全 文 ：第２５卷第６期
２０１１年１２月
水土保持学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．６
Ｄｅｃ．，２０１１
收稿日期：２０１１－０６－３０
基金项目：国家留学基金委员会留学回国人员启动基金
作者简介：邹宇婷（１９８７－），女，硕士研究生，主要从事药用植物学研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕｘｉａｎｌｉａｎｌｅｉ＠１２６．ｃｏｍ
通讯作者：吴卫（１９７０－），女，博士，教授，主要从事药用植物资源以及次生代谢研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｅｗｕｗｅｉ＠ｓｉｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
蕺菜属植物富钾基因型的筛选
邹宇婷，吴 卫，代 沙，曾建威，李静夜
（四川农业大学 农学院，成都６１１１３０）
摘要：在低钾土壤培养和营养液培养的条件下，采用植株含钾量、吸钾速率和钾素利用率并结合植株根系
形态特征，对蕺菜属（Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ Ｔｈｕｎｂ．）１６份不同基因型材料的富钾能力进行筛选。结果表明，峨眉蕺
菜 Ｗ０１－８６以及蕺菜 Ｗ０１－３４和 Ｗ０１－７１在低钾土壤培养和溶液培养时植株含钾量分别高于９．０％，
５．５０％，吸钾速率大于１．５０μｍｏｌ／（ｇ·ｈ），低钾土壤培养和溶液培养时的钾素利用率分别高于２．５０，０．３０
ｇ／ｇ，为富钾基因型；Ｗ０１－４和 Ｗ０１－９９低钾土壤培养和溶液培养时的植株含钾量分别低于８．５％，５．０％，
吸钾速率小于０．６５μｍｏｌ／（ｇ·ｈ），低钾土壤培养和溶液培养时的钾素利用率分别低于２．００，０．３０ｇ／ｇ，为
低钾基因型。
关键词：蕺菜属；富钾；基因型
中图分类号：Ｑ９４５．１；Ｓ３２６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９－２２４２（２０１１）０６－０２６０－０５
Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ Ｔｈｕｎｂ．ｆｏｒ Ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ ｏｆ
ｔｈｅ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｉｎ Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ
ＺＯＵ Ｙｕ－ｔｉｎｇ，ＷＵ Ｗｅｉ，ＤＡＩ Ｓｈａ，ＺＥＮＧ Ｊｉａｎ－ｗｅｉ，ＬＩ Ｊｉｎｇ－ｙｅ
（Ａｇｒｏｎｏｍｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｏｕ６１１１３０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｌｏｗ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｏｉｌ ｃｕｌｔｕｒｅｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｉｎ ｐｏｔａｓｓｉ－
