根系对硼钾胁迫的生理反应及其代谢机制的研究进展

硼和钾都是植物正常生长所必需的元素,硼素营养和钾素营养对植物根系的生长代谢具有一定的调节作用。为了更好地了解硼钾在植根系内的代谢规律和相互作用,综述了硼、钾胁迫以及硼钾互作条件下植物根系生长代谢调控机理,总结了硼、钾胁迫对硼在根系的吸收转运、同化产物向根系运输及代谢等的影响,指出今后应加强硼钾胁迫下以及其相互作用对根系的影响方面的研究。     

不同钾和硼水平对棉花叶片逆境生理及其细胞壁硼的影响

为了揭示钾、硼对棉花叶片细胞膜及硼利用的影响,本试验以棉花作为研究材料,采用营养液培养方式,研究了不同钾、硼处理叶片逆境下细胞膜及与细胞壁结合的硼比例的变化。结果表明,施钾水平为20 mg·L^-1时,缺硼(0 mgB·L^-1)阻碍棉花地上部生长和干物质的积累,且与正常硼(0.2 mgB·L^-1)相比,叶片逆境生理指标均显著升高,束缚态硼相对含量、R值(半束缚态硼/自由态硼)、细胞壁提取率和叶片总细胞壁硼占叶片硼的比例均有所升高;施钾水平为2 mg·L^-1时,缺硼叶片逆境生理指标、自由态硼和半束缚态相对含量及R值较正常硼处理也均显著升高,但束缚态硼相对含量和叶片总细胞壁硼占叶片硼的比例降低。因此,适钾与低钾时,缺硼均会明显破坏细胞膜透性。适钾条件下,缺硼导致细胞壁增厚,在细胞壁与果胶多糖结合的硼的比例升高;而低钾时,缺硼对于叶片细胞壁提取率无显著影响,进入叶片细胞质的硼的比例升高,但与果胶多糖结合的硼的比例降低。     

缺硼和低pH对枳苗根系细胞壁组分及细胞中硼分布的影响

采用营养液培养的方法,设置pH值为4、5、6,硼浓度为0（缺硼）和10 μmol ? L-1（适宜硼）,探究营养液低pH与柑橘砧木枳[Poncirus trifoliate（L）Raf.]幼苗根细胞壁组分及各组分中硼含量的关系。结果表明：①缺硼和低pH值均抑制根系生长;硼适宜时pH 4处理的根系长度比pH 5和pH 6处理减少了26%和29%,但根系干物质量变化不显著;缺硼时pH 4处理的根系干物质量也显著减少。②硼适宜时pH 4处理的地下部硼含量显著增加,且原生质体硼和游离态硼占根硼的比例均降低;缺硼时pH 4处理的原生质体硼占根硼的比例增加,游离态硼占根硼的比例没有显著变化。③缺硼时,pH 4处理细胞壁提取率显著低于pH 6处理。④不论适宜硼或缺硼,pH 4处理均显著降低根系细胞壁中螯合态果胶含量;适宜硼时碱溶性果胶含量pH 4和pH 5处理分别比pH 6减少了26%和18%;缺硼时pH 4处理比pH 5和pH 6处理减少了约20%。⑤硼适宜时根系纤维素含量随pH值降低而降低,pH 4处理比pH 6处理降低了13.8%;缺硼时低pH对根系纤维素含量影响不大。⑥大部分硼都结合在果胶中,且碱溶性果胶中的硼（Alk-B）的比例大于螯合态果胶（Chel-B）中的。以上结果说明,pH值会通过影响根系细胞壁组分及组分中硼含量而影响根系的伸长生长。     

硼对酸性环境中枳砧幼苗不同部位矿质元素含量及根H+相关酶活力的影响

以柑橘枳壳砧木苗为试验材料,设置硼浓度为0(-B)和10μmol/L(+B)以及营养液pH值分别为4(酸性环境)、6(适宜pH)等4种处理,研究硼对酸性环境中枳壳砧木不同部位各元素含量及根系MDA、可溶性蛋白、胞内H~+相关酶活力等的影响。结果表明,不论缺硼或低pH均抑制枳砧的株高、根长和干物质积累。低pH(pH=4)条件下施硼仍可增加株高、根长及地下部干物质量;低pH(pH=4)条件下加硼能够提高根、茎、叶中的K、Ca、Mg、Fe、Mn和B等元素含量,缓解因过量H~+导致的阳离子失衡。pH=4时,缺硼处理根系MDA含量比加硼时升高4.5倍,可溶性蛋白增加38.8%。并且,低pH(pH=4)时,加硼使根系细胞NADP-ME与H~+-ATP酶活力分别提高114.7%和80.8%,而PEPCase酶活力降低了51.4%。因此,低pH条件下施硼,可提高枳砧幼苗根、茎、叶中多个元素含量,调节细胞内H~+相关酶活力,维持胞内pH稳定,避免高H~+活性引起的损伤。