氮源对甘蔗锰毒的效应研究

【目的】探究氮源对甘蔗锰毒的影响。【方法】采用水培试验方法研究氮源对锰毒胁迫下甘蔗幼苗黄化、锰吸收及分配和叶片光合及光合荧光特性的影响。【结果】在锰胁迫下甘蔗幼苗锰含量增加而叶片叶绿素含量（SPAD 值）显著降低。氮源影响植株对锰的吸收和幼苗黄化：氮源为硝酸盐的植株在 0.5 mmol/L 锰溶液中培养后叶片 SPAD 值显著降低、幼叶明显黄化,而锰对氮源为铵盐的植株 SPAD 值的影响不显著;锰处理后不同氮源间锰在老叶 - 新叶和叶片 - 叶鞘间的分配以及锰在细胞汁液中的分配率差异不大,但氮源为铵盐的植株锰吸收量及锰含量均显著低于氮源为硝态氮的植株;不同氮源处理间植株对锰的吸收量及锰含量的差异随着锰处理浓度（0、0.1、0.2 mmol/L）的增加而加大,叶片 SPAD 值的差异则随着处理时间（0~21 d）延长而加大。与此相似,氮源为铵盐的植株在锰处理后叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度、实际光合效率、光化学淬灭系数较高而调节性能量耗散的量子产量较低。【结论】铵态氮可以有效降低甘蔗幼苗的锰毒黄化。     

植物细胞壁对有害金属与盐分耐受性作用研究进展

非生物胁迫对植物正常生长产生影响,而植物细胞壁作为抵抗外界逆境胁迫的第一道屏障,其组分中的果胶、半纤维素、蛋白酶等参与有害金属胁迫的生理应答,果胶能通过带负电的羧基基团与金属离子结合,且通过降低果胶的甲酯化程度从而增加对金属离子的结合能力,减少金属离子向细胞壁的转运;半纤维素同样也能与金属离子结合,其中木葡聚糖在与金属离子结合起着重要作用。细胞壁同样也参与植物盐分胁迫的生理应答,细胞壁扩展蛋白基因的表达会调节植物的盐分耐受性,细胞壁的变化也会被植物所感知并调节植物耐盐性。概述了近年来细胞壁多糖和细胞壁蛋白在植物有害金属与盐分耐受性作用的相关研究进展,以期全面了解植物细胞壁在抗非生物胁迫的作用。     

一氧化氮对甘蔗锰积累的影响

近年来在广西主要的甘蔗种植区出现了土壤中锰含量过高所导致的甘蔗宿根蔗幼苗黄化问题,这严重降低了甘蔗的产量和品质,制约了甘蔗产业发展。一氧化氮（NO）是植物体内介导植物响应重金属胁迫的信号分子,在缓解重金属毒害方面起着重要作用。采用水培试验方法研究了锰胁迫下NO积累与甘蔗植株锰含量及细胞壁多糖组分的关系,旨在为揭示甘蔗锰毒耐受机制提供科学依据。结果表明,锰处理后植株锰含量显著增加,并且植株中的锰主要积累在细胞壁及其果胶组分中;0.5、1.0 mmol/L锰处理24 h,后根尖中NO的积累量显著增加。在0.5 mmol/L锰溶液中添加NO供体硝普钠（SNP,0.2 mmol/L）增加植株NO积累后,根系锰含量为1215.4 mg/kg,叶片锰含量为525.5 mg/kg,相对于对照增加了37.1%,根及叶片中的锰含量、根细胞壁及其果胶组分中的锰含量均显著增加;一氧化氮清除剂（cPTIO,0.1 mmol/L）处理后,有效减少植株NO积累,并降低了根系、根系细胞壁及细胞壁果胶组分中的锰含量,根系锰含量相较于对照降低了78.2%,根系细胞壁和细胞壁果胶的锰含量相对于对照分别降低57.4%、40.6%;与此相同,硝酸还原酶抑制剂钨酸钠（0.3 mmol/L）处理抑制了硝酸还原酶（NR）活性并降低了植株NO积累,甘蔗植株、根系细胞壁及其果胶组分中的锰含量均显著下降。虽然钨酸钠处理后根系细胞壁中的半纤维素I和半纤维素II组分含量变化不显著,但细胞壁果胶组含量、果胶甲酯酶活性以及果胶去甲酯程度显著降低,从而减少了细胞壁的锰吸附。可见,锰胁迫引起甘蔗细胞积累NO,而NO通过调控细胞壁的多糖组分及果胶甲酯化程度介导植株锰积累与分布。     

烟酰胺对甘蔗锰毒的缓解效应

本文揭示锰毒胁迫下甘蔗根分泌烟酰胺及其作用,为解决甘蔗锰毒问题提供依据。采用液质联用技术分离、鉴定甘蔗分泌物中的烟酰胺;采用水培试验方法,在培养液中添加烟酰胺研究烟酰胺对锰毒引起的甘蔗根伸长、胼胝质和活性氧积累及其相关酶活性等的影响。结果液质联用质谱图上显示,甘蔗根系分泌物中存在烟酰胺质谱峰,且锰胁迫条件下烟酰胺信号更强;锰毒胁迫下甘蔗根系伸长受阻、根系活力降低,根尖积累胼胝质,根系中过氧化氢、活性氧及丙二醛含量和超氧化歧化酶、氧化氢酶、抗坏血酸氧化物酶活性显著提高;在锰胁迫下添加于培养液中的烟酰胺显著降低或消除锰的上述影响。可见,过多的锰诱导甘蔗根系分泌烟酰胺,而烟酰胺显著抑制过多的锰对甘蔗生长及过氧化胁迫伤害。