ｕｍ ｏｆ １６ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ ｉｎ ｇｅｎｕｓ Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ Ｔｈｕｎｂ．ｗｅｒｅ ｓｃｒｅｅｎｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃｏｎ－
ｔｅｎｔｓ，ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｕｐｔａｋｅｓ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｒｏｏｔ．Ｈ．ｃｏｒｄａｔａ ｗａｓ ｃｕｌ－
ｔｕｒｅｄ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ ａｎｄ ｎｏｒｍａｌ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｅｎｏｔｙｐｅ ｏｆ Ｈ．ｅｍｅｉｅｎ－
ｓｉｓ Ｚ．Ｙ．Ｚｈｕ ｅｔ Ｓ．Ｌ．Ｚｈａｎｇ（Ｗ０１－８６），Ｈ．ｃｏｒｄａｔａ（Ｗ０１－３４ａｎｄ Ｗ０１－７１）ｈａｄ ｈｉｇｈ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｉｎ
ｐｏｔａｓｓｉｕｍ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｉｎ ｐｌａｎｔ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ９．０％ａｎｄ ５．５０％ａｎｄ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ
ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ２．５０，０．３０ｇ／ｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｕｐｔａｋｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｉｎ ｐｅｒ ｐｌａｎｔ ｗｅｒｅ
ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １．５μｍｏｌ／（ｇ·ｈ），ｓｏ ｔｈｅ ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ Ｗ０１－３４ａｎｄ Ｗ０１－８６ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｇｅｎｏｔｙｐｅ ｏｆ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｉｎ ｐｏ－
ｔａｓｓｉｕｍ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ Ｗ０１－４ａｎｄ Ｗ０１－９９ｈａｄ ｌｏｗｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ８．５％ａｎｄ
５．０％，ａｎｄ ｔｈｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｗｅｒｅ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ２．００，０．３０ｇ／ｇ，ｒｅｓｐｅｒｃｔｉｖｅｌｙ，ｕｎｄｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ
