植物激素对铝毒胁迫反应调控的研究进展

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,土壤酸化会导致其中铝的溶解度大幅增加,产生大量对植物有毒害作用的离子态 Al3+,抑制根系生长,对养分吸收及众多生理生化代谢过程都会产生影响,进而降低作物产量。铝毒胁迫已经成为占全球耕地面积 40% 酸性土壤中作物生长的最主要限制因子。植物激素是调控植物应对各种环境胁迫反应的关键内源因子,对植物提升抗逆性和应对胁迫适应性生长、生存至关重要。脱落酸、生长素、乙烯、细胞分裂素和茉莉酸等主要植物激素在调控植物应对铝毒胁迫反应过程中发挥重要作用。大量研究表明,植物激素还可以通过调控细胞壁修饰酶活性、活性氧代谢和有机酸分泌来提升植物对铝毒胁迫的适应性。此外,不同植物激素信号间也存在复杂的交互作用,共同介导和调控植物应对铝毒胁迫适应性反应。为全面了解植物激素在铝毒胁迫反应中的作用机制,为植物铝毒耐性分子遗传改良提供新的思路,对植物激素信号在参与植物响应铝毒胁迫反应过程中的信号转导和调控作用进行综述,并对铝毒胁迫下植物激素的研究方向进行展望。     

植物的铝毒机制和耐铝机制研究进展

铝(A1)毒是酸性土壤中作物生长最重要的限制因素和森林大面积退化的重要原因。文章综述了植物的铝毒症状与作用部位、铝毒机制、耐铝机制及耐铝植物的鉴定和选育。     

植物铝毒害及抗铝毒机制

铝毒是酸性土壤中作物生长最重要的限制因素和森林大面积退化的重要原因,严重影响着全世界和中国大约40%和21%耕作土壤的作物生产。介绍了铝在土壤和植物体中的存在形态,重点综述了铝毒机理和耐铝机制。     

植物根系解铝毒分泌物

铝毒是酸性土壤上提高作物产量的一个主要限制因子。根系分泌物螯合铝被认为是植物解铝毒的重要机制之一。铝胁迫下,植物通过增加某些有机酸、酚类化合物、根际粘胶、磷酸、多肽等物质的分泌量来减轻铝毒。本文简要综述了铝胁迫下植物根系分泌物种类和数量的变化。     

植物耐铝毒害的研究进展

综述了土壤中铝的存在形态、铝对植物产生的毒害以及植物的抗铝毒机理。由于植物的耐铝毒特性受遗传控制，因此通过基因型筛选获得耐铝毒的基因型材料，对于提高酸性土壤上的作物生产力具有重要意义。     

酸性土壤植物磷铝互作研究进展

铝毒和缺磷是酸性土壤上作物生产的2个主要限制因子,解决酸性土壤铝毒和缺磷问题是提高作物产量及保障粮食安全的重要途径。酸性土壤中铝毒和缺磷经常共存,磷与铝在土壤、根-土界面和植物体内关系密切,其相互作用对植物生长发育具有重要影响。该文总结了酸性土壤中铝的存在形式、磷的现状及存在形式,简述了近年来磷与铝元素交互作用对植物生长发育的影响,并对进一步的研究作了展望。     

铝逆境下植物根系有机酸的分泌及其解铝毒机理

铝元素是限制酸性土壤中作物产量的一个重要因子,本文根据铝逆境下植物根系有机酸的分泌及其解铝毒机理研究现状,详细地论述了铝逆境下植物有机酸的分泌方式及其解铝毒机理,并对铝胁迫下植物根系分泌的有机酸种类及调控其分泌的主要因素等做了介绍,提出了铝逆境下植物有机酸解铝毒的研究方向。     

