外源水杨酸对铝胁迫下栝楼光合特性及耐铝性的影响

以耐铝品种安国栝楼和铝敏感品种浦江栝楼为试验材料,采用溶液培养法研究800μmol/L铝胁迫下,不同浓度水杨酸对2个栝楼品种的生长特性、光合特性及抗氧化酶活性、MDA和紫外吸收物含量的影响。结果表明,经过800μmol/L铝处理15d后,安国栝楼和浦江栝楼的相对根长、株高及地上部鲜重、叶绿素含量、最大光能转化效率(Fv/Fm)、最大荧光产量(Fm)及电子传递速率(ETR)明显下降,SOD、CAT活性却出现2种相反的变化趋势,显示出2个栝楼品种的耐铝性差异,POD活性和紫外吸收物含量降低,MDA含量及初始荧光(F0)升高。10,30,50μmol/L外源SA可不同程度地降低铝在根尖细胞壁中的积累、MDA含量及初始荧光(F0),提高栝楼的相对根长、株高、地上部鲜重、叶绿素含量及叶绿素荧光的相关指标和抗氧化酶活性。由此可知,外源SA通过提高栝楼抗氧化酶活性及光合作用能力增强栝楼抗铝毒能力。由隶属函数分析得出,SA具有缓解铝胁迫的效果,但并不能消除铝胁迫对栝楼生长的抑制作用。     

镉胁迫下外源IAA对栝楼生理变化和耐镉性的影响

为探究IAA对镉胁迫下栝楼(Trichosanthes kirilowii Maxim.)生理响应及耐镉性的影响,以保定栝楼(耐镉品种)和浦江栝楼(镉敏感品种)为材料,进行土培试验,研究800μmol/L镉胁迫下不同浓度IAA(10,35,60μmol/L)对2个栝楼品种的生长特性、光合特性、抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明:(1)与CK组相比,800μmol/L Cd处理下,保定和浦江栝楼的平均根长、地下部分鲜重、超氧化物歧化酶(SOD)活性、叶绿素含量、最大光化学效率(F_v/F_m)和电子传递速率(ETR)明显降低,初始荧光(Fo)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及MDA含量显著增高,细胞膜脂过氧化程度加深;(2)随IAA浓度升高,保定栝楼平均根长与地下部分鲜重持续增长,最大增幅为24.83%和40.55%,而浦江栝楼则由上升转为下降趋势;(3)外源IAA加入后,2个栝楼品种幼叶叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量、叶绿素a/b、叶绿素荧光参数中的Fv/Fm、ETR及抗氧化酶SOD、POD、CAT活性均呈现出先升后降的趋势,Fo和MDA含量先降后升,其中,35μmol/L的IAA使叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量、叶绿素a/b、Fv/Fm、ETR及SOD、CAT活性上升到峰值,而MDA含量降低35.44%～43.23%,达到谷值;(4)由隶属函数均值耐镉性分析得知,不同浓度IAA对栝楼镉毒害的缓解程度为35μmol/L10μmol/L60μmol/L0μmol/L。由此可见,外源IAA的施加对于缓解植物镉胁迫具有一定的应用前景。     

