Physio-biochemical and molecular response of rice (Oryza sativa L.) cultivars with different allelopathic potentials to potassium deficiency

选择国际公认的化感水稻品种“PI312777”和非化感水稻品种“Lemont”为材料，在K元素为5 mg·L-1（低K）和40 mg·L-1（正常K）2个水平的营养液中培养，通过水稻形态学指标（根长、株高、根冠比和生物量）、生理生化指标（SOD、POD、CAT、根系活力及植株中N、P、K含量），评价不同化感潜力水稻品种对低K胁迫的生理响应，并采用实时荧光定量PCR（Real time Fluorescent Quantitative PCR， FQ-PCR），分析了低K胁迫下水稻根和叶中与N、P、K吸收利用相关的12个关键酶的基因表达差异。结果表明，低K促进了化感水稻“PI312777”根的生长，根冠比加大，生物量增加，但对株高的影响不显著；而该条件下非化感水稻“Lemont”的上述指标均受到不同程度的抑制。低K对两种水稻的保护酶系（SOD、POD、CAT）和根系活力均有一定程度的抑制作用，植株中N、P、K含量降低，但非化感水稻“Lemont”受抑制的程度远大于化感水稻“PI312777”。FQ-PCR检测结果表明，低K胁迫下两种水稻根、叶中的12个关键酶的基因均呈现上调表达，而化感水稻“PI312777”的基因表达上调倍数均明显大于非化感水稻“Lemont”。低K胁迫下两种水稻品种的形态学差异、生理与分子响应均表明，化感水稻“PI312777”比非化感水稻“Lemont”具有更强的适应K匮乏的能力。