ａｎｄ ｓｏｉｌ ｃｕｌｔｕｒｅｄ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ ｕｐｔａｋｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｉｎ ｐｅｒ ｐｌａｎｔ ｗｅｒｅ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０．６５
μｍｏｌ／（ｇ·ｈ）．Ｔｈｅ ｔｗｏ ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ Ｔｈｕｎｂ．；ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｉｎ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ；ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
钾元素是植物生长必需的三大元素之一，参与诸多的生理活动，如光合作用、气孔导度、渗透压、光合产物
吸收、运转，酶活性及蛋白质合成等［１，２］。我国耕地土壤普遍缺钾，现有约１／４～１／３耕地土壤缺钾或严重缺钾，
尤其是长江以南广大地区［２］。我国钾肥资源短缺，主要依靠进口，寻求新的生物钾肥资源已经引起科学工作者
的兴趣。胡笃敬等从３０种植物中筛选出２０种富钾（高钾）植物，包括空心莲子草、金鱼藻、青萍、黑藻等［３］。近
年来陆续发现商陆、烤烟以及籽粒苋也具有很强的富集钾能力，可作为富钾绿肥开发。筛选出的富钾植物，可
将其富钾基因导入农作物中，筛选出富钾的农作物品种。蕺菜属（Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ Ｔｈｕｎｂ．）为三白草科（Ｓａｕｒｕｒａ－
ｃｅａｅ）多年生草本。据《中国植物志》和《四川植物志》记载，蕺菜属仅蕺菜１种，全草入药，性寒味辛，有清热解
毒、利尿消肿、祛痰止咳等作用，曾在抗击非典（ＳＡＲＳ）等重大疫情中发挥重要作用［４］。祝正银等在四川峨眉
山发现蕺菜属一新种峨眉蕺菜Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ ｅｍｅｉｅｎｓｉｓ Ｚ．Ｙ．Ｚｈｕ ｅｔ Ｓ．Ｌ．Ｚｈａｎｇ，该种在峨眉、乐山等地，也作蔬
DOI:10.13870/j.cnki.stbcxb.2011.06.013
菜和鱼腥草药用［５］。蕺菜是喜钾植物，其吸钾量远高于氮、磷的吸收量，５月中旬地上茎含钾量可达５％，可作
为富钾植物加以开发利用［６］。但对峨眉蕺菜吸钾能力的研究目前尚未见报道。鉴于此，本研究采用低钾水平
盆栽以及低钾和正常钾水平营养液培养，对具有较强富钾能力的蕺菜属植物基因型进行筛选，并对峨眉蕺菜富
钾能力进行探讨，以期为蕺菜属植物资源的进一步开发利用奠定基础。
１ 材料和方法
１．１ 试验材料
供试１６份材料为四川农业大学农学院吴卫教授和杨瑞武教授等收集和鉴定，１５份蕺菜（Ｈｏｕｔｔｕｙｎｉａ ｃｏｒ－
ｄａｔａ Ｔｈｕｎｂ．）与１份峨眉蕺菜（Ｗ０１－８６）的基本情况见表１。各材料均在四川农业大学教学科研农场同田分
小区种植多年，该农场地处四川雅安，北纬３０°０８′，东经１０３°００′，海拔６２０ｍ，年平均气温１６．２℃，极端高温
３７．７℃，极端低温－３℃，年均相对湿度７９％，年均日照时数１ ０３９．６ｈ，日均温≥５℃的年积温为５ ７７０．２℃。
表１ 供试材料的基本情况
