硼对豌豆根尖铝毒的影响

研究了B(0、 100、 1000μmol/L)对豌豆根尖Al和胼胝质含量的影响,以揭示B是否能减轻Al胁迫.发现:Al浓度100 μmol/L时,浓度100 μmol/L B处理的根苏木精染色颜色较不加B处理浅.Al浓度100 μmol/L和500μmol/L时,100μmol/L B处理的豌豆0～0.5 cm和0.5～1 cm根段的Al含量均比未加B处理有明显降低的趋势;高B处理(1000 μmol/L)均引起根段的Al含量高于不加B处理.Al浓度100 μmol/L时,加B处理后豌豆0～0.5 cm根段胼胝质含量显著低于不加B处理.结果表明:适量B可以减轻豌豆根尖Al毒.     

蒙山茶园土壤组分对铝吸附解吸热力学特征的影响

采用间歇法和振荡平衡法,通过实验室模拟,研究了蒙山茶园土壤(紫色土和黄壤)原土及各粒级组分对铝吸附解吸的热力学特征,并分析土壤有机质、游离氧化铁和CEC对其吸附解吸的影响。结果表明:(1)不同土壤原土及各粒级组分对铝的吸附量都随铝离子浓度的增大而增加,且各粒级土壤对铝的吸附量不同,表现为土壤颗粒比表面越大,有机质、游离氧化铁和CEC越高,其吸附量越大。紫色土原土及各粒级组分对铝的等温吸附过程用Freundlich方程描述最佳,说明紫色土对铝的吸附是多层吸附;而黄壤原土及各粒级组分对铝的等温吸附过程则用Langmuir方程描述最佳,说明黄壤对铝的吸附以单层吸附为主。(2)紫色土原土及各粒级组分对铝的解吸率表现出以下关系:粗砂粒原土细砂粒粉粒粘粒,黄壤原土及各粒级组分对铝的解吸率则表现出以下关系:细砂粒粗砂粒原土粉粒粘粒,两者解吸率的大小关系均与其有机质及游离氧化铁相反,表明两种土壤的原土及各粒级组分中有机质和游离氧化铁越高,其专性吸附率就越高,从而解吸率越小,说明土壤有机质和游离氧化铁影响土壤对铝的固持能力。(3)土壤最大吸附量与有机质、游离氧化铁含量和CEC都表现出显著或极显著的正相关关系,而其最大解吸率也均与有机质、游离氧化铁含量和CEC表现出显著或极显著的负相关关系。     

豌豆不同耐铝品种根尖细胞壁果胶及其甲基酯化度的差异

【目的】研究豌豆不同品种耐铝性和根尖根段耐铝性与果胶及其甲基酯化间的关系,为进一步揭示植物耐铝机理以及耐铝性状的遗传改良提供依据。【方法】以豌豆品种Hyogo和Alaska为试验材料,采用Hoagland培养方式,测定了不同品种不同根段果胶含量、 果胶甲基酯化度和果胶甲酯酶活性,研究了其差异及原因。【结果】在15和30 μmol/L铝浓度胁迫条件下,豌豆品种Alaska根相对伸长率均显著高于品种Hyogo,同时有根尖0~5 mm和5~10 mm段有更少的胼胝质生成和累积,在30 μmol/L浓度下不同根段间均达到显著差异,同时品种Hyogo根尖0~2.5 mm和2.5~5.0 mm段铝含量均显著高于品种Alaska,说明品种Alaska和品种Hyogo间存在耐铝性差异,其中品种Alaska耐铝性高于品种Hyogo,即品种Hyogo为铝敏感品种,品种Alaska是耐铝品种。比较两者不同根段(0~2.5 mm、 2.5~5.0 mm和5.0~10.0 mm)的铝含量与果胶含量、 果胶甲基酯化度、 PME活性间的关系,发现耐铝品种不同根段中的铝含量均小于敏感品种,并且在0~2.5 mm和2.5~5.0 mm段间达到显著性差异; 根尖不同根段果胶糖醛酸含量大小依次为0~2.5＞2.5~5.0＞5.0~10.0 mm,耐铝品种Alaska根尖细胞壁果胶和未甲酯化果胶含量均显著低于Hyogo,并且0~2.5 mm根段差异最大。根尖不同根段果胶甲基酯化度从根尖向上逐渐降低,并且耐铝品种Alaska高于铝敏感品种Hyogo,其中0~2.5 mm段间的差异达到显著水平;在对两个品种果胶甲基酯化酶(PME)活性进一步分析发现,PME活性大小依次为0~2.5＞2.5~5.0＞5.0~10.0 mm,两品种0~2.5 mm和2.5~5.0 mm根段间均达到显著差异。【结论】铝敏感品种Hyogo在0~2.5 mm和2.5~5.0 mm根段具有较高 PME活性和较低果胶甲基酯化程度。豌豆根尖果胶含量和甲基酯化度尤其是0~2.5 mm根段是豌豆耐铝性差异的重要原因;Alaska根尖细胞壁的果胶含量低和果胶甲基酯化度高(尤其是0~2.5 mm段)是其耐铝的重要机制。     

