铝毒影响植物幼苗生长的生理生化及其激素和硼的缓解作用研究

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铝(Al)毒是酸性土壤中限制作物产量的主要因素。本文应用植物生理生化的方法,研究了油菜素内酯(BL)对酸铝胁迫下绿豆幼苗生长的影响,从形态和生理生化水平探讨了BL在缓解Al毒害中的作用及可能的机理;另一方面,设计了单营养液培养体系和短期处理(0-24h),利用元素分析技术,初步作出了铝在根系中的动态累积模型、对钙(Ca)吸收转运的影响并探讨了铝毒的可能机理;此外,就硼(B)在铝胁迫下对其他营养元素的影响及其可能的缓解机制进行了探讨。 油菜素内酯(BL)已知在抗逆(生物和非生物)反应中有较好的保护作用,可引起一系列复杂的生理效应。但是Al毒环境中BL的作用却鲜见报道。实验研究了酸铝胁迫下BL(浓度为10-7μg/mL,10-5μg/mL,10-3μg/mL,10-1μg/mL)与Al(0,2,5mM)在植物生长中的交互作用。结果表明,BL对铝毒有一定的缓解效果;与Al之间有显著的交互作用。BL能显著增加高铝毒胁迫幼苗的株高,提高叶绿素含量,部分降低可溶蛋白的含量,降低游离脯氨酸含量。BL促进形态、生理生长及缓解铝毒害方面最适合的浓度各不相同。综合看来,缓解铝毒害尤其是高铝胁迫时,10-3~10-1μg/mL的BL较为有效。 不同时间铝胁迫对绿豆幼苗Al的吸收、转运和对其他离子的影响研究中发现,6-8h的Al处理是根系积累Al最多的时段,且0-6h阶段的吸收基本呈线型;12h后维持相对稳定的水平。Al运输到地上部需要2-4h,而转运到叶片需12h左右。受铝胁迫后,根系钙含量2h内大幅度降低,表明Ca的吸收受到严重影响;钙的转运比较有趣,也是一个动态的过程,茎叶受到影响有些滞后,而叶片则存3在一个下降期(0-6h)、过渡期(6-12h)和逐步恢复期(12-24h)。我们推断,铝通过几方面的作用:Al的快速富集、钙的降低、Ca离子通道被占据或阻断以及信号转导途径受阻,短期内几乎使植物未来得及作出相关的反应就严重抑制其生长。 硼(B)既不能排阻植物吸收铝,又使Ca的吸收降低,然而根系磷(P)含量的增加可能暗示了P在抗/耐铝机制上具有某些特定的作用。推测Al毒胁迫下硼可以刺激植物向根系运输P形成磷酸铝沉淀以对抗铝的毒害。由此可知,B缓解铝毒的机制除其本身满足植物生长所需之外,而且还影响了其他营养的供给和转运。
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