铝胁迫诱导根系分泌异羟肟酸及其对玉米抵御铝毒害的作用

【目的】通过对铝诱导玉米根系分泌异羟肟酸的研究,为揭示玉米的耐铝机制提供理论依据。【方法】选用玉米品种郑单958和泰玉11号,采用水培方法,设置铝胁迫试验,测定它们在铝胁迫下根伸长量、根尖铝含量、根尖胼胝质含量、根系异羟肟酸的分泌量、异羟肟酸解铝毒的相关指标等,分析玉米的抗铝性、铝对根系分泌异羟肟酸的影响及异羟肟酸的解铝毒作用。【结果】与对照（不加铝）处理相比,10 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理后郑单品种幼根伸长显著受阻而根尖铝含量和根尖胼胝质积累量显著增加。根伸长量降低了47.77%,根尖铝含量和根尖胼胝质含量分别增加了226.64%和60.74%。相反,铝处理对泰玉品种幼根伸长、根尖胼胝质积累的影响不显著。虽然20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理44 h后泰玉品种根系柠檬酸分泌量比对照（不加铝）处理显著增加了41.28%,但处理24 h内2个玉米品种根系柠檬酸分泌量与对照（不加铝）处理的差异不显著,即24 h内铝不能诱导玉米根系分泌柠檬酸。而铝处理24 h后,铝能诱导泰玉根系分泌异羟肟酸（丁布和门布）,且异羟肟酸的分泌量随着铝浓度（10、15和20 μmol·L^-1）的增加和处理时间（3、6、9、12和24 h）的延长而显著增加,但铝（10、15和20 μmol·L^-1）不能诱导郑单品种根系分泌异羟肟酸。与光照条件相比,在黑暗条件下20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）诱导泰玉品种异羟肟酸的分泌量显著增加而根伸长也随之显著改善,丁布和门布的分泌量分别增加了40.81% 和72.02%,根伸长量增加了33.15%。与单独20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理相比,铝溶液中添加丁布（3 mg·L^-1）和门布（3 mg·L^-1）后玉米初生根伸长量显著增加而根尖铝含量显著降低。添加丁布和门布后,郑单品种根伸长量分别增加了14.16%和13.85%,泰玉品种分别增加了16.16%和11.33%;郑单品种根尖铝含量分别降低了39.94%和43.54%,泰玉品种分别降低了39.92%和42.10%。另一方面,20 μmol·L^-1铝（AlCl₃）处理显著增加泰玉品种根和叶片中的异羟肟酸含量。然而,铝胁迫下郑单叶片中的异羟肟酸含量显著降低。【结论】玉米对铝的抗性与异羟肟酸的分泌有关,铝诱导玉米根系分泌异羟肟酸是玉米抵御铝毒害的一种有效机制,而植株叶片中的异羟肟酸含量可能与异羟肟酸的分泌有关。     

铝胁迫诱导柱花草根系分泌柠檬酸

【目的】为揭示柱花草的耐铝机制,对铝诱导根系分泌柠檬酸进行了研究。【方法】采用水培方法,研究柱花草的耐铝性及铝对柱花草分泌柠檬酸的影响,并与紫花苜蓿进行对比。【结果】10μmol·L-1AlCl3对柱花草幼根生长的抑制不显著,而3和5μmol·L-1AlCl3处理24h后,紫花苜蓿幼根伸长明显受阻、根尖的铬天青着色明显。铝胁迫下柱花草根系分泌柠檬酸,且与铝浓度(10、20、30μmol·L-1AlCl3)和处理时间(6、12、18、24h)呈正相关,而紫花苜蓿根系无明显分泌。10μmol·L-1阴离子通道抑制剂(苯甲酰甲醛、尼氟灭酸、4,4-二异硫氰2,2-二磺酸、蒽9羧酸)显著抑制铝诱导的柱花草根系分泌柠檬酸。然而,铝处理对柱花草根尖柠檬酸合酶活性的影响不显著,蒽9羧酸处理也不改变该酶活性。【结论】根系分泌柠檬酸是柱花草抵御铝毒害的可能机制,而阴离子通道介导此分泌过程。     

铝胁迫诱导八仙花根系分泌有机酸的研究

为揭示八仙花的耐铝机制,对铝胁迫下根系分泌的有机酸进行研究。以八仙花扦插苗为试材,研究其在铝胁迫条件下根系有机酸分泌种类、耐铝能力以及影响有机酸分泌的影响因子。结果表明,在铝胁迫下八仙花根系分泌草酸,当以50μmol·L-1Al Cl3处理八仙花时,根尖的铬天青染色明显,根尖伸长生长受阻显著,草酸分泌量也显著增加。铝处理后的最初4 h,草酸分泌量随铝胁迫时间的延长而增加,但在4~24 h内草酸分泌量并未增加。在铝溶液中加入阴离子通道抑制剂PG(10μmol·L-1和20μmol·L-1)和蛋白合成抑制剂CHM(25μmol·L-1和50μmol·L-1)后显著抑制根尖分泌草酸。说明八仙花根系分泌草酸是八仙花抵御铝毒的主要机制,而阴离子通道可能介导根系分泌有机酸。     