外源脱落酸对铝胁迫下栝楼叶绿素荧光及生理活性的影响

通过比较不同栝楼品种的耐铝性差异,确定最佳缓解浓度,选取耐铝性有差异的保定栝楼和浦阳栝楼为试验材料,设置6组不同浓度的Al~(3+)和脱落酸,研究Al~(3+)和脱落酸的互作对2个栝楼品种植株的根长、叶绿素荧光特性、根系活力、MDA含量、抗氧化酶活性和抗氧化剂的含量。结果表明:(1)保定栝楼和浦阳栝楼在铝胁迫和外源脱落酸的作用下,各指标体现出相似的变化趋势,但是变化程度和敏感性显露出了一定的区别,保定栝楼具有更强的耐铝能力。(2)铝胁迫使得2个品种栝楼的根长、根系活力、叶绿素荧光参数中的F_v/F_m、F_m和ETR、抗氧化酶SOD、POD、CAT以及抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环系统中AsA、GSH含量都有所抑制,而F_0、MDA和DAsA上升。(3)外源脱落酸加入后,2个品种的抗氧化酶以及AsA、GSH均显现了先上升后下降的趋势,MDA持续降低,F_0和DAsA呈现出由降而升的趋势,其中5mg/L的外源脱落酸使栝楼的根长、根系活力、F_v/F_m、F_m、ETR、SOD、POD、CAT以及AsA、GSH上升到峰值,MDA下降,F_0和DAsA降到谷值。(4)经过隶属函数和耐铝系数的分析,2个品种都能得出相同的结果,铝胁迫下各浓度外源脱落酸对2个品种的缓解程度为5 mg/L7.5 mg/L2.5 mg/L0mg/L10mg/L。保定栝楼的耐铝能力强于浦阳栝楼,低浓度的外源脱落酸可以缓解铝胁迫,5 mg/L浓度的外源脱落酸缓解铝胁迫效果最佳,在生产实际中要选择耐铝性较强的栝楼进行栽培,并辅以适当浓度的外源脱落酸。     

外源水杨酸对铝胁迫下菊芋光合特性及耐铝性的影响

以耐铝性较强的南京菊芋和耐铝性较弱的资阳菊芋为对比试验材料,在水培条件下,研究叶面喷施500μmol/L水杨酸(SA)对50μmol/L铝胁迫下菊芋幼苗叶片生长特性、光合特性、抗氧化酶活性及耐铝性的影响。结果表明,经过50μmol/L铝处理21d后,南京菊芋和资阳菊芋均受到一定的抑制,株高、根长及地上部分鲜重、叶绿素含量、最大光能转换效率(Fv/Fm)、最大荧光产量(Fm)及电子转移速率(ETR)显著降低,SOD、POD与CAT呈现相反的变化趋势,显示出2个菊芋品种的耐铝性差异,初始荧光(F)、可溶性蛋白含量、超氧阴离子产生速率(O2-)、游离脯氨酸含量(Pro)以及MDA含量均上升。喷施500μmol/L SA后显著提高菊芋的株高、根长及地上部分鲜重、叶绿素含量及叶绿素荧光相关指标、抗氧化酶活性;降低叶片的超氧阴离子产生速率(O2-),可溶性蛋白含量、游离脯氨酸含量(Pro)和丙二醛(MDA)含量呈现上升的变化趋势。通过灰色关联度分析可知,喷施SA对菊芋的叶绿素b、Fm和ETR影响最大;由隶属函数分析得出,每天喷施500μmol/L SA通过提高抗氧化酶活性和光合作用等途径缓解铝胁迫对菊芋造成的伤害,增强菊芋抵抗铝胁迫的能力。     

酸铝胁迫对栝楼根系生长及铝积累的影响

针对南方酸性红壤对作物的生长造成的不利影响,采用水培方式,研究酸铝环境0、100、300、500、1000μmol·L-1Al3＋pH4.5,处理7d对长兴栝楼根系生长及铝积累的影响。测定指标包括根系活力、质膜透性、抗氧化酶类活性（过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT、抗坏血酸过氧化物酶APX、愈创木酚过氧化物酶GPX、超氧化物歧化酶SOD）及其同工酶、过氧化氢（H2O2）含量、根尖铝含量的影响。结果表明：随着铝处理浓度升高,根系活力增大,根系质膜透性无显著变化;POD、CAT、APX酶活升高,GPX和SOD活性降低,多种抗氧化酶都有多条同工酶谱带出现;根尖相对铝含量升高,桑色素染色情况显示,荧光梯度与铝含量测定结果一致,并观察到根尖以上根毛处细胞凸起较之平整排列的根细胞更容易积累铝。栝楼对南方酸性红壤具有较强的适应能力,其体内抗氧化酶系统及根尖吸收、积累铝的机制对缓解铝毒害起着重要作用。     