铝胁迫下一氧化氮对大豆根生长抑制的缓解作用

在酸性(pH值5)土壤中,铝毒害是制约农作物生产的主要逆境因子。铝毒通过抑制根系生长,影响作物对水分和营养物质的吸收,最终导致农作物产量下降。以大豆为试验材料,探讨铝胁迫下外源一氧化氮(NO)对铝毒害的调节作用。结果显示,不同铝浓度处理可抑制大豆根的生长及根尖伸长区细胞的伸长,且可诱发根尖丙二醛(MDA)和H_2O_2含量的升高;进一步研究结果显示,NO处理可显著缓解铝抑制的根生长及根尖伸长区细胞的伸长,且降低根尖MDA、H_2O_2含量,提升根尖抗氧化酶活性。表明NO可能通过提高根尖抗氧化能力来缓解铝胁迫对根尖伸长区细胞伸长的抑制,从而改善根系的生长。     

植物铝毒及其耐铝机制研究进展

铝毒是酸性土壤上作物生产的主要限制因子,目前有关作物铝毒害及耐铝的机理尚不十分清楚,限制了相关育种和栽培工作的开展.近几年来,世界各国针对作物的铝毒害及其耐铝机制进行了大量的研究,并取得了较大进展.作者综述了目前有关铝对植物的毒害及其耐铝机理的研究成果,并简要讨论了今后的研究方向.     

小麦耐铝性的生理生化与遗传

小麦耐铝性的生理生化与遗传中国农业大学米国华欧阳华民张福锁酸性土壤中很多单个化学障碍因素以及它们的相互作用限制着植物生长。ｐＨ＞４的酸性土壤，限制因子不是Ｈ＋浓度，而主要是过多的游离铝和交换性铝使植物发生毒害，铝毒已成为酸性土壤限制作物产量的重要因素...     

铝胁迫下豌豆根边缘细胞和根细胞壁多糖组分含量的变化

 【目的】明确根边缘细胞与根对铝敏感性差异及其与细胞壁多糖组分含量的关系。【方法】以中豌五号为材料,采用雾培法,研究铝胁迫下豌豆根边缘细胞和根细胞壁多糖组分含量的变化。【结果】在4.0 mmol?L-1AlCl3处理24 h后,边缘细胞活性显著降低,细胞活性抑制率达到了19.2%,根系相对伸长的抑制率为10.1%。无铝条件下,边缘细胞的细胞壁果胶、纤维素糖醛酸和总糖含量显著高于根段细胞壁。4.0 mmol?L-1 A1C13处理后,豌豆0～10 mm和10～20 mm根段细胞壁果胶糖醛酸含量提高,边缘细胞提高幅度尤为明显;边缘细胞果胶总糖含量显著提高,半纤维素和纤维素总糖显著降低,而2个根段细胞壁果胶、半纤维素和纤维素总糖含量提高。边缘细胞果胶、半纤维素和纤维素的铝含量显著高于0～10 mm和10～20 mm根段,0～10 mm根段铝含量高于10～20 mm,且在4.0 mmol?L-1 A1C13处理24 h后边缘细胞果胶1铝含量分别是0～10 mm、10～20 mm根段的14.4和17.4倍;同时,边缘细胞细胞壁半纤维素和纤维素多糖较果胶高,且含有相当量的铝。【结论】豌豆根边缘细胞细胞壁果胶含量显著高于2个根段,与铝含量呈显著正相关,显示果胶含量高的边缘细胞与根尖相比对铝毒更为敏感,同时,边缘细胞细胞壁多糖(包括果胶,纤维素和半纤维素)可能与铝的结合有重要作用。     

大麦耐铝毒机制的研究进展

铝离子对根系的毒害是酸性土壤中农作物生产的主要限制因子.大麦在所有禾本科农作物中对铝离子毒害最为敏感.耐铝毒性在大麦品种间存在变异,遗传分析表明在大麦第4染色体长臂上有一个主效基因(Alp)控制大麦对铝毒的抗性.笔者总结了最近几年关于大麦耐铝毒机理的研究进展,特别是大麦耐铝毒基因Alp的克隆及其功能分析,并对禾本科其它农作物中相关耐铝毒基因的研究进行了比较.     