材料号 来源 材料号 来源
Ｗ０１－８６ 四川省峨眉山的栽培种 Ｗ０１－４１ 四川省名山县新店的野生种
Ｗ０１－４ 四川省乐山五通桥的栽培种 Ｗ０１－４６ 四川省都江堰紫坪的野生种
Ｗ０１－５ 四川省键为县清溪的栽培种 Ｗ０１－７１ 四川省巴中市磨子乡的野生种
Ｗ０１－１６ 四川省宜宾市宜宾县的野生种 Ｗ０１－９２ 四川省资阳市的栽培种
Ｗ０１－３２ 贵州松桃的栽培种 Ｗ０１－９４ 四川省雅安市望渔乡的野生种
Ｗ０１－３４ 重庆秀山县峻岭乡的野生种 Ｗ０１－９８ 四川省雅安市合龙乡的野生种
Ｗ０１－３７ 重庆酉阳县中都区的野生种 Ｗ０１－９９ 四川省资阳市的野生种
Ｗ０１－３９ 重庆彭水县汉邻区的野生种 Ｗ０１－１００ 四川省邛崃市的野生种
１．２ 试验设计
１．２．１ 盆栽试验 供试土壤ｐＨ 值
为５．５５，有机质含量为０．９％，碱解氮
含量为１００．６３ｍｇ／ｋｇ，有效磷和速效
钾含量分别为４．７３，５５．１０ｍｇ／ｋｇ。
于２００９年１２月用直径２０ｃｍ的盆，
每盆装土５ｋｇ，２０１０年１２月分别从
四川农业大学教学科研农场蕺菜属
植物资源圃挖取１６份材料的地下
茎，选取长短粗细基本一致的地下茎，剪成３个茎节为１段。每盆栽种１０段，出苗后施入适量氮肥，按常规管
理。每份材料１２盆，每份材料３次重复，随机区组分布。次年出苗后整株取样，每份材料取９０株，３０株为１
个混合样，３次重复。每株材料按叶、地上茎以及地下茎部位分开洗净，于１０５℃杀青１５ｍｉｎ，７０～８０℃下烘
干，粉碎后过０．２５ｍｍ筛，供分析用。
１．２．２ 营养液培养试验 营养液培养分为２个阶段，即蕺菜属植物幼苗培养阶段以及不同钾元素浓度培养阶
段。将粗细相似，长度为１个茎节的蕺菜属植物地下茎洗净，用次氯酸钙消毒后栽种在经过消毒处理的育苗漂
浮板中，漂浮板的每个小孔栽种１段蕺菜属植物地下茎，覆盖石英砂（ＨＣｌ脱钙并灭菌），高度为每段茎节的
１／２。溶液培养的前６ｄ用１／２营养液浇灌，之后用完全营养液浇灌。每３ｄ换一次营养液，每天采用１ｍｍｏｌ／Ｌ
ＨＣｌ或０．１ｍｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ调节溶液ｐＨ，使ｐＨ保持在６．０左右。营养液配方为 Ｈｏａｇｌａｎｄ－Ａｒｏｎ配方，培养
在温度为（２２±２）℃，１０ｈ光照、１４ｈ黑暗的培养室中。待蕺菜属植物出苗后，选取长势相似，三叶期的蕺菜属
植物进行试验。试验设２个钾水平（０．５，５．０ｍｍｏｌ／Ｌ），每份材料９０株蕺菜属植物幼苗，重复３次，培养２５ｄ
取样。每份材料每个培养水平取３０株用于测定植株吸钾速率，每１０株为１个混合样，３次重复；其余６０株整
株取样测量农艺性状后于１０５℃杀青１５ｍｉｎ，７０～８０℃下烘干，粉碎后过０．２５ｍｍ筛，供分析用。
１．３ 测定方法
土壤理化性质按常规方法［６］测定；含钾量采用１ｍｍｏｌ／Ｌ ＨＣｌ浸提－火焰光度计法测定，其中溶液培养地
上部分的含钾量是指鱼腥草地上茎和叶的含钾量；其他分析项目按常规方法进行。
吸钾速率测定［７］：蕺菜属植物在正常供钾水平下培养２０ｄ后，将植株转移到无钾营养液中培养２４ｈ，取出
１０株长势一致的植物，用０．２ｍｍｏｌ／Ｌ的ＣａＳＯ４ 溶液浸洗３次，吸干根系的水分后放入配好的吸收液中，称其
总重量。吸收３ｈ后，测定溶液中钾含量，再称重。取出植株并剪下根系，吸干根系表面的水分后称其鲜重，并
计算吸钾速率。吸收液由０．５ｍｍｏｌ／Ｌ Ｋ２ＳＯ４ 和０．２ｍｍｏｌ／Ｌ ＣａＳＯ４ 组成，吸收试验在人工气候箱中完成。
２ 结果与分析
２．１ 不同培养条件下蕺菜属植物含钾量