铝胁迫下外源抗坏血酸对水稻幼苗抗氧化性能的影响

为探讨外源抗坏血酸(AsA)对铝胁迫下水稻抗氧化损伤的效应,以滇优35号(杂交稻,粳稻)为试验材料,采用溶液培养法研究外源AsA对不同铝浓度(0、50、100、200、400 μmol·L^-1)胁迫下水稻根尖H₂O₂含量及抗氧化酶活性等生理生化指标的影响。结果表明,水稻根尖氧化损伤程度随铝浓度的递增而加剧,与对照相比,400 μmol·L^-1铝胁迫可导致水稻根尖H₂O₂和MDA含量增加1.53和3.16倍,脯氨酸含量、SOD、POD、APX和CAT活性分别增加1.73、1.39、1.42、1.76和1.56倍,内源AsA含量减少0.53倍;而施用外源AsA处理的根尖H₂O₂和MDA含量只增加1.04和2.69倍,内源AsA含量减少0.46倍,脯氨酸含量增加1.96倍,SOD、POD、APX和CAT活性分别增加1.48、1.63、1.90和1.89倍。综上所述,外源AsA可通过增强渗透调节物质含量来维护质膜结构的完整性,增强抗氧化酶活性和内源AsA含量,降低根尖H₂O₂的积累和质膜过氧化程度,促进水稻在铝胁迫条件下的生长。本研究结果为进一步探索外源AsA缓解水稻铝毒的机理提供了一定的理论依据。     

铝胁迫对油菜根系形态和生理指标的影响

为探讨油菜幼苗在不同浓度铝胁迫下的生理响应,以2个耐铝毒差异显著的油菜品种(耐铝品种R178和铝敏感品种S169)为试验材料,在营养液培养条件下,共设置0(对照)、50、100、150、200和 300 μmol·L^-1 6个铝(pH值4.5)处理,研究铝胁迫对油菜根系形态及生理指标的影响。结果表明,50 μmol·L^-1铝处理下R178各根系形态指标与对照相比均无显著差异,而S169根系各形态指标与对照均差异显著,其中总根尖数随着铝处理浓度的增加呈先升高后降低的趋势,其他根系指标均随着铝处理浓度的增加呈逐渐减少的趋势,300 μmol·L^-1铝处理下,2个品种的主根相对伸长率较对照分别减少65.7%和79.7%。随着铝处理浓度的增加,2个品种幼苗根系中可溶性蛋白和脯氨酸含量均呈先升高后降低的趋势,叶片中可溶性蛋白含量呈降低趋势,而脯氨酸含量则呈升高的趋势。铝胁迫导致2个品种幼苗根系和叶片的质膜透性显著增加,300 μmol·L^-1铝处理下R178和S169根系相对电解质外渗率较对照分别增加54%和59%,叶片中分别增加82%和90%,同一处理下R178根系和叶片电解质外渗率均小于S169。随着铝处理浓度的增加,2个品种根系中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈先增加后降低的趋势;R178叶片中SOD活性呈增加趋势,而S169则呈先增加后降低的趋势,且在200 μmol·L^-1时达到最大值;2个品种叶片中的POD、CAT和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均呈先增加后降低的趋势。综上,铝胁迫显著抑制了油菜根系生长,破坏了细胞质膜的完整性,油菜幼苗通过蛋白质和脯氨酸含量的积累以及保护酶活性的增高抵抗铝胁迫。本研究结果为耐铝油菜资源筛选和新品种选育提供了理论依据。     

