)∙hm−2]、低钾[K1, 30 kg(K2O)∙hm−2]、中钾[K2, 60 kg(K2O)∙hm−2]和高钾[K3, 90 kg(K2O)∙hm−2] 4个供钾水平, 共8个处理的裂区试验, 分析不同供钾水平对胡麻茎秆木质素含量、木质素合成相关酶活性、茎秆力学特性和抗倒伏指数及产量的影响。结果表明, 不同供钾水平, 植株物理性状与倒伏的关系主要体现在青果期至成熟期, 胡麻抗倒伏指数与茎粗呈显著正相关(<0.05), 与株高和重心高度呈负相关。胡麻茎秆木质素含量随生育时期及供钾量不同而有所差异, 苗期至盛花期, 施钾后V1和V2木质素含量均在K2处理下较高;青果期至成熟期, K3处理下V1和V2木质素含量较K0处理平均显著增加17.68%和23.25%, 其中, 青果期不同品种、施钾及二者互作对木质素含量影响均达极显著水平(<0.01)。K2处理提高了现蕾期—青果期胡麻茎秆的苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性及现蕾期V1品种酪氨酸解氨酶(TAL)活性, 而K3处理提高了V2品种TAL活性; 钾肥显著影响青果期胡麻茎秆肉桂醇脱氢酶(CAD)活性, 2个品种CAD活性施钾较不施钾分别平均增高31.96%和12.09%; V1、V2品种过氧化物酶(POD)活性提升效应的适宜供钾量分别为K2、K1水平。V1品种茎秆抗折力和抗倒伏指数K2和K3处理较K0分别上升45.68%、48.90%和16.86%、31.92%, V2品种则分别上升84.32%、77.50%和1.89%、14.49%。相关分析表明, 青果期, 4种木质素合成相关酶与木质素和抗倒伏指数存在正相关。施钾后, 2个品种均在K3处理下籽粒产量最高, 分别较K0增产10.71%和17.77%, V1供钾处理间产量无显著差异, V2产量K2、K3处理较K0分别显著高出12.24%和17.77%。可见, 品种是胡麻木质素积累进程中重要的影响因子, 钾肥对木质素含量及其代谢相关酶活性具备一定的协同提升效应。在本试验及类似农田生态类型环境下, 中、高供钾水平[60~90 kg(K2O)·hm−2]有利于促进胡麻茎秆木质素合成积累, 有效地防止胡麻倒伏, 为其高产稳产奠定一定基础。

胡麻; 供钾水平; 木质素; 抗倒伏特性; 籽粒产量

适宜的生长环境、促进作物生长和产量提高的措施常会引发倒伏, 倒伏已成为诸多作物高产稳产的重要限制因素之一[1]。倒伏会造成小麦()、水稻()、玉米()、油菜()等作物产量降低和品质下降[2-5]。小麦倒伏后的穗发芽现象严重, 造成小麦容重降低, 磨粉品质变差; 油菜因倒伏籽粒含油量下降30%~50%[5-6]。玉米群体发生倒伏后, 光合同化产物减少, 籽粒灌浆不足, 致使产量减少, 品质变差[7]。作物倒伏与否, 受气候、生态、栽培和植物内在遗传因素影响, 其中茎秆机械强度的大小至关重要[8]。在小麦、夏玉米作物中均发现, 茎秆木质素含量高的品种抗倒性强[9-10]。……