【摘要】：煙草作為種植廣泛的重要經(jīng)濟(jì)作物,改良我國烤煙葉片鉀含量是目前亟須的工作,選育葉高鉀基因型具有重要意義。然而,至今沒有一套準(zhǔn)確、簡便、批量篩選具有葉高鉀潛力的單株的方法。NHX(Na+(K+)H+轉(zhuǎn)運蛋白)一直作為抗鹽方面的基因被研究,然而,最近有不少研究發(fā)現(xiàn)該基因也可以使植物大量吸收積累鉀素,煙草中NHX基因還鮮有研究。本研究以兩代雜交后代群體為材料,對基于“富鉀烤煙不耐低鉀”的規(guī)律,研究了在幼苗期篩選葉高鉀單株方法的可行性,并提供了選育富鉀烤煙的材料。同時研究了在不同供鉀條件下,篩選類群的根系形態(tài)和根系生理指標(biāo),驗證篩選效果。同源克隆了煙草中的NHX基因,比較該基因在黃化株中的變化,嘗試探討該篩選方法所得到的類別在鉀效率上存在差異的分子原因。試驗結(jié)果如下:(1)篩選出的單株在大田生長后,中部葉鉀含量在類別間具有梯度規(guī)律,按時間順序,第一類中的單株中部葉鉀含量絕大部分達(dá)到2.0%以上,第二類大部分在1.5-2.5%范圍,第三類則大部分低于1.5%。說明該篩選方法具有較高的準(zhǔn)確性和可行性。(2)經(jīng)過篩選的群體經(jīng)過砂培試驗表明,四個類群八個株系在整體上具有一定的梯度規(guī)律,從A到E類,與根系吸收積累鉀素相關(guān)的指標(biāo)表現(xiàn)以此降低。常鉀處理下A6鉀含量最高,E7鉀含量最低,A6是E7的2.08倍,無外源鉀下A6降低幅度最為明顯,降低了55.56%。A6和C1在常鉀處理具有最大的根系并且在鉀脅迫后降低最多,分別降低了82%、70%,根系活力稍有差異但極差較小,為32.85mg/g/h,A6、A5、C1在常鉀處理處理下根系活力高且在鉀脅迫下降低最多,分別降低了33.71%,31.33%,39.58%。A6、A5、C1、A13在正常供鉀情況下根系陽離子交換量較多且在鉀脅迫條件下降低較多,分別降低了44.25%、40.38%、28.60%、23.71%。A6和D5根系A(chǔ)TP酶活性最高,A6、A5、C1受鉀脅迫后降低幅度最大,分別為43.02%、48.14%、49.53%。因此,A6、A5、C1是較典型的富鉀株表現(xiàn)。(3)用K326和篩選出的黃化株M1的葉片克隆煙草NHX基因,分別得到兩個序列nt NHX2、nt NHX3和nt NHX2`nt NHX3`。通過比較發(fā)現(xiàn),該基因保守性高,四個核苷酸序列的一致性達(dá)到97.61%,兩個葉片中的基因的預(yù)測二級結(jié)構(gòu)相差較大,預(yù)測氨基酸序列有三處不同,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有所差異。但編輯的蛋白質(zhì)均為細(xì)胞膜嵌蛋白,功能為受體或者運輸,有12處跨膜區(qū),等電點PI=8.66。本試驗所篩選出的類群,在鉀含量、根系形態(tài)和根系生理指標(biāo)方面都有整體上的梯度規(guī)律,表明篩選出的黃化株因為根系特性的差異、吸收鉀素的差異而最終引起葉片鉀含量的差異。因此本套以變黃為直觀的篩選指標(biāo)對群體進(jìn)行葉高鉀單株的批量篩選的方法,有較高的準(zhǔn)確性和可行性,但是篩選過程容易出現(xiàn)誤差和細(xì)節(jié)上的失誤,因此需要和其他準(zhǔn)確的鑒定方法進(jìn)行配合。煙草NHX基因在黃化株中較普通基因型烤煙具有少量核苷酸變化和氨基酸變化,但是這些變化能否對煙草吸收運輸鉀離子產(chǎn)生實際的效用需要更多分子方面的深入研究。
【圖文】：

2.0~2.5 14 51.85% 18 32.14 % 2 5.26%>2.5 7 25.93 % 4 7.14 % 2 5.26%4.2 黃化群體的鉀素積累和根系特性研究4.2.1 黃化群體的葉片鉀含量差異測定兩個處理下的葉片鉀含量，結(jié)果見圖 1（+：表示 UK 處理；-：表示 NK 處理，下同在 UK 處理下，A6、A13、C1、D2 具有較高的鉀含量。E7 鉀含量最低，A6 是 E7 的 2.08 倍NK 處理后除了 E5 鉀含量稍有增加以外，其余群體所測鉀含量均有不同程度的降低，其中以最為明顯，降低了 55.56%，其次是 A13、A5、C1，分別降低了 34.78%，52.94%，，36%。

圖 2 黃化群體的根系活力（mg/g/h）Figure 2 Root activity of aureas populations（mg/g/h）注：各處理中不同字母表示在 P＜0.05 水平上差異顯著。Note：Different letters in each treatment indicate significantly difference at P＜0.05 level.4.2.4 黃化群體的根系陽離子交換量差異測定兩個處理下的根系陽離子交換量，結(jié)果繪于圖 3 中。由圖可知，在 UK 處理下，A6 的系陽離子交換量最多，其次為 A13、C1、A5，E7 的根系陽離子交換量最少。NK 處理下，E5 的系陽離子交換量最多，其次為 D2、A13、D5，A5、E7 最少最少，其次為 A6。相較 UK 處理，A5、C1、A13 降低幅度最大，分別為 44.25%、40.38%、28.60%、23.71%。D2、E5 稍有增加。上，A6、A5、C1、A13 在正常供鉀情況下根系陽離子交換量較多且在鉀脅迫條件下降低較多。
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S572

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2669793