２．１．１ 土培条件下蕺菜属植物含钾量 植株含钾量可以反映植物吸收和富集钾的能力，用来衡量不同基因型
蕺菜属植物的富钾能力。植株不同部位含钾量的高低可以反映植株体内钾元素的运输状况，以及不同部位富
集钾的能力。表２表明，不同基因型蕺菜属植物的叶片、地上茎以及地下茎含钾量都存在显著差异。峨眉蕺菜
Ｗ０１－８６叶片、地上茎以及地下茎含钾量都显著高于蕺菜各材料的；其含钾量分别为３．１９％，３．７４％和４．８３％。
１６２第６期 邹宇婷等：蕺菜属植物富钾基因型的筛选
蕺菜中，Ｗ０１－１６、Ｗ０１－３４和 Ｗ０１－３９叶片含钾量显著高于其他基因型的，且含钾量均高于２．５％；Ｗ０１－４６含钾
量最低，峨眉蕺菜 Ｗ０１－８６的含钾量是其含钾量的２．０３倍。而地上茎含钾量，以 Ｗ０１－１６、Ｗ０１－３４和 Ｗ０１－３７
显著高于其他基因型的（≥３％）；Ｗ０１－４１的含钾量最低，小于２％。地下茎含钾量情况与叶、地上茎的相似，以
Ｗ０１－１６、Ｗ０１－３４居高，最低含钾量也是 Ｗ０１－４１。综合以上分析，峨眉蕺菜 Ｗ０１－８６叶、地上茎以及地下茎含
钾量都显著高于各蕺菜材料的。蕺菜中，则以 Ｗ０１－１６、Ｗ０１－３４和 Ｗ０１－３７含钾量较高，全株含钾量均高于
１０％；Ｗ０１－３９、Ｗ０１－７１和 Ｗ０１－９２全株含钾量高于９．０％；Ｗ０１－４１和 Ｗ０１－９９含钾量最低，分别为７．０２％和
７．６０％。
方差分析结果表明，不同基因型蕺菜属植物地下茎含钾量极显著地高于地上茎的（ｐ≤０．０１），地上茎的含
钾量又极显著地高于叶的（ｐ≤０．０１）。例如：峨眉蕺菜（Ｗ０１－８６）地上茎含钾量是叶的１．１７倍，地下茎是地上
茎的１．２９倍；蕺菜 Ｗ０１－９９地上茎的是叶片中的１．２４倍，地下茎的是地上茎含钾量的１．６１倍。植物体内钾
元素大多数都是通过根系从土壤中吸收，再向地上各个营养器官运输，表２的结果说明，蕺菜属植物在向地上
茎输运了必需的钾营养外，在根系还储存了大量的钾素，根系仍是蕺菜属植物最富集钾的部分。
表２ 不同培养条件下蕺菜属各部位的含钾量 ％
基因型
土培低钾
叶 地上茎 地下茎 全株
溶液培养
低钾地上部分 正常钾地上部分
峨眉蕺菜 Ｗ０１－８６ ３．１９Ａ ３．７４Ａ ４．８３Ａ １１．７５Ａ ５．８３ＡＢＣＤ ８．２１Ｄ
蕺菜属 Ｗ０１－４ ２．２２ＤＥ ２．４６ＥＦ ３．５７Ｇ ８．２７Ｇ ４．８６Ｇ ８．１３ＤＥ
Ｗ０１－５ ２．０５ＦＧ ２．３３ＦＧ ３．６２ＦＧ ８．００Ｈ ４．９６Ｇ ７．４４Ｆ
Ｗ０１－１６ ２．６３ＢＣ ３．２０Ｂ ４．２４Ｂ １０．０７Ｃ ５．２５ＥＦＧ ８．３４ＣＤ
Ｗ０１－３２ ２．１８Ｅ ２．８０ＣＤ ３．４８Ｇ ８．４６Ｆ ６．３５Ａ ８．４０ＣＤ
Ｗ０１－３４ ２．６２Ｃ ３．２２Ｂ ４．９６Ａ １０．５９Ｂ ６．３５Ａ ８．１２ＤＥ
Ｗ０１－３７ ２．４８Ｄ ３．３３Ｂ ４．２２Ｂ １０．０３Ｃ ５．８３ＡＢＣＤ ８．８９ＡＢ
Ｗ０１－３９ ２．７４Ｂ ２．４９ＥＦ ３．８３ＤＥ ９．０５Ｅ ６．１６ＡＢ ９．１１Ａ
Ｗ０１－４１ ２．１４ＥＦ １．８７Ｈ ３．０２Ｈ ７．０２Ｊ ５．０５ＦＧ ８．４８ＢＣＤ
Ｗ０１－４６ １．５７Ｉ ２．６３ＤＥ ３．８４ＤＥ ８．０４ＧＨ ５．７７ＢＣＤＥ ８．７０ＡＢＣ
Ｗ０１－７１ ２．１５ＥＦ ２．８６Ｃ ４．００Ｃ ９．０１Ｅ ５．８６ＡＢＣ ８．２９ＣＤ
Ｗ０１－９２ ２．１６ＥＦ ２．８４Ｃ ４．２２Ｂ ９．２３Ｅ ５．３１ＤＥＦＧ ６．７４Ｇ
Ｗ０１－９４ ２．３８Ｄ ２．８９Ｃ ４．３６Ｂ ９．６３Ｄ ５．３８ＣＤＥＦ ８．２９ＣＤ
