玉米耐铝性研究——Ⅰ.玉米苗期的耐铝性筛选

在以三种不同铝浓度(3.375、6.750,10.125ppm)对6个常规玉米品种进行耐铝性鉴定的基础上,选择根长标准差最大的6.750ppm铝浓度对20个玉米品种或自交系进行了耐铝性筛选,其中3个品种为耐铝性品种,13个品种为半耐铝性品种,4个品种为铝敏感品种。     

地上部生长性状指标在小麦耐铝性筛选中的应用

在大容积溶液培养和小盆钵土培试验中采用地上部生长性状和根系生长性状指标对小麦基因型进行了耐铝性筛选.结果表明,供试的24个基因型的耐铝性存在极显著的差异.无论是相同或不同的筛选方法,地上部耐性指数如相对株高和相对地上部干重与根系耐性指数如相对根长和相对根系干重均呈极显著的正相关.根系耐性指数的SD、CV及分布范围较大,区分不同基因型耐铝性差异的灵敏度较高.地上部耐性指数的SD、CV及分布范围较小,反映基因型间耐铝性差异的灵敏度相对较低,但地上部也可作为可靠的耐铝性筛选指标.地上部生长性状指标尤其是株高不仅测定快速、容易,而且可以无损伤地测定而不影响后续研究的进行,可用于大规模的种质筛选或育种项目中.所采用的2种筛选方法能克服传统筛选方法如小体积溶液培养、土培和田间试验的繁琐、费时和筛选效率低的缺点,具有快速简便,一次可筛选较多样本,且条件易于控制等优点,因而大大地提高了筛选的可靠性和筛选效率.     

蛇莓对铝胁迫的生理响应

[目的]揭示铝毒和植物之间的关系,为筛选抗铝性强的野生植物提供理论基础。[方法]用0、50、200、400、800mg/L的铝溶液处理沙培条件下的野生蛇莓,研究蛇莓对铝胁迫的生理生化响应。[结果]0～200mg/L铝时,叶绿素含量升高,铝浓度继续升高,叶绿素含量显著降低。同一浓度时蛇莓叶绿素含量随铝处理时间延长而下降。随着铝浓度升高和处理时间延长,蛇莓MDA和游离脯氨酸含量持续上升。随着铝浓度升高,蛇莓根电导率先降低后升高。随着铝浓度升高或处理时间延长,蛇莓根系活力逐渐降低,处理60d时,50mg/L铝处理的根系活力与对照的差异显著。[结论]铝浓度和处理时间对蛇莓生理生化特性都有显著影响。随着铝浓度升高,蛇莓MDA、Pro含量显著升高,叶绿素含量先升高后降低,根电导率先降低后升高。     

铝胁迫对蚕豆幼苗生理的影响

[目的]探讨铝胁迫对蚕豆幼苗生理的影响,为揭示铝毒害植物机理提供依据。[方法]用10、50、100、250、500、1000 mg/L浓度的铝溶液处理蚕豆种子,研究铝胁迫对蚕豆种子萌发及幼苗生理的影响。[结果]低浓度铝处理对蚕豆种子萌发、幼苗生长、根系生长均有一定的促进作用,株高和鲜重增加,根系活力增强,可溶性蛋白含量增加;高浓度铝胁迫对蚕豆生长的抑制作用较为明显。低浓度铝处理丙二醛含量变化很小,其他处理丙二醛含量逐渐升高。叶绿素含量随铝浓度的增加而直线下降。高浓度铝胁迫过氧化物酶含量比对照增加较多,1000mg/L铝处理是对照的2.3倍。[结论]铝胁迫对蚕豆生长的影响有两面性,低浓度时起促进作用,高浓度时有较明显的抑制作用。     

氧化铝对红壤正、负电荷的影响

用人工合成氧化铝包被土壤的方法研究了氧化铝(三水铝石)对红壤地区五种土壤的电荷性质的影响.结果发现,土壤包被氧化铝后正电荷有不同程度的增加,但其增加量随pH的升高而减少,pH7左右时几乎为零.人工氧化铝对负电荷的影响因土而异.带负电荷少的砖红壤包铝后在pH<7范围内负电荷稍有减少;带负电荷多的黄壤和红壤包铝后在低pH时负电荷明显减少,而高pH时负电荷明显增大;另外两个赤红壤包铝后负电荷也有类似的变化趋势,但变幅较小.四种土壤的负电荷由减小转变到增大时转变点的pH值各土不同,在pH3.6-6.2之间.包铝后土壤净电荷的变化趋势与该土壤的负电荷相似.包铝后土壤的ZPNC都有所升高,升高的幅度因土而异,在0.4-1pH单位之间.     

