葡萄(Vitisvinifera×V.labrusca)和刺梨(Rosaroxburghii)对锰胁迫的生理响应差异

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面对热带、亚热带酸性土壤地区日益严重的Mn毒危害,本研究以葡萄和刺梨2种果树为实验材料,用高浓度Mn2+溶液对其进行胁迫处理,对果树的生长、形态、生理等指标进行了测定,对Mn在植株体内积累和分布的规律进行了分析,旨在了解Mn毒对果树造成的毒害,探明果树对Mn毒的耐性机理,明确2种果树以及葡萄的不同品种对Mn毒的生理响应差异。研究结果表明:  1.Mn毒降低了葡萄和刺梨根和叶的生长,而对植株茎的生长抑制作用较小。影响了叶片气孔的开闭,并且对叶片的维管束造成破坏甚至使之断裂。降低了光合色素含量和根系的活力,引起了植株体内的氧化胁迫。通过比较果树在Mn胁迫下生物量的减小量,得出EC10大小顺序为:康拜尔>金手指>刺梨。  2.葡萄和刺梨对Mn胁迫的生理响应存在较大差异。首先,高Mn胁迫下葡萄叶片的气孔开闭、叶脉、叶绿素含量受Mn毒影响较小,一定程度上保证了叶片正常的生理功能。第二,高Mn胁迫下葡萄叶片中N含量相对稳定,对P、K的吸收降低,而刺梨叶片中N含量显著减低,P、K含量显著升高。葡萄的叶片加强了对Fe、Zn的吸收,而刺梨的叶片中Mg含量显著增加,可见两种果树在维持原生质内部环境和机体营养的平衡方面存在较大差异。第三,面对体内的氧化伤害刺梨叶片中的SOD、CAT、POD等抗氧化酶系统活性迅速加强,并且体内含的多酚含量非常高,其中白藜芦醇含量跟葡萄果皮中的含量相当,这些抗氧化物质的存在对降低体内的氧化胁迫起到了积极的作用,而葡萄则在较高Mn浓度胁迫下提高了体内抗氧化酶系统的活性。  3.研究中,葡萄表现出对Mn毒的超级耐受能力,是目前所有中外文献能查到的最高的植物种。究其机理我们发现:第一,葡萄根系能够在高Mn胁迫下维持较高的活力,保证了植株对营养元素的吸收。第二,将细胞内的Mn转移到细胞壁、液泡等非代谢区域,甚至能够将Mn析出体外,以达到抵御Mn毒的目的。第三,改变了叶片栅栏组织的厚度,以适应高Mn胁迫下光合作用的变化。第四,增强了体内抗氧化系统的保护功能,缓解了氧化伤害。此外,植株体内活跃的S代谢,游离氨基酸和多胺等含量的变化对葡萄提高耐受Mn毒能力起到了一定的作用。  4.高Mn胁迫下,葡萄品种间的响应差异十分明显。首先,不同品种对Mn的生物转移率不同。康拜尔将大部分Mn转移到地上部分,金手指则把较多的Mn积累在根系中,而水晶介于两者之间,叶片和根系当中的Mn含量相当。第二,高Mn胁迫下,康拜尔的根毛生长受到影响较小,维持了较高的根系活力,更大程度上的保证了根系吸收功能。第三,康拜尔叶片中Mg含量在高Mn胁迫过程中保持相对恒定,有效供应了叶绿素的合成。第四,高Mn胁迫下,水晶受到非常严重的氧化胁迫,而康拜尔凭借较高活性的CAT、POD使机体受到较小的氧化伤害。
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