以低钾敏感型棉花品种泗杂3号和耐低钾型棉花品种泗棉3号为材料，于2016年在江苏大学牌楼试验基地（118°50′E, 32°02′N）进行钾素( 0 ,150，300 kg K2O hm-2）和花铃期土壤短期干旱试验 ，研究纤维伸长发育对钾素和花铃期短期干旱的响应。结果表明，花铃期短期干旱条件下，钾素可显著增加Vmax，有利于纤维长度的形成。钾素可通过提高纤维中的PEPC活性，增加苹果酸含量和蔗糖含量，并促进蔗糖的转化来促进水分胁迫下棉纤维的伸长发育。因此，钾素可缓解干旱胁迫对纤维长度形成的不利影响。在棉花的纤维伸长发育期土壤短期干旱再复水条件下，以300 kg K2O hm-2施钾量最有利于纤维长度的形成。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1 实验设计3
1.1实验内容和方法 3
1.2测定内容与方法 4
1.2.1纤维长度的测定4
1.2 .2 纤维伸长发育相关物质测定4
1.2. 3 纤维伸长发育关键酶测定4
1. 3 数据统计与分析方法4
2 结果与分析5
2.1棉纤维长度对钾素和花铃期短期干旱的响应5
2.2棉纤维伸长发育膨压物质 （K+、苹果酸、蔗糖）含量对钾素和花铃期短期干旱的响应6
2.2.1 K+ 对钾素和花铃期短期干旱的响应 7
2.2.2苹果酸对钾素和花铃期短期干旱的响应 8
2.2.3蔗糖对钾素和花铃期短期干旱的响应 8
2.3磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)的活性对钾素和花铃期短期干旱的响应 9
3 讨论 10
4 致谢 11
参考文献12
钾素和花铃期短期干旱对棉纤维长度形成的影响
引言
引言：花铃期是棉花产量品质形成的重要时期，然而生产中该时期经常受到短期干旱的影响，严重降低棉花的产量品质[1]。棉纤维长度是衡量棉纤维品质的重要指标之一，也是加工纺织的基础[2]。提高棉花的抗旱性以减轻花铃期干旱对纤维长度不利影响是目前生产中亟待解决的问 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
题。
棉纤维细胞由胚珠外珠被的一部分单个表皮细胞分化发育形成，其发育过程自开花至吐絮结束，可持续4050 d。可分为分化突起、长度形成、次生壁加厚及脱水成熟4个阶段[3]。棉纤维细胞的伸长始于开花当天，此时纤维细胞进行无方向的非极性膨胀，用于形成纤维细度。纤维非极性伸长向极性伸长转化发生在开花后2 d左右，由于胼胝质的大量不断累积，连接棉纤维细胞与其他种皮细胞间的胞间连丝关闭，渗透压与膨压升高，推动细胞壁伸展，促进了纤维的快速伸长。棉纤维伸长速度呈“S”型曲线，开花后5 d纤维长度迅速增加，开花后515 d伸长速率达到最大，此后逐渐缩小至伸长停止[4]。纤维伸长速率和持续时间对纤维最终长度具有显著影响。伸长持续时间取决于遗传和环境因素，一般花后2535d伸长停止。
棉纤维细胞属于膨胀生长型植物细胞，胞间连丝暂时关闭所产生的膨压是细胞伸长的原始动力。伸长中的纤维细胞壁中富含大量的酸性聚合物（半乳糖醛）和非纤维素物质β1，3葡聚糖（即胼胝质），它将导致连接棉纤维细胞与其他种皮细胞间的胞间连丝关闭，迫使纤维细胞中渗透压与膨压升高，促进纤维快速伸长[5]。棉纤维中膨压物质主要是可溶性糖（主要成分是蔗糖）、K+和苹果酸[6,7]。其中，蔗糖是高等植物光合作用的产物，是碳运输的主要形式，可为纤维细胞的伸长提供膨压、碳和能量，在纤维伸长发育过程中具有极其重要的作用[8,9]。苹果酸是促进K+向纤维细胞转运的重要物质，而足够K+的可保证纤维细胞的最大伸长速率（Vmax），有研究表明，快速伸长期间细胞膜上的蔗糖和K+转运蛋白大量表达[3]，可以为纤维伸长提供动力。
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）是合成苹果酸的限速酶，苹果酸是由磷酸烯醇催化在细胞质中重新固定HCO3离子生成，纤维伸长过程中PEPC活性与纤维伸长速率和最终长度呈显著相关[10]。前人就棉花纤维PEPC活性对钾素的响应规律研究较少，而在其他植物中有所发现，在黄瓜的研究中表明，钾素可提高植株叶片和根中PEPC的活性[11]。
干旱显著影响棉纤维伸长发育及最终纤维长度。前人研究表明，干旱显著降低棉纤维伸长过程中PEPC和β1，3葡聚糖酶的活性，导致蔗糖含量和K+的吸收和累积减少[12, 13]，苹果酸和β1，3葡聚糖含量显著下降[12, 14]，最终导致细胞膨压降低，纤维长度降低。钾素作为细胞伸长的重要膨压物质，在纤维的伸长过程中起着重要的渗透调节作用[15,16]。外源的钾素供应可提高植株体内的K+的含量[17]，为细胞提供伸长所必需的的膨压，从而显著提高棉花纤维的伸长速率[16]。同时，充足的K+含量会影响纤维伸长关键物质的积累并影响纤维伸长发育相关酶的活性。如：K+在纤维内大量积累将可提高光合产物蔗糖的转运速率，增加库端蔗糖的积累[18, 20]；K+可影响PEPC的活性，显著提高苹果酸含量。关于钾素对干旱缓解的研究表明，干旱条件下，钾素可提高棉花的水分利用率，提高干旱条件下棉花的产量和收获指数[12,15]。但花铃期短期干旱和钾素对棉纤维伸长发育影响的研究还较少。
综上，可溶性糖、K+和苹果酸是纤维伸长的关键物质[7,8]，而PEPC活性受K+含量影响，是纤维长度形成的关键酶[11]。上述物质和酶均受到干旱的不利影响及钾素的显著提高。因此，我们认为干旱条件下增施钾肥可缓解干旱对纤维长度的不利影响，其缓解作用主要通过对纤维伸长发育过程的物质和酶的调节而实现，因此，本试验设置钾素和花铃期短期干旱试验，旨在明晰纤维伸长发育的关键物质和酶对钾素和花铃期短期干旱的响应规律及其与棉纤维长度的关系，为钾素缓解干旱对纤维长度形成不利影响提供理论依据。
1 实验设计
1.1实验内容和方法
盆栽实验于2016年在江苏大学牌楼试验基地（118°50′E,32°02′N）进行。供试土壤为壤土，含有机质15.31 g/kg、速效氮0.83 g/kg、速效磷39.97 mg/kg、速效钾89.50 mg/kg,土壤田间持水量为31.0%。供试品种为低钾敏感型棉花品种泗杂3号和耐低钾型棉花品种泗棉3号[20]。

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