短期铝胁迫下大豆根系分泌物的初始分泌特征

通过筛选试验,选择2个大豆(Cdycine,max L.)品种(耐性品种浙春2号和敏感品种浙春3号)作为试验材料,水培30 d后,分析大豆根系分泌物中的有机酸、氨基酸、可溶性糖等在铝胁迫下的分泌特征,并测定根系分泌物溶液的电导率和pH值.结果表明:随铝浓度的增加和铝处理时间的延长,二个大豆品种根系分泌的氨基酸、可溶性糖、化感类物质及电导率均有所增大,而柠檬酸则在铝浓度为T1(50 μmol/L Al3+)水平时达到最大分泌量,且浙春2号的分泌量远大于浙春3号;琥珀酸脱氢酶、酸性磷酸酶和pH值随铝处理时间和收集时间的影响,变化规律不一致.随分泌物收集时间的增大,各分泌物组分、酶活性、电导率和pH值普遍在收集时间为S2(6 h)时达到一个临界值,之后增长缓慢.试验结果表明柠檬酸在大豆缓解铝毒胁迫上的分泌效应,并分析大豆根系的酶类、化感物质、无机离子(H+)等在铝胁迫下的分泌特性.     

低磷胁迫对玉米自交系苗期根系分泌有机酸的影响

采用低磷和对照盆栽试验,以磷高效04419和磷低效04065玉米自交系为材料,研究二者在苗期根系分泌有机酸的差异.结果表明,在低磷和对照2种磷水平下,04419和04065根系分泌的有机酸种类随叶期而增加,4～8叶期二者根系分泌的主要有机酸是:草酸、丁二酸、柠檬酸、苹果酸和乙酸;草酸是二者根系分泌的最主要有机酸.低磷胁迫下,04419根系在4叶期草酸和柠檬酸的分泌量、在5～6叶期苹果酸和草酸的分泌量、在7叶期苹果酸的分泌量、在8叶期乙酸和柠檬酸的分泌量较04065明显增多,因而04419根系分泌有机酸总量明显高于04065.可见,低磷条件下,04419和04065根系分泌有机酸总量的能力在一定程度上与其耐低磷能力的大小相关.     

低磷胁迫对玉米自交系苗期根系分泌有机酸的影响

采用低磷和对照盆栽试验,以磷高效04419和磷低效04065玉米自交系为材料,研究二者在苗期根系分泌有机酸的差异。结果表明,在低磷和对照2种磷水平下,04419和04065根系分泌的有机酸种类随叶期而增加,4～8叶期二者根系分泌的主要有机酸是：草酸、丁二酸、柠檬酸、苹果酸和乙酸;草酸是二者根系分泌的最主要有机酸。低磷胁迫下,04419根系在4叶期草酸和柠檬酸的分泌量、在5～6叶期苹果酸和草酸的分泌量、在7叶期苹果酸的分泌量、在8叶期乙酸和柠檬酸的分泌量较04065明显增多,因而04419根系分泌有机酸总量明显高于04065。可见,低磷条件下,04419和04065根系分泌有机酸总量的能力在一定程度上与其耐低磷能力的大小相关。     

铝诱导植物根系有机酸分泌的调控机理研究进展

对铝诱导的植物根系有机酸分泌种类、分泌模式及其调控机理的研究进行了综述,并指出了今后的研究方向。     

不同氮效率基因型玉米根系对低铁胁迫的响应

[目的]揭示不同基因型玉米根系对低铁胁迫的响应,为玉米铁营养研究提供理论依据。[方法]采用营养液培养的方法,研究2种不同氮效率的玉米基因型(ZD958和XY335)在低铁(5μmol/L)和高铁(200μmol/L)条件下生物量累积和分配、根系形态和养分吸收的变化。[结果]低铁胁迫下,2种基因型玉米的苗干重、根干重、总根长、根体积和根表面积均有不同程度的降低,ZD958的苗干重、根干重、根体积、根表面积比XY335分别高45.00%、28.33%、21.27%、16.41%,但2个品种在低铁处理下根质量比与平均根直径明显增加;在低铁胁迫下,ZD958的氮累积量、磷累积量、钾累积量和铁累积量比XY335分别高36.80%、48.12%、45.08%和47.19%。[结论]氮低效的玉米基因型ZD958较氮高效玉米基因型XY335对低铁胁迫更为敏感。     