Ｗ０１－９８ １．９７ＦＧ ２．５７Ｅ ３．９５ＣＤ ８．４９Ｆ ６．１６ＡＢ ７．７０ＥＦ
Ｗ０１－９９ １．７９Ｈ ２．２２Ｇ ３．５８Ｇ ７．６０Ｉ ５．００ＣＤＥＦ ８．１３ＤＥ
Ｗ０１－１００ ２．１５ＥＦ ２．２６Ｇ ３．７４ＥＦ ８．１６ＧＨ ５．９０ＡＢＣ ７．５６Ｆ
注：Ａ，Ｂ，Ｃ表示在ｐ≤０．０１水平上差异显著。下同。
２．１．２ 溶液培养条件下蕺菜属植物含钾量 在不同供钾水平溶液培养下，蕺菜属植物植株含钾量也存在显著
基因型差异（表２）。低钾浓度（０．５ｍｍｏｌ／Ｌ）溶液培养，所有材料含钾量在４．８６％～６．３５％变动，平均含钾量
为５．６６％。以峨眉蕺菜 Ｗ０１－８６和蕺菜 Ｗ０１－３２、Ｗ０１－３４、Ｗ０１－３７、Ｗ０１－３９、Ｗ０１－７１含钾量较高，平均大于
５．７％。在正常钾溶液培养（５ｍｍｏｌ／Ｌ）下，所有材料的含钾量都分别有增加的趋势：含钾量在６．７４％～９．１１％
变动，平均含钾量为８．１６％。除 Ｗ０１－９２外，其他蕺菜材料含钾量都高于７％。其中，Ｗ０１－３７、Ｗ０１－３９和 Ｗ０１－
４６含钾量高于８．５％，峨眉蕺菜 Ｗ０１－８６次之，含钾量为８．２１％。
表３ 不同基因型蕺菜属植物
吸钾速率 μｍｏｌ／（ｇ·ｈ）
材料号 吸钾速率 材料号 吸钾速率
Ｗ０１－８６ １．５３Ｄ Ｗ０１－４１ １．８２ＣＤ
Ｗ０１－４ ０．４９ＧＨ Ｗ０１－４６ １．８８ＢＣ
Ｗ０１－５ １．８５Ｃ Ｗ０１－７１ ３．６１Ａ
Ｗ０１－１６ ０．３６ＨＩ Ｗ０１－９２ ０．６６ＦＧＨ
Ｗ０１－３２ １．１１Ｅ Ｗ０１－９４ ０．１０Ｉ
Ｗ０１－３４ ２．２３Ｂ Ｗ０１－９８ ０．６２ＦＧＨ
Ｗ０１－３７ ０．６３ＦＧＨ Ｗ０１－９９ ０．６２ＦＧＨ
Ｗ０１－３９ ０．９０ＥＦ Ｗ０１－１００ ０．７２ＦＧ
２．２ 溶液培养条件下不同基因型蕺菜属植物吸钾速率
植物根系（鲜根）吸收钾元素速率的大小可以说明在相同生
长时间内植株吸收钾营养的多少。从表３可知，吸钾速率也存
在显著的基因型差异。蕺菜 Ｗ０１－７１的吸钾速率极显著地高
于其他蕺菜属植物因型的，吸钾速率大于３．５０μｍｏｌ／（ｇ·ｈ）；
其次是蕺菜 Ｗ０１－３４、Ｗ０１－５、Ｗ０１－４１和峨眉蕺菜 Ｗ０１－８６，吸
钾速率大于１．５０μｍｏｌ／（ｇ·ｈ）；Ｗ０１－１６和 Ｗ０１－９４的吸钾速
率最慢，Ｗ０１－７１分别是其吸钾速率的１０，３５倍。
２．３ 不同培养条件下蕺菜属植物钾素利用率
钾素利用率即指每１ｇ钾转化为植物干物质的重量。从
２６２ 水土保持学报 第２５卷
注：图中不同字母表示在ｐ≤０．０１水平上差异显著。
图１ 不同培养条件下蕺菜属植物的钾素利用率
图１知，３种培养条件下，钾素利用率存在显著的基因型差异。
在土培盆栽条件下，所有蕺菜属植物钾素利用率都显著地高于
溶液培养的，且钾素利用率都高于１．００ｇ／ｇ，其中，蕺菜 Ｗ０１－
４６钾素利用率最高，达３．４６ｇ／ｇ。在溶液培养条件下，低钾溶
液培养钾素利用率较高于正常钾培养的利用率：在低钾溶液培
养时，蕺菜 Ｗ０１－１６钾素利用率最高，其次是 Ｗ０１－３４，Ｗ０１－９８
最低；在正常钾培养下，Ｗ０１－３４的钾素利用率最高，其次是
Ｗ０１－１６和 Ｗ０１－８６，其余基因型钾素利用率都偏低。在土培和
低钾溶液培养下，峨眉蕺菜 Ｗ０１－８６的钾素利用率都较高，土
壤培养钾素利用率仅低于蕺菜 Ｗ０１－４６、Ｗ０１－４１和 Ｗ０１－３２的，低钾溶液培养的仅次于蕺菜材料 Ｗ０１－１６的。
２．４ 不同钾浓度培养下蕺菜属植物根系形态差异
植物根冠比的大小反映地上茎与地下根的相关性，表明植物的营养生长状态。从表４可知，在低钾（０．５