外源ALA对盐胁迫下夏枯草幼苗抗氧化能力与光合特性的影响

为探讨外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)对盐胁迫下植物生长的缓解作用,以夏枯草为试验材料,研究1.25~10.00 mg·L~(-1)ALA对70 mmol·L~(-1)盐胁迫下夏枯草幼苗叶片和根系的抗氧化酶活性、叶片的叶绿素含量与光合特性的影响。结果表明,1.25~5.00 mg·L~(-1)ALA处理均可不同程度地提高盐胁迫下夏枯草幼苗叶片和根系过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性及可溶性糖含量;增加夏枯草叶片的叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、总叶绿素(Chl a+b)及类胡萝卜素(Car)含量;提高净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)与蒸腾速率(Tr),降低胞间CO2浓度(Ci)。外源ALA可以通过提高抗氧化酶活性和渗透调节物质的含量,增强叶片的光合作用,进而缓解盐胁迫对夏枯草幼苗产生的伤害,从而提高夏枯草幼苗的抗盐能力,ALA浓度以5.00 mg·L~(-1)最佳。本研究结果为探明ALA缓解夏枯草盐胁迫危害的作用机理提供了理论依据。     

铝胁迫对黑麦草根系抗氧化酶活性和丙二醛含量的诱导特征研究

以多花黑麦草(Lolium multiflorum)为试材,通过水培试验方法,研究不同浓度梯度铝胁迫对黑麦草幼苗根系抗氧化酶活性和丙二醛含量的诱导特征,从而揭示黑麦草根系耐铝机制。结果表明:(1)在整个试验过程中,SOD、POD、CAT活性变化规律相一致。当铝浓度介于0~50 mg L-1范围内,SOD、POD、CAT在整个实验过程中活性显著增加(P<0.05),高于对照,并在50 mg L-1铝浓度处理下,活性达到最大;当铝浓度为100 mg L-1时,SOD、POD、CAT在铝处理时间≤8 h时活性显著增加(P<0.05),高于对照,在铝处理时间>8 h时活性明显降低(P<0.05),低于对照;当铝浓度介于100~500 mg L-1范围内,SOD、POD、CAT在整个实验过程中活性先升高(≤8 h)后降低(>8 h),均明显低于对照(P<0.05)。(2)MDA含量变化趋势同SOD、POD、CAT活性变化趋势正好相反。当铝浓度介于0~50 mg L-1范围内,MDA在整个实验过程中含量显著降低(P<0.05),低于对照,并在50 mg L-1铝浓度处理下,含量达到最小;当铝浓度为100 mg L-1时,MDA在铝处理时间≤8 h时含量显著降低(P<0.05),低于对照,在铝处理时间>8 h时含量明显升高(P<0.05),高于对照;当铝浓度介于100~500 mgL-1范围内,MDA在整个实验过程中含量先降低(≤8 h)后升高(>8 h),均明显高于对照(P<0.05)。研究结果表明黑麦草根系在短时间内对铝胁迫有一定的耐性,并且耐受范围随着铝处理时间的延长而变小。     

过量Fe2+对水稻生长和某些生理性状的影响

通过溶液培养研究了不同浓度氧化亚铁 (Fe2+)胁迫对水稻的生长、叶绿素含量及抗氧化酶活性的影响。结果表明 ,高浓度的Fe2+ 胁迫明显抑制水稻地上部和根系的生长、降低下位叶片叶绿素含量。当介质中Fe2+浓度过高时 ,水稻植株体内过氧化物酶 (POD)、过氧化氢酶 (CAT)和硝酸还原酶 (NR)活性明显受抑。然而 ,低浓度Fe2+胁迫时 ,上述酶活性反而提高 ,这可能是水稻抵御亚铁毒害的一种适应性机制。     

铝对大豆叶片水势和生理特性的影响

以2个大豆{Glycine max(L.)Merrill}品种华春18,浙春3号为材料,设置不同的铝浓度进行土培试验,研究铝对大豆叶片水势和一些生理特性的影响。结果表明:高浓度的铝对大豆生长明显不利。随铝浓度的增加,大豆叶片水势略有下降;蛋白质含量在三叶期有所上升,然后在五叶期开始下降;叶绿素含量除三叶期外都有明显下降;二个大豆品种的SOD活性变化明显不相同。从种间差异性来看,浙春3号抗铝胁迫的能力大于华春18。     

