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不同基因型烤烟对钾素的吸收能力不同,对钾素的需求量也不同。深入研究烤烟不同基因型对钾素吸收和积累差异的机理及遗传特性,对于选育高钾基因型烤烟,提高钾肥利用效率具有重要的意义。本研究选用转AtNHX1烟草的3个纯合株系和4个烟叶钾含量不同的材料,研究了不同供钾条件下,高钾基因型烤烟的钾营养特性和根系特性,初步探讨了高钾基因型不耐低钾的生理表现,并利用双列杂交设计研究了烟叶钾含量以及与钾素吸收相关的根体积、根系活力、根系ATP酶活性和根系阳离子交换量（CEC）的遗传特性,以期为选育高钾烤烟新品种和营养施肥提供科学依据。主要研究结果如下:转AtNHX1烤烟在大田10-70d叶龄11-14叶位烟叶钾含量始终高于未转化材料K326。在水培正常供钾条件下,转AtNHX1烤烟具有更好的养分吸收形态学特性:根系量大,活跃吸收面积大;根系活力、ATP酶活性和根系CEC等根系生理特性指标也显著高于K326;钾吸收动力学参数结果表明,转AtNHX1烤烟具有较大的Vmax,N7、N9和N10的Vmax值分别是K326的1.71倍、1.63倍和1.41倍;但是对K+的亲和性较低,可吸收的最低K+浓度较高,结果说明转AtNHX1烤烟吸钾能力强,是烟叶钾含量高的原因之一,对K+亲和性低可能是其不耐低钾的原因。利用4个烟叶钾含量有差异的基因型进行分析也表明,在供钾充足条件下,高钾基因型烤烟干物质积累、各部位钾含量和体外钾吸收效率显著高于低钾基因型,根系吸收钾素能力、向叶片中转运钾素能力较强,但其钾利用效率低于低钾基因型。在无外源钾条件下,高钾基因型烤烟烟叶钾含量和整株钾积累量显著低于低钾基因型,耐低钾能力和根系吸钾能力也显著低于低钾基因型。高钾基因型烤烟在缺钾时,会通过增大根系量,提高根冠比,增强对生长介质中矿物钾的活化来提高烟株根际钾含量,但是由于根系吸钾能力较弱,对活化出的钾素未能充分利用。高钾基因型具有对钾素敏感,吸收、转运和积累钾素能力强,钾响应度高,但是不耐低钾的特点。烤烟旺长期烟叶钾含量和根系特性在不同基因型间差异显著,一般配合力和特殊配合力方差也达到极显著水平,广义遗传率较高,均大于60%,性状的变异主要由基因效应控制。其中,烟叶钾含量、根系活力和ATP酶活性的遗传以基因的显性效应为主,F1杂种优势较强,40%-50%的组合表现出超高亲优势,可以利用杂种优势获得烟叶钾含量高、根系活力大、ATP酶活性强的基因型;烤烟根体积和根系CEC的遗传以基因的加性效应为主,狭义遗传率较高,分别为54.81%和46.18%,提高烤烟根系量和根系CEC育种在早代进行选择效果较好。农大202、农大203和秦烟96的一般配合力均较高,是提高根系吸钾能力的较为理想的亲本。除了秦烟96在根体积的遗传中一般配合力为负值,秦烟96、农大202和农大203在烟叶钾含量、根体积、根系活力、根系ATP酶活性和CEC的遗传中,一般配合力均为正值,表现出正向的效应,而云烟85和NC628的一般配合力均为负值,表现出负向的效应。F1杂交组合中农大203×NC628和云烟85×NC628特殊配合力均较高,烟叶钾含量和根系生理特性的综合表现较好,可作为选育烤烟钾高效吸收基因型的材料。