ｍｍｏｌ／Ｌ）和正常钾（５ｍｍｏｌ／Ｌ）溶液培养条件下，不同蕺菜属植物根冠比、根长、根数和茎基部直径都表现出差
异：相对于正常钾水平，除蕺菜 Ｗ０１－１６、Ｗ０１－３４和 Ｗ０１－７１的根冠比升高外，其他基因型根冠比都有所降低；
正常钾溶液培养最大根冠比（Ｗ０１－１６）是低钾溶液培养最大根冠比（Ｗ０１－５）的１．６倍；不同基因型的主根长也
表现出相同的变化趋势，除蕺菜 Ｗ０１－７１、Ｗ０１－９８和 Ｗ０１－９９的主根长相对正常钾浓度的有所增长外，其余基
因型主根长都大幅降低。低钾培养蕺菜侧根数都在８以上，多于正常钾培养的；总体根数也多于低钾溶液培养
的。植物茎基部直径在２种供钾水平培养下差异不显著。峨眉蕺菜的侧根数和茎部直径在２种供钾水平溶液
培养时不存在差异，其根冠比与蕺菜不同基因型的增长趋势相同，即相对于正常供钾水平有所降低，而根长则
相对变长。
表４ 不同钾浓度培养蕺菜属植物根冠比和根系形态差异
基因型
低钾溶液培养
根冠比 根长／ｃｍ 侧根数 茎部直径／ｃｍ
正常钾溶液培养
根冠比 根长／ｃｍ 侧根数 茎部直径／ｃｍ
峨眉蕺菜 Ｗ０１－８６ ０．１５ １．５７ ８ ０．１５ ０．１９ １．３７ ７ ０．１５
蕺菜 Ｗ０１－４ ０．３０ ２．０１ １０ ０．１５ ０．１７ １．５７ ８ ０．１６
Ｗ０１－５ ０．３６ ２．０４ １１ ０．１４ ０．２２ １．５６ １１ ０．１６
Ｗ０１－１６ ０．２６ ２．７７ １１ ０．１６ ０．５９ １．９５ １０ ０．１５
Ｗ０１－３２ ０．２３ １．８１ ８ ０．１５ ０．２１ １．６３ １２ ０．１３
Ｗ０１－３４ ０．２７ ２．０３ １３ ０．１８ ０．３１ １．７７ １２ ０．２０
Ｗ０１－３７ ０．３２ １．８３ ９ ０．１７ ０．２３ １．７０ ７ ０．１５
Ｗ０１－３９ ０．２１ １．９ ９ ０．１７ ０．２１ １．５４ １３ ０．１５
Ｗ０１－４１ ０．１７ １．９６ ９ ０．１４ ０．１７ １．９０ ８ ０．２２
Ｗ０１－４６ ０．２２ １．７１ １０ ０．２３ ０．２３ １．６６ １１ ０．１６
Ｗ０１－７１ ０．２０ １．７３ １１ ０．１６ ０．４８ １．８８ １３ ０．１５
Ｗ０１－９２ ０．３２ １．８８ ８ ０．１３ ０．３０ １．６５ １１ ０．１４
Ｗ０１－９４ ０．４０ １．９５ １７ ０．１５ ０．２５ １．８３ ８ ０．１５
Ｗ０１－９８ ０．２０ １．９５ ８ ０．１９ ０．１８ ２．２８ ９ ０．１５
Ｗ０１－９９ ０．３７ １．７８ ９ ０．１５ ０．２１ １．７９ ６ ０．１７
Ｗ０１－１００ ０．２５ １．７４ １０ ０．１５ ０．１９ １．４０ １１ ０．１５
３ 讨 论
我国从２０世纪７０年代就开始富钾（高钾）植物的筛选研究，彭科林等先后从事富钾植物的筛选，已筛选出
了２０多种高钾植物［８，９］。目前，国内外对于耐低钾植物的筛选已有深入研究，已建立完善的筛选体系［１０］，而对
于富钾植物的筛选研究报道很少，李廷轩等认为用筛选耐钾植物的指标体系（生物量，吸收动力曲线等）来筛选
富钾植物基因型显然不妥，耐钾和富钾属于不同的体系，采用某一个指标来判定也是不完善的，因而采用了植
株含钾量、单株吸钾量和吸钾速率等指标作为筛选富钾基因型植物的依据［１１］。也有研究者采用钾吸收动力学
参数、钾素利用率、钾吸收积累曲线等作为筛选富钾植物的依据［１２，１３］。植株含钾量代表着植物吸收以及贮藏
钾元素的能力。本研究认为植株含钾量是筛选植物富钾基因型必不可少的指标，而植物根系（鲜根）吸收钾元
素速率的大小直接影响到植物吸收钾营养量的多少，从而引起不同植株体内含钾量的高低差异。因此，植物根