铝胁迫下大豆根系柠檬酸的分泌研究

以大豆耐铝基因型"吉林70"为材料,采用液体培养的方法研究了铝胁迫下大豆根系柠檬酸分泌规律。结果表明:铝胁迫可使大豆根系分泌柠檬酸以抵抗铝的毒害,且柠檬酸的大量分泌是在铝胁迫6 h之后,说明其分泌方式应属于模式Ⅱ;分根试验表明,在同一株大豆幼苗中,铝只毒害与其接触的根,而对其他根基本不产生毒害。     

不同基因型玉米根系对铝胁迫反应的差异研究

采用营养液培养方法，研究了对酸性土壤反应不同的玉米基因型根系对铝毒胁迫反应的差异。耐铝基因型具有苏木精着色程度较低、种子根相对伸长率和TTC相对还原强度以及根系相对生物量较高的共同特点。种子根相对伸长率、苏木精染色指数及根系TTC相对还原强度与植株的耐铝性具有显著的相关性。     

玉米／花生混作对玉米铁载体的分泌和花生铁营养的影响

采用土培－水培联合体系培养研究了混作对玉米铁载体的分泌和花生铁营养的影响。向营养液中供给难溶性的氢氧化铁后,在不同的时间内测定加入氢氧化铁后混作玉米铁载体的分泌数量和花生新叶中活性铁的含量。结果表明,在６￣１５ｄ中,混作玉米铁载体的分泌量高于单作玉米;花生新叶活性铁含量在加入难溶性氢氧化铁后第３ｄ时,单作、混作花生新叶活性铁含量无明显的差异,而至第９ｄ、第１５ｄ时,单作花生活性铁含量低于混作花生。     

Ca2+信号参与铝诱导黑麦根系分泌有机酸的调控

【目的】揭示铝诱导根系分泌有机酸的机制,探讨胞质钙信号对铝诱导黑麦根系分泌有机酸的调控作用。【方法】采用药理学研究方法和激光共聚焦扫描显微技术探讨铝胁迫下根尖胞质游离钙离子浓度（[Ca2+]cyt）及其与有机酸分泌的关系。【结果】铝不仅诱导黑麦根系分泌柠檬酸和苹果酸,而且使根尖细胞Ca2+的荧光强度增强、波动加剧。铝引起的根尖细胞Ca2+荧光强度的变化在受Ca2+通道抑制剂异搏定、胞内Ca2+ 通道阻断剂辽红干扰后,显著减少了铝诱导的有机酸分泌。铝诱导的根尖[Ca2+]cyt的升高及有机酸分泌还受CaM阻断剂三氟拉嗪的干扰和抑制。钙螯合剂EGTA处理不仅减弱了铝诱导的Ca2+荧光信号、加大了Ca2+信号的波动幅度,而且显著抑制铝诱导的柠檬酸分泌。此外,在铝胁迫下,根系有机酸分泌受阴离子通道抑制剂尼氟灭酸的抑制。【结论】根尖[Ca2+]cyt可能是介导铝诱导黑麦根系分泌有机酸的胞内信号因子,而质膜上的阴离子通道可能是铝诱导的钙信号传导途径中的下游效应器。     

菜用大豆在铝诱导下的柠檬酸分泌及铝积累特性

以2个耐酸铝不同的菜用大豆品种为材料，研究了不同苗龄大豆在铝诱导下的有机酸分泌及根部铝积累特性。结果表明，耐酸铝大豆品种的15d幼苗明显比敏感品种分泌更多的柠檬酸，但10和20d的幼苗分泌的有机酸却少于敏感品种，5d的大豆幼苗在15μmol/L铝处理下，耐性品种根尖铝含量明显低于敏感品种，但在50μmol/L铝处理下20d苗龄的大豆耐性品种的主根根尖明显比敏感品种积累更多的侣。这些结果表明品种间铝诱导的柠檬酸分泌和铝积累模式存在差异，因此，只是在某些特定生育阶段柠檬酸分泌与耐酸铝性存在相关性。     

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、1 000 μmol·L-1 Al3+ 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.     