小麦根尖细胞壁对铝的吸附/解吸特性及其与耐铝性的关系

研究了耐铝性明显差异的2个小麦基因型西矮麦1号(耐性)和辐84系(敏感)根系对铝毒胁迫的反应与根尖细胞壁组分以及细胞壁对铝的吸附和解吸的关系。结果表明,30mol/L.AlCl3可迅速抑制小麦根系伸长,但对辐84系根系伸长的抑制更为明显,且小麦根系相对伸长率随着铝浓度的提高而急剧降低。在30mol/L.AlCl3处理24h后,西矮麦1号根系伸长的抑制率为33.3%,而辐84系根系伸长的抑制率高达70.9%。小麦距根尖0～10.mm根段的铝含量和细胞壁中果胶糖醛酸含量显著高于10～20.mm根段,且前者对铝的累积吸附量明显大于后者;在0～10.mm根段,敏感基因型果胶含量高于耐性基因型,其根尖含铝量及根尖细胞壁对铝的吸附量都要大于后者。采用1.0.mol/L.NH3.H2O对细胞壁预处理2.h降低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累积吸附量分别降低了17.1%和20.9%,但对铝的累积解吸率没有影响。由此可见,小麦根尖是铝毒的主要位点,细胞壁果胶含量和果胶甲基酯化程度可能是导致不同小麦基因型根尖细胞壁对铝吸附量、铝积累量的差异及其对铝毒胁迫反应的差异的重要原因。     

土壤硼吸附热及温度对硼滞后解吸特性影响的研究

对棕红壤（９７０１）、黄棕壤（９７０２）和灰潮土（９７０３）在２５℃和４０℃条件下,硼吸附－解吸特性,土壤硼吸附热以及温度对土壤滞后解吸的影响进行了研究。结果表明,９７０１、９７０２和９７０３号土壤硼的吸附热分别为－１５．４、－１５．６和－２２．６ｋＪ／ｍｏｌ,处于化学吸附热的范围,从热力学上证明了硼在土壤上专性吸附的存在。与２５℃相比,４０℃时土壤硼滞后解吸得到加强。与此相应,施入土壤中的外源硼     

铝胁迫下硝普钠对黑麦和小麦根尖细胞壁铝吸附的影响

用一氧化氮供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)处理铝胁迫下的黑麦和小麦幼苗,探讨铝胁迫和铝胁迫下外源NO对黑麦和小麦根尖细胞壁铝吸附的影响。结果表明:铝显著抑制黑麦和小麦根的伸长生长,小麦受抑制更为严重;SNP处理可缓解铝对黑麦和小麦根伸长生长的抑制作用,1 mmol/L SNP处理最有效。小麦根尖对铝的吸附量和吸附速率显著高于黑麦的,1 mmol/L SNP处理显著降低小麦和黑麦细胞壁对铝的吸附量,使根尖铝含量显著下降。铝与根尖细胞壁的结合是导致植物铝毒害的重要原因,而降低根尖细胞壁对铝的吸附是外源NO缓解铝毒害的重要机制。     