３６２第６期 邹宇婷等：蕺菜属植物富钾基因型的筛选
系吸钾速率可以用来衡量植物是否富集钾。一般意义的富钾（高钾）植物是指植物从生长介质中获取钾元素并
将其转化为经济产量的能力［１４］，包括两方面的内容：一是指具有较高钾素吸收效率，即植物根系从缺钾或低钾
生长介质中吸收钾素并向地上转运钾素的能力；二是具有较高钾素利用率，即单位养分吸收量所获得的作物经
济产量较高。因此，本研究采用植株含钾量、吸钾速率、钾素利用率以及植物根系的形态特征作为筛选蕺菜属
植物富钾基因型的依据。目前，耐低钾、富钾植物基因型的筛选大多局限于溶液培养，与植物实际生长环境相
差较大。本研究采用溶液培养和盆栽培养（与植物生长环境接近）相结合的方法从１６份蕺菜属植物材料中筛
选富钾（高钾）基因型。研究中发现，某些基因型（蕺菜 Ｗ０１－３４和峨眉蕺菜 Ｗ０１－８６）在２种培养条件下都比较
稳定，但有些基因型在２种条件下相差较大，如蕺菜 Ｗ０１－９９在低钾土培时的含钾量仅高于最低含钾量，而在
低钾溶液培养时含钾量居中。峨眉蕺菜 Ｗ０１－８６、蕺菜 Ｗ０１－３４和 Ｗ０１－７１在土壤和溶液２种生长介质中生长
都相对稳定，因此研究采用这３种富钾基因型材料作为以后进一步研究的富钾对象。
在溶液培养条件下，正常钾培养时所有材料的含钾量都是低钾培养时的２倍左右，低钾溶液培养所有供试
材料的叶、地上茎、地下茎以及全株含钾量也存在明显基因型差异，并且在供钾充足情况下，各材料都吸收了足
够的钾营养，难于体现材料自身的富钾能力。因此，本研究认为低钾培养确实有利于富钾基因型的筛选，这与
李廷轩等［１１］、徐玮［１５］得出的结论一致。峨眉蕺菜（Ｗ０１－８６）的叶、地上茎、地下茎和全株含钾量在土壤和低钾
溶液培养时全株含钾量都极显著高于蕺菜属各材料的。土壤和低钾溶液培养时其全株含钾量分别为１１．７５％
和５．８３％。蕺菜中，以 Ｗ０１－３４和 Ｗ０１－７１含钾量最高，土壤培养时含量分别为１０．５９％，９．０１％，低钾溶液培
养时含量分别是５．８３％，５．８６％，远远高于富钾籽粒苋的含钾量（＞３％）［１１］，也高于高钾烟草含钾量
（８．２％）［１６］。吸钾速率代表着植物从生长介质中获取钾元素的多少，从而影响植株的含钾量。峨眉蕺菜 Ｗ０１－
８６的吸钾速率为１．５３μｍｏｌ／（ｇ·ｈ），蕺菜 Ｗ０１－３４和 Ｗ０１－７１的吸钾速率分别为２．２３，３．５８μｍｏｌ／（ｇ·ｈ），与
籽粒苋吸钾速率相当［１１］。钾素利用率代表植物将钾元素转化为经济产量的能力，峨眉蕺菜 Ｗ０１－８６在土培和
低钾溶液培养时钾素利用率分别高于２．５，０．５ｇ／ｇ，具有很高的钾素利用率，并且土培时的钾素利用率更高，
因此，土壤仍是植物生长的最佳介质。综合以上分析，峨眉蕺菜的富钾能力明显强于蕺菜各材料的，Ｗ０１－８６
是一份难得的富钾材料。但本试验只采用了峨眉蕺菜其中一种基因型，其他基因型是否也具有强富钾能力还
须进一步探索。
植物生长所需的钾营养绝大部分来自土壤，而根系是植物从土壤中获取钾的主要器官，因此，植物含钾量
以及吸钾速率等都与根系存在密切关系。本试验考察根冠比以及根系的形态特征结果表明，根冠比以及主根
长都是在正常钾溶液培养生长状态更佳，侧根数以及茎基部直径没有显著差异，说明蕺菜属植物富钾不是主要
通过根系形态来体现。但是绝大部分的钾营养都是通过根系从生长介质中获得，因此蕺菜属植物钾的富集可
能与根系的生理特性等有密切关系，对此还须做深入研究。
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４６２ 水土保持学报 第２５卷