亚适宜温光环境下黄瓜钾吸收与转运的生理与分子机制

长期亚适宜温光环境是引起我国北方冬春季节设施黄瓜产量和品质下降的主要因素。我们的前期研究发现，亚适宜温光处理使黄瓜叶片钾含量明显降低，生物量显著减少。亚适宜温光环境可能通过影响黄瓜钾离子的吸收与转运从而降低了黄瓜的产量与品质。本项目以人工气候室模拟亚适宜温光环境，研究不同温度、不同光照强度与增施不同数量钾肥处理下黄瓜生长、钾含量、ATP酶活性、黄瓜HAK1和AKT1等钾离子通道与转运蛋白基因表达的变化，以期阐明亚适宜温光环境影响黄瓜钾离子吸收与转运的生理与分子机制，弄清亚适宜温光环境下黄瓜钾离子吸收规律和需钾量，为合理施用钾肥提高冬春季节设施黄瓜产量，改善设施黄瓜品质提供科学依据。

日光温室和塑料大棚等蔬菜栽培设施内长期亚适宜温光环境（15~18 ℃/10~12 ℃，200~300 μmol m-2 s-1）是引起我国北方冬春季节设施黄瓜产量和品质下降的主要因素。钾是作物生长发育和品质形成所必需的矿质养分。本项目以黄瓜为试材，研究不同温度、不同光照强度与增施不同钾肥处理下黄瓜生长、钾含量、ATP酶活性、钾离子通道基因表达和产量的变化，以期阐明亚适宜温光环境影响黄瓜钾离子吸收与转运的生理与分子机制，弄清亚适宜温光环境下黄瓜钾离子吸收规律和需钾量。主要研究结果如下：.1．亚适宜温光环境对黄瓜生长、K+含量的影响。与正常温度正常光照强度处理相比，亚适宜温度不同光照强度或亚适宜光照强度不同温度处理处理均降低了植株的株高、叶面积、干鲜重、根冠比、净光合速率、叶片和根系中K+含量、K+通道基因K2和K12的表达，但使瓜叶片叶绿体色素含量和胞间二氧化碳浓度明显增加。而且，亚适宜温度下光照强度越低，或者亚适宜光照强度下温度越低，对黄瓜株高、干鲜重、叶面积增加量、净光合速率、K+含量、K+通道基因K2和K12表达的抑制效果越明显。但不同处理的ATPase活性变化规律不一致。亚适宜温光处理通过降低K+通道基因的表达和ATPase活性，降低了黄瓜钾含量，进而抑制了黄瓜的生长。.2．亚适宜温光下增施钾肥对黄瓜生长、生理特性及产量的影响。在一定范围内增施钾肥（9~12 mmol•L-1 K）可促进幼苗期和结果期黄瓜株高、根系活力、干鲜重、叶绿素含量、保护性酶（SOD、POD、CAT）活性、叶片和根系质膜H+-ATPase活性的增加；使黄瓜增产，其中以12 mmol•L-1 K处理的单株黄瓜瓜条个数和平均单瓜重最大，黄瓜产量最高，品质最好。但过量增施钾肥使上述指标有下降的趋势。随钾肥施用量的增加，黄瓜幼苗根系和叶片中的镁含量降低，但对钙含量没有影响。.基本阐明了亚适宜温度与亚适宜光照强度影响黄瓜K+吸收与转运的生理与分子机制，探明了亚适宜温光条件下黄瓜正常生长需要的钾肥量。.已发表SCI论文1篇，审稿中论文1篇，另有2篇论文正在准备中。培养青年科研骨干1人，硕士研究生1人。.共获国家基金委支持经费24万元。截止2014年末，已按有关规定和预算执行完毕，具体请见项目经费决算表。