荞麦和金荞麦根际土壤铝形态变化及对其生长的影响

不同形态的铝对不同植物的毒害不同。以荞麦和金荞麦为实验材料,设置4个不同的土壤铝处理浓度（0,0.1,0.2,0.4 g Al^3＋/kg）,研究荞麦和金荞麦根际土壤中铝形态变化及对其生长的影响。结果表明,当土壤铝处理浓度〈0.2 g/kg时,尽管根际土壤液中铝溶出量较对照组有明显上升,毒性大的交换态铝和单聚体羟基铝（称为活性铝）占可提取铝总量的比例增加,但荞麦和金荞麦茎伸长和水分利用增强,地上部分生物积累量增多,表明荞麦和金荞麦对低铝胁迫有一定的适应;当土壤铝处理浓度达到0.4 g/kg时,荞麦和金荞麦根际土壤pH降至最低,根际土壤液中铝的溶出量增至最高,严重抑制了荞麦和金荞麦叶片光合作用的正常进行,各项指标和对照差异达到显著水平,荞麦和金荞麦的生长表现出明显的铝毒害症状。因此,我们推断在根际土壤活性铝溶出量为0.106-0.143 m g/g和0.046-0.057 m g/g间可能分别存在着荞麦和金荞麦耐受铝毒害的某个阈值。     

铝对植物的毒害和植物抗铝毒机理及其影响因素

本文综述了土壤中铝的存在形式、铝对植物产生的毒害、植物抗铝毒的内、外部机理以及铝毒效应的影响因子 .从植物抗铝毒遗传特性的差异出发 ,探讨利用抗铝毒作物基因型 ,提高酸性土壤上的作物生产力 .最后就植物抗铝毒研究提出一些看法     

Land Application of Aluminum Water Treatment Residual: Aluminum Phytoavailability and Forage Yield

Negative impacts of land‐applied aluminum (Al)–rich water treatment residuals (WTRs), which have been suggested to improve soil phosphorus (P) sorption, could include excessive immobilization of plant‐available P and Al phytotoxicity. We studied the impacts of an Al‐rich WTRs on agronomic returns and plant Al concentrations in glasshouse and field studies. The glasshouse study was a 4 × 2 × 3 factorial experiment with one control in a randomized complete block design and three replicates. Four sources of P were each applied at two agronomic rate [44 kg P ha^?1, P‐based rate; and 179 kg plant‐available nitrogen (PAN) ha^?1, N‐based rate] to topsoil (0–15 cm) of a sandy, siliceous, hyperthermic Arenic Alaquods. Three WTR rates (0, 10, and 25 g kg^?1 oven‐dry‐weight basis) were further applied, whereas the control received neither P source nor WTRs. Bahiagrass (Paspalum notatum Fluggae), ryegrass (Lolium perenne L.), and a second bahiagrass crop were continuously grown in succession for 18 months. Applied WTRs increased soil Al but not plant Al concentrations (22–80 mg Al kg^?1), which fell within the normal concentration range for pasture plants. In the glasshouse, when WTRs were incorporated with the soil, bahiagrass dry matter (DM) accumulation was reduced, but ryegrass DM was not affected even at 25 g kg^?1 WTR. A 2‐year field study, with same treatments but two rates of WTRs (0 and 10 g kg^?1 WTR) surface applied to established bahiagrass on the same soil type (Spodosols) showed neither reduced yields nor increased plant Al phytoavailability in the WTR treatments. The studies show no increase in plant Al is associated with Al‐WTRs applied to reduce excess soil‐soluble P and P losses but plant DM accumulation may be reduced.     