川西山地黄壤组分对氟的吸附-解吸特征研究

以川西山地黄壤为例,采用选择溶解和模拟试验方法,研究黄壤各组分对F-的吸附与解吸特性。结果表明:黄壤各组分对F-的吸附可分为快速和慢速两个阶段,去除土壤相关组分后,平衡时间缩短,平均吸附速率变大,最大吸附量显著下降。随着初始浓度增大,吸附量呈增加趋势,吸附平衡液pH值上升。与未去除组分相比,经处理的样品对F-的吸附量均有一定程度的降低,其降低量由小到大的顺序为去无定形氧化铁/铝>去有机质>去游离氧化铁/铝。Langmuir、Freundlich、Temkin方程均可较好的拟合样品对F-的吸附,以Langmuir方程最佳。黄壤吸附的F-可为0.02 mol L-1的KCl大部分解吸,去除土壤组分后,黄壤对氟的专性吸附降低,缓冲能力减弱,解吸率增大,解吸率大小顺序为去游离氧化铁/铝>去有机质>去无定形氧化铁/铝>原土,显示了土壤各组分在F-吸附中的重要性差异。     

硼在土壤中的吸附-解吸及其对植物吸收硼的影响

本文对湖北省几种主要旱地土壤进行了硼的吸附－解吸实验,同时对这些土壤上油菜幼苗吸收硼进行了试验,并用Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ和Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附方程对实验结果进行了拟合。从中发现,一些土壤硼的解吸存在着明显的滞后解吸现象,这种现象可用滞后系数来定性描述。     

土壤不同粒径组分对菲的吸附解吸行为的研究

有机污染物在土壤环境中的行为主要取决于它们与土壤不同组分之间的相互作用,土壤不同粒径组分中有机质的含量和结构特征以及矿物组成不同,它们对有机污染物的环境行为影响也不同。本研究用物理方法将两种不同类型土壤水稻土(SEBC-07)和红壤(SEBC-13)分成粒径大小不同的土壤组分(<2μm、2~20μm、20~54μm、54~105μm、105~280μm、>280μm),研究了它们对菲的吸附解吸行为。SEBC-07土样不同粒径组分对菲的吸附容量(Kf)从大到小顺序为:2~20μm、20~54μm、54~105μm、<2μm、>105μm;SEBC-13土样不同粒径组分的Kf值从大到小顺序为:20~54μm、<2μm、2~20μm、54~105μm、105~280μm、>280μm。除<2μm和20~54μm的粒径组分外,有机质含量较高的水稻土不同粒径组分对菲的吸附容量都明显高于有机质含量较低的红壤。两种土壤20~54μm组分的Koc值都最大,然后向粒径增大和减小的方向都逐渐降低。不同粒径组分的Kf和Koc值与它们的理化性质(有机碳含量、比表面积)都没有显著的相关性。两种土壤的不同粒径组分对菲的解吸都有不同程度的滞后现象。     

硼的吸附-解吸对土壤表面性质的影响

对三种不同类型土壤———棕红壤、黄棕壤、灰潮土在特定条件下的电荷零点(PZC) :ck—PZC(无硼 )、ads—PZC(硼吸附 )和des—PZC(硼解吸 )的研究发现 ,棕红壤和黄棕壤的ads—PZC与其ck—PZC相比 ,都有较为明显的下降。灰潮土 ,由于本身碳酸盐的缓冲作用 ,其ads—PZC与ck—PZC几乎相等。在硼吸附发生后 ,3种供试土壤的des—PZC较之它们的ads—PZC ,改变甚小 ,但这时灰潮土却保持强劲吸附电位离子的趋势 ,其吸附H 离子数量是棕红壤和黄棕壤的 2倍 ,表明在灰潮土上 ,原先被土壤胶体吸附的硼这时才显示利于电位离子的吸附。研究还表明 ,硼在酸性土壤中的吸附会引起 1 0倍量的质子的吸附     