玉米根系活力与耐铝性的关系

铝胁迫可提高耐铝自交系根系还原力,而铝敏感自交系TTC还原强度则显著下降,表明自交系根系TTC相对还原强度与耐铝性具有很好的一致性。耐铝自交系根系活跃吸收面积,尤其是根系活跃吸收面积占总吸收面积的比例相对较高。铝胁迫可维持或略提高铝自交系根系氧化力,而敏感自交系根系氧化力则有所下降,说明耐铝自交系在铝胁迫下仍可维持较高的呼吸代谢活性。铝胁迫可造成玉米自交系伤流量减少,且敏感自交系降幅较大。     

铝毒和低磷胁迫对水稻幼苗生长·根系有机酸分泌的影响

[目的]为明确低磷、铝毒单独及复合胁迫下,不同水稻品种生理响应的差异。[方法]采用营养液培养试验,以秀水132(耐铝型)和甬优8号(铝敏感型)为材料,研究了各胁迫下幼苗干物质积累、光合能力和根系有机酸分泌量。[结果]低磷、铝毒胁迫下根系和地上部干重、叶绿素含量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著下降。低磷铝毒复合胁迫下幼苗干重及光合参数值均显著低于单一胁迫处理;酒石酸、苹果酸、柠檬酸和乙酸是根系各处理下分泌的主要有机酸。低磷、铝毒胁迫下根系乙酸、苹果酸和柠檬酸分泌量增加,复合胁迫时根系3种有机酸的分泌量高于单一胁迫处理。低磷、铝毒胁迫下水稻幼苗干重、光合能力及根系有机酸分泌存在显著的基因型差异。各胁迫下甬优8号植株干重和光合参数的下降幅度高于秀水132,而秀水132根系有机酸分泌量的增幅大于甬优8号。[结论]低磷铝毒复合胁迫引发水稻幼苗更严重的生理代谢抑制,以甬优8号表现更明显;复合胁迫下根系有机酸分泌量高于单一胁迫,以秀水132增幅更大。     

铝对玉米幼苗生长和硝酸还原酶活性的影响

对于生长在Ａｌ２（ＳＯ４）３１００μｍｏｌ／Ｌ氮素营养液中的两个玉米品种（ＳＣ７０４和ＶＡ３５）的根系和叶片的ＮＡＤＨ－硝酸还原酶（ＥＣ１．６．６．１）和ＮＡＤ（Ｐ）Ｈ－硝酸还原酶（ＥＣ１．６．６．２）活性测定的结果表明：铝的存在阻碍了玉米根系和叶片的生长,降低了营养液的ｐＨ值和叶片的ＮＡＤＨ－及ＮＡＤ（ｐ）Ｈ－硝酸还原酶活性（酶活性降低的程度ＳＣ８０４低于ＶＡ３５）,增加了根系的ＮＡＤＨ－和ＮＡ     

铝胁迫对海南花生根系的研究初报

采用水培方法．研究不同A13＋浓度处理对海南省本地农家种花生的根系生长、性状指标和生物量的影响。结果表明：（1）50μmol／LAl^3＋处理下的本地种花生的根长显著短于0μmol／LAl^3＋处理下的根长,100μmol／LAl^3＋处理下本地种花生根系生长发育受到严重抑制．（2）100μmol／LAl^3＋处理下．本地种花生株高和基茎直径显著小于0μmol／LAl^3＋处理下的株高和基茎直径,150μmol／LAl^3＋处理下本地种花生的分枝数显著低于0μmol／LAl^3＋处理下的分枝数。（3）200μmol／LAl^3＋处理下本地种花生的茎鲜重、茎干重、叶鲜重和叶干重显著低于0μmol／LAl^3＋处理下茎鲜重、茎干重、叶鲜重和叶干重。综合可知海南省本地种花生对铝较敏感,其根系生长发育相对于耐铝品种更容易受到铝毒害的影响。     

3种野生蓼科植物对铝胁迫的生理响应

用水培法,设置0、25、50、100、400 btmol/L 5种AICl3浓度处理,研究了3种野生蓼科植物酸模叶蓼、杠板归和辣蓼对铝胁迫的生理响应.结果表明:3种蓼科植物相对根系伸长率都随A1C13浓度的增加呈递减的趋势,但A1C13对杠板归根伸长的抑制程度要明显高于酸模叶蓼和辣蓼,表明酸模叶蓼和辣蓼的耐铝性显著高于...     

铝胁迫对芝麻种子萌发和根系生长的影响

以优选黑芝麻、豫芝8号和韩国巨芝为材料,研究不同浓度铝处理对芝麻种子萌发和根系生长的影响.结果表明:3个品种种子萌发均对铝胁迫不敏感,高浓度铝处理(1 000、5 0000μmol/L)时,会对2个白芝麻品种的前期萌发产生一定抑制作用;铝浓度达50μmol/L以上即对黑芝麻和韩国巨芝的种子活力产生极显著的抑制作用;而低浓度铝(50、100μmoL/L)处理提高了豫芝8号种子的幼苗鲜重和活力指数,高浓度的铝(1 000、5 000μmol/L)处理的效果相反;铝浓度达50μmol/L时,对3个品种的主根伸长产生显著抑制,铝浓度达10 μmol/L时,3个品种侧根伸长即显著受到抑制但对侧根数目的影响较小.从铝对3个芝麻品种种子活力指数影响来看,豫芝8号的耐铝性最强.