Amelioration of Aluminum Toxicity by Pretreatment with Phosphate in Aluminum‐Tolerant Rice Cultivar

Abstract

The phytotoxicity of aluminum (Al) in relation to preculture with phosphates was examined in the rice cultivar Arkansas fortuna. In plants precultured with phosphates, Al did not inhibit shoot growth, while Al retarded shoot growth in plants precultured without phosphates. In contrast, Al inhibited root elongation, irrespective of the presence of phosphates in the preculture solution. A large proportion of the Al in roots was in unknown, insoluble forms. In phosphate‐precultured plants, Al deposition was slightly increased, presumably due to the formation of aluminum phosphates in the roots, and phosphorus levels in shoots were markedly increased. Binding with phosphates may ameliorate the toxicity of Al when it enters the shoots and account for the uninhibited shoot growth in the presence of Al in plants precultured with phosphates.     

Effect of Nitrogen Sources on Aluminum Toxicity in Wheat Varieties Differing in Tolerance to Aluminum

Extract

As previously reported (Taylor and Foy 1985; Keltjens and Ulden 1987; Grauer and Horst 1990; Galvez and Clark 1991), plant species and varieties widely differ in Al tolerance. Although many hypotheses about the physiological mechanism(s) involved in Al tolerance have been formulated, the mechanism(s) has not been elucidated. However, it is obvious that when exposed to Al at high concentrations, Al-tolerant plants seem to be able to avoid the toxicity by refraining from excess uptake of Al or by chelating of Al in the rhizosphere or in the roots. In such ways, Al can not affect the growth of tolerant plants (Foy et al. 1978).     

铝毒胁迫下磷对荞麦根系铝形态和分布的影响

以2个荞麦（Fagopyrum esculentum Moench）品种＂江西荞麦＂（铝耐性）和＂内蒙荞麦＂（铝敏感）为材料,采用水培法,研究铝毒胁迫下磷对荞麦根系总铝和单核2种形态以及Al在根尖和细胞壁中的分布情况的影响。结果表明,与200μmol/L Al处理相比,1.0mmol/L磷预处理分别使江西荞麦和内蒙荞麦的相对根长增加了24.4%和35.9%,根系总Al含量分别降低了18.2%和22.5%,根系单核Al含量分别降低了95%和63.2%。根尖细胞壁荧光检测结果为在单Al胁迫下细胞壁的荧光强度最大,1.0mmol/L磷预处理大幅度减弱细胞壁的荧光强度。表明外源磷供应可降低根系总Al和单核Al含量,使毒性形态的铝转化为无毒形态,以及减少Al在根尖以及细胞壁的积累,以缓解Al对根伸长的抑制,提高荞麦根系的抗铝毒害能力。     

吸附到白浆土中铝的解吸行为研究

为探讨发生铝污染的白浆土中金属铝的解吸特性,采用平衡振荡法,研究铝在白浆土中的解吸行为及不同因素的影响。结果表明:在720min后,白浆土中的铝解吸基本达到平衡;25℃下,土壤有机质含量为42.2g/kg,铝在白浆土中的解吸量仅为吸附量的1.5%;用Langmuir方程可很好地拟合白浆土中铝解吸等温曲线(r=0.985 9**),说明表面均匀单层解吸占主导;热力学参数ΔG0,ΔH0,ΔS0,表明铝的解吸是自发、吸热和熵增加的过程。土壤有机质由42.2g/kg降至27.8g/kg时,白浆土中铝的最大解吸量由25.87mg/kg升至66.11mg/kg,且导致解吸滞后现象的加剧。pH降至3时,铝的解吸量升至226.4mg/kg,是pH在5~7时的8倍以上。随着解吸液中NaCl和Na_2SO_4浓度的增加,铝的解吸量增加。总之,吸附到白浆土中的铝解吸能力较弱,但pH和有机质含量降低,无机盐含量升高,铝的解吸量大幅增加,污染风险急剧上升。