铝对小麦根尖细胞壁过氧化物酶活性和过氧化氢含量的影响

以2个小麦基因型鉴-864(耐性)和扬麦5号(敏感)为材料,采用溶液培养方法研究了铝胁迫下小麦根系伸长、根尖铝含量、根尖细胞壁过氧化物酶活性和H2O2含量的变化。结果表明,随着铝浓度的提高,小麦根系伸长受铝抑制程度加剧,根尖铝含量也明显升高;但敏感基因型根尖铝含量较高,根系伸长受抑程度更为明显。在铝胁迫下,2个小麦基因型根尖可溶态愈创木酚过氧化物酶(GPX)和松柏醇过氧化物酶(CAPX)活性没有显著变化,细胞壁离子键结合态GPX和CAPX的活性则随着铝浓度的提高而显著升高,H2O2含量也呈现类似的趋势;而敏感基因型过氧化物酶活性升高和H2O2积累更为明显。因此,铝胁迫下,小麦敏感基因型根尖细胞壁离子键结合态GPX和CAPX活性升高而引起H2O2积累,促进根系木质化和细胞壁氧化交联,导致根细胞壁刚性提高而伸展能力降低,是其根系伸长受到严重抑制的原因。     

铝胁迫下植物根尖细胞壁组成物质变化抑制根伸长的生理机制研究

根伸长受抑制是植物受铝毒害的主要症状,铝诱导的细胞壁组成物质的变化是其主要原因。本文主要对铝胁迫下植物根尖细胞壁组成物质如木质素、 胼胝质、 纤维素、 半纤维素、 果胶、 细胞壁多糖蛋白及相关代谢酶类在铝胁迫下的变化对根伸长的影响及生理机理的研究进展进行了综述,明确了铝胁迫诱导的植物根尖细胞壁组成物质含量、 比例及结构的变化导致细胞壁刚性降低,从而抑制细胞伸长,最终抑制根伸长。本文还指出,鉴于缺乏对同一植物甚至同一个种类的植物根尖细胞壁各主要组成物质铝胁迫下变化的系统研究,不能对造成该植物根伸长受抑制的原因做出全面合理的解释,所以今后应侧重于铝胁迫下各细胞壁组分变化在抑制根伸长中的贡献率的研究,尤其要针对主要粮食作物进行系统研究,以有效解决铝胁迫造成的产质量降低。     

Anatomical responses of root tips to boron deficiency II. Effect of boron deficiency on the cellular growth and development in root tips

Changes induced in the tissue structure and the cellular patterns of young tomato root tips by the absence of boron in the nutrient solution were investigated.

Boron deficiency caused primarily the inhibition of cell division and cell elongation in root apices, and the cells of boron-deficient root tips were fully vacuolated. The cell wall in the apical region was thickened by boron deficiency and the intercellular spaces insufficiently developed.

Boron deficiency also caused the radial enlargement of cortical cells, especially of endodermis, but this enlargement was not accompanied by an increase in water imbibition. In the advanced stage of boron deficiency, the disintegration of tissue structure had occurred.

Primordia of lateral roots arose closely in root apices. Maturation of the vascular system, especially of the primary xylem, was exasperated abnormally, and frequently there occurred a differentiation of cambial layers close to the apical initials.

Anatomical effects of boron deficiency appeared particularly in the root apex and not clearly in the region of successive maturation. The results are discussed with regards to the role of boron in cellular growth at apical growing points.

The results are discussed with regards to the role of boron in cellular growth at apical growing points.     

