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。