植物钾的吸收与调节(综述)

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1、河北科技师范学院本科毕业论文文献综述植物钾的吸收与调节院（系、部）名称：生命科技学院专业名称：农业资源与环境学生姓名：高丹学生学号：0114070105指导教师：刘微2010年5月25日河北科技师范学院教务处制河北科技师范学院2011届本科毕业论文文献综述摘要钾是植物生长发育所必需的矿质元素之一。钾吸收调控在生理学及分子生物学方面已取得了很多研究成果，综述了近年来钾素的吸收、影响因素及其调控三个方面的研究进展。关键词：钾；吸收；影响因素；调节钾是植物生长发育所必须的矿质营养元素之一，钾离子广泛分布于植物各组织器官中，是植物体内含量最丰富的一价阳离子。钾元素在植物

2、生长过程中起着非常重要的作用，它参与植物生长发育中许多重要的生理生化过程。钾在植物体内无有机化合物,主要以离子形态和可溶性盐存在,或者吸附在原生质表面上。植物体内钾离子浓度往往比其它离子高,而且远远高于外界环境中的有效钾浓度[1]。全世界130亿公顷土壤中，受到养分胁迫的占22.5%，仅有10.1%是无胁迫或轻度胁迫的土壤，其中在养分胁迫中约有40%的土壤缺钾[2]。中国1/3左右耕地缺钾或严重缺钾，在热带和亚热带地区土壤缺钾现象尤为严重[3]。而钾作为品质元素，对于提高作物产量、改善作物品质起着非常重要的作用。近几年来，钾肥价格飙升，从而使土壤缺钾成为制约中国

3、农业生产的严重问题之一。1K+的生理功能K+是植物细胞中含量最丰富的阳离子之一,对生物体具有重要的生理功能。土壤中增施钾肥能显著影响树体的生长,增加植物组织中K+含量,对生长的影响系数为0.709,对树体整体影响系数为0.56[4]。K+能促进细胞内酶的活性。细胞内有50多种酶或完全依赖于K+,或受K+的激活,如丙酮酸激酶、谷胺合成酶、62磷酸果糖激酶等都能被K+激活[5]。K+对酶的激活同其他一价阳离子一样都是通过诱导酶构象的改变,使酶得以活化,从而提高催化反应的速率,在某些情况下K+能增加酶对底物的亲和力,K+对膜结合ATP酶也有激活作用,K+可能参与tRN

4、A与核糖体结合过程中的几个步骤,参与蛋白质的合成[6]。K+在细胞内外不同浓度的分布是形成细胞跨膜电势的一个重要原因。作为植物细胞中最丰富的阳离子,K+是平衡负电荷的主要阳离子因而对阴离子(如NO-3、苹果酸根等)的长距离运输也十分重要[7]。K+能调节植物体的许多生理功能,如增强植物光合作用,增强植株体内物质合成和转运,提高能量代谢等。在非盐生植物中,K+在细胞的渗透调节中起着重要作用,如气孔保卫细胞中的K+与相伴随的阴离子浓度变化是引起气孔运动的主要原因[8]。酚类物质与植物病害的关系密切,近年来国内外的研究十分活跃。酚类物质是植物重要的次生代谢物质,参与许

5、多生理过程如氧化还原反应、木质化形成、刺激反应和对毒素活性的反应等[9]河北科技师范学院2011届本科毕业论文文献综述。酚类物质中的肉桂酸、香豆素、咖啡酸、阿魏酸、绿原酸等单元酚都具有一定的抗微生物活性,并抑制病原菌产生的细胞壁降解酶的活性,从而增强植物抗病性[10]。在酚类物质代谢中相关酶的活性变化在植物抗病反应中起重要作用,其中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)等防御酶活性与植物的抗病能力呈正相关[11]。施钾有利于植物体内与酚类物质代谢相关的酶的活性保持在较高水平,增加酚类物质含量,降低一些病害的发生[12,13]。施钾可

6、促进碳代谢,提高植物组织含糖量[14]。研究表明钾有利于提高小麦茎秆中果聚糖、蔗糖、果糖和葡萄糖在灌浆期间的积累,促进灌浆后期果聚糖的降解及蔗糖、果糖和葡萄糖的输出[15]。钾对甜玉米和甘蔗茎秆含糖量影响较大,在一定钾量范围内,茎秆含糖量随施钾量的增加而增加,而过度施钾会降低茎秆含糖量,导致糖代谢失调[16]。Li等研究发现施用氮磷钾可以增加旗叶中蔗糖的积累和麦粒中淀粉的积累,N和K营养在旗叶中能增加糖含量[17]。N、P、K营养能增加旗叶中蔗糖合成酶活性,N、P、K营养增加了麦粒的糖和淀粉含量,而且K营养的效果最为明显,P营养增加了多糖的积累,K营养提高了麦粒

7、的多糖胶质。2植物对K+的吸收目前，对于植物钾离子的吸收，一般认为有两套吸收机制在起作用—高亲和系统与低亲和系统。自从分子水平上鉴定植物K+通道和转运体的cDNAs以来[18-20],许多编码K+转运蛋白的植物基因被克隆出来，并通过在酵母菌、非洲爪蟾卵母细胞和大肠杆菌中表达来加以鉴定[21]。2.1高亲和系统高亲和的K+吸收转运系统最先是被Epstein等[22]发现。用稀CaSO4溶液对大麦进行催芽，发现大麦根系的高亲和性K+内流Km为10~20mmol/L，并且这种吸收对K+和Rb+没有选择性，也不受微摩尔浓度Na+的影响，另外一个特征是其对Cs+的低选择性

8、[23]，这种钾吸收系统