硼促进缺铁条件下拟南芥根系细胞壁铁的再利用

【目的】为了探讨在缺铁条件下外源施加硼对植株表型以及体内铁含量的影响,揭示拟南芥在缺铁状态下体内铁的再分配机理,为缓解植株缺铁症状提供一个新的策略。【方法】以模式作物拟南芥(野生型)为供试材料进行了水培试验。供试营养液以正常铁浓度为加铁(+Fe)处理,不含铁营养液为缺铁(-Fe)处理,在两种铁营养液中分别加入H_3BO_3 100、1000μmol/L,共形成6个处理。拟南芥幼苗在全营养液中培养3周后,在处理溶液中培养7 d,收集根系和地上部,分别测定植株全铁、有效铁以及细胞壁吸附的铁含量;剪下根尖部位检测内源NO含量,提取根系RNA检测铁运输相关基因的表达量。【结果】在缺铁条件下,外源添加硼(1000μmol/L H_3BO_3)后植株根系和地上部有效铁含量分别是不加硼时的1.56倍和2.65倍,拟南芥新叶缺铁黄化的症状受到显著缓解。细胞壁组分含量分析结果表明,与不加硼相比,添加1000μmol/L H_3BO_3后植株根系细胞壁铁含量、半纤维铁含量以及半纤维素含量分别降低了60%、52%和53%,同时与100μmol/L H_3BO_3相比也分别降低了41%、41%和43%,说明随着外源添加硼浓度的增加,细胞壁以及细胞壁铁的解析作用也愈加明显。通过对植株不同部位总铁含量以及铁运输相关基因表达量分析后发现,只有在添加1000μmol/L H_3BO_3时缺铁胁迫下铁运输相关的3个基因才能受到显著诱导,具体表现为:与不加硼相比,1000μmol/L H_3BO_3处理后AtFRD3、AtYSL2和AtNAS1 3个基因的表达量分别上调了1.44、1.15和0.75倍,并且伴随着植株体内总铁含量的升高;而100μmol/L H_3BO_3浓度处理对铁相关基因的表达以及总铁含量的积累影响不大。最后,通过对根系内源NO含量的检测分析显示,硼可以影响内源NO的代谢,且外源施加硼后根系NO含量是不施加硼时的1.5倍,暗示信号分子NO可能参与这一过程。【结论】硼主要是通过改变细胞壁中的半纤维素含量和半纤维素上结合的铁含量来增加拟南芥根系细胞壁铁的释放,进而提高植株体内有效铁的含量,促进植株在缺铁的条件下正常生长。在缺铁的条件下,外源添加硼(1000μmol/L H_3BO_3)可以通过促进拟南芥植株体内铁的再利用机制来缓解植物缺铁症状,而添加100μmol/L H_3BO_3则对植株体内铁的再分配过程影响不大。     

缺硼对脐橙幼苗硼分配及叶片细胞壁组分硼含量的影响

【目的】 硼在维持细胞壁正常结构方面具有重要的作用,前期结果证实缺硼严重的脐橙叶片细胞壁结构改变程度也更大,但这种变化与细胞壁组分中硼的含量变化是否有关尚不清楚。本研究通过分析缺硼对脐橙幼苗各部分硼分配及叶片细胞壁组分硼含量的影响,明确缺硼症状表现及细胞壁结构变化程度与细胞壁各组分中硼含量变化之间的关系。 【方法】 以纽荷尔脐橙幼苗为试材,利用营养液培养方法进行缺硼处理,测定根、砧木茎、接穗茎、上部叶、下部叶、叶片细胞壁以及细胞壁各组分硼含量的变化情况。 【结果】 缺硼处理9周后上部叶出现叶片卷曲及叶片失绿等症状,而下部叶没有出现任何可见的症状。缺硼处理的脐橙幼苗各部位硼含量和硼吸收量均显著降低,缺硼降低了硼向地上部的相对分配比例且上部叶受到的影响程度更大。在硼正常供应条件下,上部叶和下部叶游离态硼、原生质体硼和细胞壁硼的含量和相对分配比例没有显著差异,说明硼在不同类型脐橙叶片细胞各组分中的分配是相对稳定的。缺硼后水溶性硼 (包括游离态硼和原生质体硼) 在脐橙上部叶和下部叶中都降到极低的水平,尤其是原生质体硼百分含量下部叶甚至是低于上部叶的。缺硼后细胞壁硼占总硼的比例则由22%左右增加到80%以上。与叶片中硼含量的变化趋势一致,缺硼以后虽然上部叶和下部叶细胞壁硼含量都显著降低,但上部叶降低的程度远大于下部叶。进一步分析细胞壁组分硼含量变化,发现缺硼显著降低了上部叶细胞壁中离子结合态果胶硼含量而对下部叶的无明显影响,其他组分硼含量的变化趋势下部叶和上部叶一致。 【结论】 原生质体硼含量的高低并不是决定缺硼症状的主要因素,离子结合态果胶与硼的结合能力对缺硼条件下细胞壁的结构及缺硼症状表现起着至关重要的作用。      