四季豆根边缘细胞特性及铝对其活性的影响

以四季豆为研究材料,研究了四季豆根边缘细胞数目和存活率的变化及不同浓度铝对四季豆根边缘细胞的影响。结果表明:不同长度根洗脱下来的边缘细胞数目存在差异,其中10mm根的边缘细胞数目达到最大值;随着铝浓度的提高,边缘细胞的存活率明显下降;铝胁迫下短时间内(6h)边缘细胞可保持较高的活性,但6h后,边缘细胞活性迅速降低。     

Alleviation of Al Toxicity in Barley by Addition of Calcium

The potential mechanism by which Ca alleviates Al toxicity was investigated in barley seedlings. It was found that 100 Al-alone treatment inhibited barley plant growth and thereby reduced shoot height and root length, and dry weights of root, shoot and leaf; promoted Al accumulation but inhibited Ca absorption in plant tissues; and induced an increase in the activities of superoxide dismutase （SOD）, catalase （CAT）, and peroxidase （POD） and in the level of lipid peroxidation （MDA content） in leaves. Except for the increase in Ca concentration in plant tissues, treatment with 0.5 mM Ca in the absence of Al had less effect on the above-mentioned parameters, compared with the control. Addition of Ca efficiently reduced Al toxicity, which is reflected by the promotion of plant growth, reduction in Al concentration and MDA content, increase in Ca concentration and in SOD, POD, and CAT activities compared with the Al-alone-treatment; with increase in Ca level （3.0 raM）, the ameliorative effect became more dominant. This indicated that the alleviation of aluminum toxicity in barley seedlings with Ca supplementation could be associated with less absorption of Al and the enhancement of the protective ability of the cell because of increased activity of the antioxidative enzyme.     

植物根系限制重(类)金属吸收/转运的因素及其机制

当前土壤重(类)金属污染导致的农作物重(类)金属超标已成为我国居民严重关切的问题之一。在重(类)金属胁迫下,植物自身具备了相应的机制来减少其对重(类)金属的吸收富集,这些机制主要与土壤-植物根系系统中发生的一些物理、化学和生物学过程有关。本综述阐述了与植物根系相关的限制重(类)金属吸收/转运因素及其机制,主要包括:1)根系的一些分泌物能通过与重金属螯合降低其有效性,从而达到固定重金属的目的;2)在重(类)金属胁迫下,植物根系增加粗根比例,降低细根数量并减少根比表面积,从而降低与重(类)金属接触的几率并影响重(类)金属的吸收;3)水生植物根系表面形成氧化铁/锰化合物胶体,这些胶体能吸附阴阳离子,从而束缚重(类)金属;4)植物根系表面具有相应的吸附位点,具有相似性质的离子会对这些位点产生竞争,从而降低重(类)金属进入根系细胞的几率;5)细胞壁组分含有的基团可与重金属结合,从而束缚大量的重金属;6)植物根系内皮层凯氏带能阻断重(类)金属在皮层与维管柱之间的质外体运输,从而阻止重(类)金属向地上部分转运;7)具有相似性质的金属离子可对根系细胞膜上的离子通道展开竞争,这一过程影响重(类)金属的吸收;8)在细胞中游离的重(类)金属可被区隔到根系液泡中,从而减少其毒性以及向地上部分的转运;9)根系细胞膜上的一些基因的表达限制了重金属由根系向地上部分的转运。综上所述,植物主要通过减少根系与重(类)金属接触几率、吸附机制、离子竞争性吸收、以及区隔化作用等机制来降低重(类)金属的吸收和转运。但关于细胞壁组分在束缚阴离子形态存在类金属的相关机制还不清楚,尚待进一步明晰和阐明。     