外源有机酸缓解水稻幼苗根系铝毒的生理机制

以4种杂交水稻品种为材料,进行溶液培养,测定了不同Al胁迫处理下发芽期幼苗的根长、根重、根电导率以及根系线粒体中重要的活性氧清除酶POD、CAT和APX的变化,研究了水稻幼苗对外源有机酸和Al毒响应的生理机制。结果表明:1.5mmol/L Al胁迫下水稻幼苗根系受到轻微伤害,同时POD和APX活性明显增加,CAT活性变化不大;而添加有机酸后,Al胁迫得到明显缓解,其中琥珀酸的缓解效果最为明显,柠檬酸、苹果酸、柠檬酸 琥珀酸的效果表现出品种的特异性;且加入外源有机酸后,POD和APX活性呈下降趋势,CAT的活性变化相对较小。表明Al胁迫引起水稻根细胞线粒体中活性氧代谢平衡发生变化,而有机酸的加入调节了Al胁迫下根系细胞线粒体中活性氧清除酶的活性,从而缓解了发芽期水稻幼苗的Al毒。     

Quantification of Aluminum-Induced Changes in Wheat Root Architecture by X-ray Microcomputed Tomography

Root architectural traits are of fundamental importance for plant performance, especially under unfavorable soil conditions. This study examined the effect of aluminum (Al) toxicity in different growing media (nutrient solutions and soil) on root architecture of two wheat (Triticum aestivum L.) cultivars with different Al tolerances. Seedlings were grown in acidic and limed soil and in two contrasting nutrient solutions. Root systems of soil-grown plants were scanned using x-ray microcomputed tomography (µCT) while that of nutrient solution–grown plants were assesses using WinRhizo, 3 and 5 days after planting (DAP), respectively. Aluminum caused significant reduction of all examined root traits (number of seminal roots, root length, length of the longest seminal root, root surface area, and root volume). Growth in acidic soil caused significant reduction in root length, length of the longest seminal root, and root surface area at 5 DAP. Soil-grown plants produced a larger root system compared to plants grown in nutrient solutions. Aluminum toxicity–induced differences of root traits were also found between different nutrient solutions. Beside the well-known reduction of root length, Al toxicity had a profound effect on other root architectural traits. X-ray µCT has revealed root architectural changes under specific conditions of acidic, Al-toxic soil. Differences obtained in Al-induced effects on root architecture between different nutrient solutions as well as between different growing systems emphasize the need for further study of root architecture, especially under specific conditions of Al toxicity in acidic soils.     

外源有机酸对荞麦幼苗铝毒害的缓解效应

研究了外源有机酸对荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)幼苗铝毒害的缓解效应，结果表明，0.4 mmol·L^-1的铝溶液能够显著抑制荞麦根的伸长，降低根系活力，增加叶细胞电解质渗漏率和丙二醛含量。铝溶液中加入不同浓度（0.2、0.4、0.8和1.2 mmol·L^-1）的草酸、柠檬酸或苹果酸后，以上伤害均减轻。用羊毛铬青R比色法检测表明，外源有机酸可以降低植物体各部位铝的含量。推测外源有机酸通过络合作用可以减少了根际和植物体内的铝数量，以达缓解铝毒害的目的。     

大豆耐铝毒候选基因GmSTOP1的克隆与表达分析

酸性土壤中的铝毒害是限制作物生长和产量的主要因素之一。拟南芥中的At STOP1(Arabidopsis thaliana sensitive to proton rhizotoxicity 1)是一个调控多种铝毒耐受机制相关基因表达的转录因子,在拟南芥耐铝毒中发挥重要作用。为研究大豆中STOP1-like基因的表达特性,本研究利用RT-PCR从耐铝毒大豆品种科丰1号中克隆了一个位于第16染色体的STOP1-like基因,命名为Gm STOP1。该基因的编码区(coding DNA sequence,CDS)序列长度为1566 bp,编码521个氨基酸。在Gm STOP1起始密码子上游1500 bp的核苷酸序列区间预测到多种顺式作用元件,包括与激素、热、逆境响应等相关的应答元件,如ABRE、HSE、TC-rich重复序列等。蛋白质结构预测表明Gm STOP1不具有跨膜结构和信号肽,含有4个保守的Cys-2-His-2锌指蛋白结构域。系统进化分析显示Gm STOP1与菜豆(Phaseolus vulgaris)中的STOP1-like蛋白亲缘关系较近。亚细胞定位结果显示Gm STOP1定位于细胞核,说明Gm STOP1蛋白可能在细胞核中发挥其功能。Gm STOP1基因在种子中的相对表达量最高,在根、茎尖分生组织、茎、叶、花、荚等多种组织中也均有表达。用25μmol L–1 Al Cl3溶液处理大豆幼苗,Gm STOP1基因在根中上调表达,24 h达到最高相对表达量,约为对照(0μmol L–1 Al Cl3)的9.2倍,表明该基因的表达受铝离子的诱导。此外,ABA、Na Cl和PEG等胁迫也能诱导大豆根和叶中Gm STOP1基因的上调表达。由此推测Gm STOP1基因可能参与大豆对铝毒、高盐和渗透等非生物胁迫的应答过程。     

铝对小麦根细胞质膜ATP酶活性和膜脂组成的影响

 铝胁迫下 ,耐铝性不同的两个小麦品种 ( Altas66,耐铝 ;Scout66,铝敏感 )根细胞质膜 H+ - ATP酶或 Ca2 + -ATP酶活性变化趋势相似。 2 0 μmol/ L 和 10 0 μmol/ L 铝处理 5 d,质膜 Ca2 + - ATP酶活性明显下降 ;H+ - ATP酶活性在 2 0 μmol/ L 铝处理时上升 ,10 0 μmol/ L 铝时下降。质膜磷脂含量下降 ,糖脂含量上升 ,但铝敏感的 Scout66磷脂 /糖脂比值下降较耐铝的 Altas66显著。 2 0和 10 0 μm ol/ L 铝处理后 ,Scout66的亚麻酸含量和脂肪酸不饱和指数明显下降 ,Altas66的脂肪酸不饱和指数则稍有上升