Lupin and pea differ in root cell wall buffering capacity and fractionation of apoplastic calcium

Lupin (Lupinus angustifolius L.) and pea (Pisum sativum L.) differ substantially in their root growth at pH≥6. The mechanisms underlying such a variation are not fully understood. The H⁺ buffering capacity of isolated cell wall and calcium binding property of intact roots of these two species were compared under various experimental conditions. The shape of the H⁺/OH^‐ titration curves of cell wall for lupin and pea showed no major discrepancy except with differed magnitudes. There appeared to be two H⁺‐titratable groups in root cell wall of both species—below pH 6 and above 8. The wall H⁺ buffering capacity of pea roots was lower at pH 4–5, but was greater at pH above 5.5 than that of lupin roots. The fractionation of apoplastic calcium demonstrated that the proportion of easily exchangeable Ca²⁺ was greater while that of tightly bound Ca²⁺ was smaller in pea roots than in lupin roots. In addition, Ca²⁺ in cell wall was more easily exchanged by H⁺ in pea than in lupin roots. The results suggest that the different sensitivity in root growth at pH≥6 of lupin and pea is related to the difference in H⁺ buffering and Ca²⁺ exchange capacities in the root apoplast of these species, and that the greater sensitivity of lupin roots to pH≥6 is partly due to a higher threshold of H⁺ concentration required for cell wall loosening.     

The impact of aluminium on the distribution of cell wall glycoproteins of pea root tip and their Al-binding capacity

Pea (Pisum sativum L.) roots were exposed to various concentrations of Al and cell wall glycoproteins containing salt-extractable proteins, SDS-extractable proteins, covalently bound proteins (CBPs), and extensins were separately extracted. The changes in their levels and the amount of bound Al to glycoproteins upon Al stress were investigated. The content of CBPs, but not of others, increased significantly with the increase of Al levels. Extensins and the salt-extractable proteins, but not the others, exhibited a marked Al-binding capacity in vivo. The amount of Al bound to extensions in vivo and in vitro was highest among the glycoproteins. The high Al-binding capacity of extensins might be caused by the high content of the hydroxy groups in hydroxyproline of extensins and Al-binding capacity to glycoproteins in the root tips may be involved in the Al-binding response in the apoplast.     

铝对花生根系膜脂过氧化和保护酶活性的影响

研究了铝对耐铝性不同的两个花生品种根系膜脂过氧化和保护酶活性的影响,结果表明,铝胁迫下,桂花21根系的超氧化物歧化酶(SOD)活性变化不大,而桂花23的SOD活性呈下降趋势;两个品种的过氧化物酶(POD)活性呈上升趋势,桂花21上升的幅度大于桂花23的;桂花21根系的过氧化氢酶(CAT)活性先升高后下降,桂花23的则下降;两个品种的脯氨酸和超氧阴离子自由基(O2-.)的含量均增加,但与对照相比,桂花21的脯氨酸升高的量大于桂花23的,桂花21 O2-.升高的量小于桂花23的;桂花23的丙二醛含量显著增加,而桂花21没有明显变化;两个品种根系电解质渗漏率均升高,桂花23上升的量大于桂花21的。