铝是地壳中含量最多的金属元素,在中性和碱性土壤中主要以硅酸盐和氧化物的形式存在,不易被植物吸收。但是酸性土壤中大量的不溶性铝化合物会转化为对植物有害的游离态铝离子。铝离子抑制植物根系伸长,改变了根尖细胞的形状,破坏细胞的完整性,影响细胞壁的组成,是限制作物生长的主要因素之一。铁膜是水生植物长期生长在滞水条件下,在根表形成的一种铁锰氧化物胶膜。铁膜能富集土壤中大量的金属和非金属元素,是研究影响水生植物对元素吸收的重要因素。磷是植物生长的必需元素,能促进植物的生长,对植物的抗铝作用有一定的影响。缺磷或渍水条件下湿地植物根表产生的铁膜拥有非常高的比表面积和众多的官能团,同时能吸附大量的磷。在该微界面中磷如何通过铁膜调控根系对铝的吸收需深入研究。本论文以水稻浙辐802为材料,采用水培法,在铝毒作用下分析了缺磷或Fe2+处理诱导形成的铁膜上吸附的磷对水稻根系生长、根尖、根尖细胞壁组分的影响、磷对铝吸收的动力学影响、以及铝在水稻不同部位积累和分布的影响,明确根表铁膜界面上磷、铝的相互作用关系。具体研究结果如下:(1)采用水培法,分别通过缺磷、Fe2+处理诱导形成铁膜,比较铁膜组成对水稻耐铝的影响。结果表明,-P、20mg/LFe2+和30mg/LFe2+处理下根表铁膜随培养时间的延长厚度逐渐增加,48h缺磷和供铁诱导的铁膜厚度最为接近,作为后续试验的铁膜材料。铝毒胁迫下,-P、20mg/LFe2+和30mg/LFe2+处理水稻根相对伸长率分别比对照降低了 66.08%、43.75%和51.25%,根尖A1含量比对照增加了 1005.58%、710.12%和242.79%,表明-P处理遭受铝毒更严重。-P诱导的铁膜中P含量显著低于20mg/LFe2+和30mg/LFe2+处理的铁膜,仅为后两者的21.43%和12.48%。-P处理的根尖Al含量显著高于20mg/LFe2+和30mg/L Fe2+处理的根尖。表明铁膜上的P能有效降低根系对Al的吸收和运输。(2)以水稻浙辐802为材料,通过缺磷(-P)和供Fe2+(+Fe)两种方式诱导形成根表铁膜,研究铝毒下铁膜上的磷对根尖细胞壁多糖组分的影响。结果表明,100μmol/L Al3+处理48h,-P和+Fe处理的根相对伸长率降低了 66.67%和51.25%,其中-P处理的根相对伸长率显著低于+Fe处理。根尖A1和MDA含量分别比对照(CK)增加了 1105.6%和322.5%,82.45%和51.61%,-P处理的水稻根尖A1和MDA含量显著高于+Fe处理。A1处理也显著增加根尖细胞壁的果胶、半纤维素1和半纤维素2含量,其中-P处理的增加幅度高于+Fe处理。表明-P处理受Al毒害更加严重。由于-P处理诱导形成的铁膜中的Fe含量显著高于+Fe处理,而铁膜中的P含量则是前者显著低于后者,因此可以认为,根表铁膜上吸附的P在水稻耐铝中起主要作用。(3)通过缺磷诱导水稻根表形成铁膜,再通过磷恢复过程使铁膜上吸附磷,比较铁膜上吸附的磷对水稻耐铝的影响。结果表明,与-P处理相比,-P+P处理的水稻根相对伸长和根尖细胞壁A1含量分别增加91.61%和62.23%,根尖Al含量减少30.00%,-P和-P+P处理根尖细胞壁上A1分别占根尖Al积累量的38.68%和89.72%,表明铁膜上吸附的P降低了 Al对水稻根系的毒害,并使根系吸收的Al主要沉积在细胞壁。细胞壁经外光谱分析,-P+P处理的根尖和成熟区细胞壁吸光度比-P处理低,表明吸附在铁膜上的P缓解了根尖铝毒。(4)通过缺磷和供铁诱导形成铁膜,研究铁膜及其铁膜上的磷对Al吸收的动力学影响。结果表明,缺磷和供铁处理下的水稻根系对Al的吸收均符合米氏方程。缺磷条件下诱导的铁膜在Al浓度低于25μml/L,根系对Al的吸附能会快达到饱和。P能降低根系中的Vmax,减少根系对Al的亲和力,铁膜中P能阻碍根系对Al的吸收。30rmg/L Fe2+处理的根系对Al的亲和力低于20mg/L Fe2+处理,Vmax是前者高于后者,铁膜越厚越厚对铝毒的缓解能力越强。