在铝胁迫下离子通道抑制剂和钙螯合剂对黑麦根系分泌有机酸的影响

以药理学的方法研究了铝对根系分泌有机酸的诱导作用及钙离子的调控作用。50μm o l/L A l处理24 h后的黑麦根系分泌物的高效液相色谱(HPLC)分析结果表明,铝诱导黑麦根系分泌柠檬酸(C it)与苹果酸(M a l)。在铝溶液中加入阴离子通道抑制剂尼氟灭酸(NA,1~2μm o l/L)、苯甲酰甲醛(PG,10μm o l/L),有机酸的分泌受到极显著的抑制。C a2 通道抑制剂L a(NO3)3(25μm o l/L)、异搏定(VP,25、50、100μm o l/L)显著或者极显著抑制铝诱导的有机酸分泌,而且在50μm o l/L A l溶液中加入的C a2 专一性螯合剂乙二醇-双-(2-氨基乙基)四乙酸(EGTA,250、500μm o l/L)能显著抑制柠檬酸的分泌。这些结果表明,阴离子通道是铝胁迫下黑麦根系分泌有机酸的重要通道,C a2 可能介导此分泌过程。     

Cd胁迫下长白落叶松幼苗根系有机酸的分泌研究

用A1层暗棕壤栽植长白落叶松幼苗(1 a生和2 a生),1个月后用CdCl2溶液对土壤进行Cd胁迫处理,使土壤Cd2+浓度分别达1、2、4、8 mg kg-1,在胁迫处理后第3 d、10 d和30 d,分别采集上述两种幼苗的根际土壤样品,研究不同Cd胁迫程度(水平)和胁迫时间处理后,长白落叶松幼苗根系分泌的有机酸种类和数量,以期为系统研究有机酸在森林生态系统中的作用提供理论依据。结果表明,Cd胁迫促进1 a生苗根系分泌有机酸种类和数量增加,增加量因胁迫时间和胁迫程度而异;增加有机酸种类数量的胁迫时长顺序为30 d 3 d 10 d,即在一定胁迫程度范围内,苗木受胁迫时间较短、胁迫较重时新检出有机酸的种类较多。同样,在一定胁迫程度和胁迫时长内,苗木根系分泌有机酸总量随胁迫程度提高而增加,达到最大值后胁迫程度继续提高则分泌有机酸的总量降低。在其它条件一定时,随胁迫时间延长,根系有机酸分泌总量降低。在不同的胁迫时间,有机酸分泌量大多以3 d增幅最大;对于不同种类有机酸,苹果酸分泌量增幅最大,其次为柠檬酸或草酸。对于2 a生苗,大多数Cd胁迫处理也增加其根系分泌的有机酸种类数量,且在一定胁迫程度内有机酸分泌总量随胁迫程度增加而增加。     

铝胁迫下黑麦根尖分泌有机酸和钾离子的研究

采用药理学研究方法,研究了几种抑制剂和脱落酸对铝诱导黑麦根尖分泌有机酸和钾离子的影响。结果表明,在铝(100、200、300μmol/L AlCl3)胁迫下,根尖分泌柠檬酸、苹果酸和钾离子,且随着铝处理浓度的增加其分泌量显著增加。阴离子通道抑制剂苯甲酰甲醛(0.1、0.2 mmol/L)抑制根尖在铝(200μmol/L AlCl3)胁迫下分泌有机酸的同时,也抑制根尖分泌钾离子;钾离子通道抑制剂四乙基铵(20、40 mmol/L)和铯(10、20 mmol/L CsCl)在抑制根尖分泌钾离子的同时,也抑制铝诱导的有机酸分泌。25、50μmol/L的ABA处理后,铝诱导的有机酸分泌和钾离子的分泌均显著增加。但是,铝诱导的有机酸分泌在受到阴离子通道抑制剂尼氟灭酸(0.4、0.8 mmol/L)处理抑制后,钾离子的分泌并不减少;铝胁迫下根尖分泌的钾离子在ATP酶抑制剂钒酸钠(0.25、0.50、2.00 mmol/L)处理后受阻的同时,有机酸的分泌却显著增加。这些结果说明,钾离子是铝诱导黑麦根尖分泌有机酸的陪伴离子,而并非有机酸分泌的调控因子。     

苦荞根系分泌有机酸对低氮胁迫的响应机制

通过对两种不同低氮耐受性苦荞品种{迪庆苦荞(DQ,耐低氮)及黑丰1号(HF,不耐低氮)}的盆栽试验,研究了苦荞根系分泌有机酸(丙二酸、丙酸、草酸、酒石酸、乙酸)对低氮胁迫(尿素,80 mg kg~(-1))的响应机制。分析结果表明:幼苗期时,低氮处理(尿素,80 mg kg~(-1))与常氮处理(尿素,160 mg kg~(-1))相比,HF和DQ土壤含水量分别减少24.2%和14.32%,且这一时期低氮胁迫下DQ耗水量显著高于HF。DQ根际土壤pH值在幼苗期和开花期分别比HF低1.44%和8.44%。裂区分析显示,氮处理对苦荞根际土壤有机酸含量有显著的影响。低氮胁迫下苦荞根系分泌有机酸含量在品种间具有差异,根际土壤中丙二酸与其他有机酸相比含量较多但并未在品种间产生显著差异,DQ根际土壤中草酸含量在各个生育期分别显著高于HF 40.16%、25.24%和41.31%,酒石酸也在开花期和成熟期表现出相同的趋势。综上所述,苦荞可能通过根系有机酸的分泌来调节根际土壤养分有效性以应对低氮胁迫环境,对于未来贫瘠土壤上苦荞的种植应考量其耐瘠性的差异,选育耐瘠性强的品种来增加效益。     