茶树根系XTHs和伸展蛋白对不同浓度铝的响应

为探索铝对茶树根系生长的影响,以一年生安吉白茶扦插苗为研究材料,比较不同铝浓度处理28 d后茶树根系生长的表型差异、生长参数,以及细胞壁相关蛋白XTHs[木葡聚糖内转糖苷酶(XET)/水解酶(XEH)]和伸展蛋白(Expansins)的响应。结果表明,与无铝对照相比,加铝处理的茶树根系在表型、生长参数上均表现出了促进生长的现象,尤其是0.4、1.0 mmol·L^-1的铝处理下与对照差异显著(P<0.05),根系总长分别增加了206%和209%、根尖数分别增加了175%和166%、根系表面积分别增加了227%和286%、根系体积分别增加了246%和385%。相应地,茶树根系中CsEXPB14、CsEXLA8基因表达量在0.4 mmol·L^-1铝处理下显著(P<0.05)高于对照与4.0 mmol·L^-1铝处理组。Expansins活性也在0.4 mmol·L^-1铝浓度下最高,较不加铝处理提高了84.3%。CsXTH14基因表达量在0.4、1.0 mmol·L^-1铝浓度下较对照显著(P<0.05)上调,XET酶活性亦表现出随铝浓度升高而增加的趋势,直至4.0 mmol·L^-1的铝浓度下才受到显著抑制。XTHs和 Expansins基因表达、XET和Expansins活性与根系生长呈正相关关系,表明一定浓度的铝(≤1 mmol·L^-1)处理,可以通过诱导XTHs和Expansins基因表达上调,提高XET和Expansins活性,促进茶树根系的生长。     

油菜根尖细胞壁果胶含量及其甲基酯化程度与耐铝性的关系

以耐铝性差异显著的2个油菜基因型湘油杂3号(耐性)和赣油杂2号(敏感)为材料,研究了铝胁迫条件下根系生长情况,根尖铝含量,根尖细胞壁果胶含量及其甲基酯化程度与耐铝性的关系。结果表明,湘油杂3号的耐铝性显著高于赣油杂2号;0~5 mm根段积累的铝显著高于5~10 mm根段;距油菜根尖0~5 mm根段,敏感基因型果胶含量高于耐性基因型,且前者根尖及细胞壁对铝的积累量也显著高于后者;采用1.0 mol/L NH3.H2O预处理根尖2 h降低细胞壁果胶甲基酯化程度后,耐性和敏感基因型根尖细胞壁对铝的积累量分别下降了14.5%和19.1%。这些结果表明,细胞壁果胶含量及其甲基酯化程度可能是导致不同油菜基因型根尖及细胞壁铝含量、耐铝性差异的重要原因。     

昆明烟区育苗点烟草花叶病毒初侵染源的检测与分析

烟草花叶病毒在烟草种植上为害严重。在烟草育苗前期,对育苗基质、水源、漂盘残根、育苗棚周围植物及烟草种植区病株残体、土壤用烟草花叶病毒TAS-ELISA试剂盒检测。结果表明,在水源、漂盘残根、烟草种植区病株残体、土壤中均可检测到烟草花叶病毒,在育苗棚周边8个科的14种植物中检测到烟草花叶病毒,此类毒源可能成为苗期烟草花叶病发生蔓延的初侵染源。     

四种谷类作物次生节根群空间分布特点

为丰富根系研究领域,补充小杂粮作物根系研究空白,试验采用普通盆栽、网隔盆栽与田间土钻取根相结合的方法,研究了相对相同条件下,玉米、高粱、谷子和黍子4种谷类作物次生节根群空间分布特点。结果表明,4种谷类作物次生节根的空间分布较类似:①以根轴为圆心,4种作物从根轴向各个方位伸展的次生节根长度近似相等,均在20 cm左右;向各个方位伸展的根数亦近似相等;次生节根与种子根的夹角普遍扩大。②根轴根重垂直分布与行间根重垂直分布均符合Y=A.e-BX的锥形负指数递减模型;③将4种作物根群特点作聚类分析表明,在2.0954的距离上,玉米和高粱根系特点相近;在3.9383的距离上,谷子和黍子根系特点也相近;在5.57的距离上,4种谷类作物根系特点皆相近。     

不同决明品种（系）的耐铝毒能力研究

在铝浓度60mg／L下,对10个不同决明品种（系）进行液培。通过农艺性状、主根伸长率、株高增长率、根系电导率、根系活力和脯氨酸含量变化测定,研究不同决明牧草品系的耐铝毒能力。试验结果表明,86134R2、86134RI、86134113、2204、92985R1属于耐铝毒的决明品种（系）;34721R1、34721R2、34721F4、92985R2决明品种（系）耐铝毒能力中等;34721F7属于铝敏感决明品系。