不同环境胁迫对根系分泌有机酸的影响研究进展

综述了根系分泌有机酸种类、组成含量、来源、分析检测方法、影响因素及其作用。根系分泌有机酸是植物应对环境胁迫的一种适应性响应机制,在许多环境胁迫下诸如养分胁迫、水分胁迫和重金属胁迫条件下,植物通过根系释放有机酸到根际土壤中,不仅可以改变土壤的理化性质及微生物活性,还会影响土壤-植物界面的许多生理生化过程。通过深入研究不同环境胁迫对根系分泌有机酸的影响及机制,有助于更深层次地研究植物在逆境胁迫下的适应性机制。     

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。     

铝诱导大豆根系有机酸分泌的能量消耗的定量研究

铝诱导大豆根系有机酸分泌是其解铝毒的一种重要机制,该过程需要消耗能量,然而有关能量消耗的定量研究还未见报道。本文比较了铝胁迫条件下,两个大豆品种根尖有机酸分泌、 腺苷酸、 无机磷、 细胞质pH值等指标的变化。结果表明,铝处理（25 mol/L）明显诱导大豆根系苹果酸和柠檬酸的分泌。与对照相比,铝胁迫条件下中豆32和本地2号的根尖ATP含量分别降低40.1%和13.2%,根系细胞质子跨膜电化学势差分别增加1711.8和570.6 J/mol,然而,根尖无机磷浓度变化差异不大。运用Nernst-Gibbs方程定量计算自由能变化,发现中豆32和本地2号根尖细胞自由能分别消耗16.13 kJ/mol和14.59 kJ/mol, 中豆32分泌单位苹果酸和柠檬酸的能量消耗分别为0.96 kJ/mol和3.15 kJ/mol,本地2号则为2.01 kJ/mol和5.68 kJ/mol。这表明不同耐铝性大豆品种分泌有机酸消耗的能量存在差异,该结果为筛选耐铝作物品种提供了新思路。     

在铝胁迫下黑麦根系分泌的柠檬酸和苹果酸的解毒机制的研究

在我国普遍种植的黑麦(冬牧70),在铝胁迫下其根系能分泌柠檬酸-苹果酸复合有机酸。为了揭示在铝胁迫下黑麦根系分泌的复合有机酸(柠檬酸-苹果酸)的解毒机理,研究了上述复合有机酸对铝胁迫下小麦幼根细胞膜透性、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、H -ATPase活性和根伸长的影响。结果显示,复合有机酸使小麦幼根电解质渗漏率下降,根尖过氧化物酶、过氧化氢酶、H -ATPase活性提高,幼根伸长量增加,并且复合有机酸的效果随其浓度(25~200μm ol/L)的增加而增强。在50或100μm ol/L苹果酸的基础上,柠檬酸与苹果酸比值(C¨M)从1¨2增加到1¨1,复合有机酸的解毒效果更显著;而在相同柠檬酸浓度下,苹果酸浓度增加一倍对小麦铝毒害无显著影响。可以推断,在铝胁迫环境下,黑麦根系分泌的柠檬酸-苹果酸复合有机酸可以维持细胞膜结构的完整性,减轻自由基伤害和铝对根生长的毒害,并且复合有机酸中柠檬酸的作用强于苹果酸。铝胁迫下根系分泌复合有机酸是黑麦抵御铝毒害的有效机制。     

铅胁迫下小花南芥与玉米间作对根系分泌物 有机酸的影响

为了揭示Pb胁迫对间作和单作的超累积植物和作物根系分泌低分子有机酸的影响,研究设置400 mg·L?1Pb胁迫,采用水培曝气法试验,以玉米和小花南芥单作为对照处理,研究Pb胁迫下玉米和小花南芥间作对植物根系形态、根系分泌有机酸及Pb吸收的影响。结果表明:与单作相比,间作小花南芥情况下,玉米根系分泌物检测到乳酸;玉米分根条数、根表面积和根密度与单作相比分别增加60%、15%和42%,地下部和地上部干重生物量分别增加108%和75%,玉米地下部Pb含量下降44%;与单作相比,间作玉米条件下,小花南芥根系分泌物检测到乙酸和乳酸,小花南芥根系分泌物量与单作相比增加103%~1 700%,小花南芥地下部和地上部Pb累积量分别比单作增加49%和75%,转运系数增加22%。相关分析结果表明,单作小花南芥只有地上部Pb累积量与草酸显著相关,而间作小花南芥地下部和地上部Pb累积量与草酸、柠檬酸和苹果酸显著相关。研究表明超富集植物小花南芥与玉米间作体系,根系分泌的有机酸改变了Pb在小花南芥和玉米体内的累积特征,促进超累积植物小花南芥累积Pb,减少农作物玉米植株体内Pb含量。Pb胁迫下超累积植物小花南芥与玉米间作是一种可行的修复模式。