外源SA對鋁脅迫下菊芋(Helianthus tuberosus)的調控機制研究.pdf

1、目前，酸性紅壤中制約作物生長的重要因素之一是鋁脅迫。菊芋被聯(lián)合國糧農組織官員稱為“21世紀人畜共用作物”，菊芋塊莖的主要成分菊粉是微生物發(fā)酵生產乙醇和油脂的良好糖源。在南方酸性土壤推廣種植菊芋，不可忽視鋁脅迫對其生長的影響。因此，本實驗利用砂培和土培法，探究菊芋的耐鋁機理和外源水楊酸對鋁脅迫下菊芋的調控機制。實驗材料是從10個不同地區(qū)菊芋中篩選出的耐鋁型南京菊芋和鋁敏感型資陽菊芋，研究不同濃度外源水楊酸(Salicylic acid，S

2、A)對鋁脅迫下菊芋的抗氧化系統(tǒng)和根系分泌特性的影響。探討外源水楊酸緩解菊芋鋁脅迫的作用機理，為菊芋的耐鋁機制的深入研究提供理論基礎，研究菊芋的耐鋁機理不僅為培育耐鋁菊芋提供重要的理論依據，而且對菊芋的耐鋁性鑒定也為選育紅壤中抗鋁耐鋁菊芋品種以及對提高菊芋產量等方面產生了積極的意義。主要研究結果如下:
　　1.鋁敏感型菊芋和耐鋁型菊芋的篩選:經500μmol/L Al3+溶液處理7d后，10個不同地區(qū)菊芋幼苗根系伸長均受到不同程度的

3、抑制，其中南京、沭陽和金華菊芋所受抑制程度較低，根相對伸長率依次為98.81％，96.24％和94.62％，明顯高于其他地區(qū)菊芋，而濱州和資陽菊芋幼苗根系伸長受到明顯的抑制，相對伸長率分別為83.54％和75.21％，并且以資陽菊芋幼苗根系受抑制程度最為顯著(P＜0.05）。結果表明南京菊芋對鋁的耐受性最強，資陽菊芋對鋁脅迫最敏感，所以最終選擇南京菊芋（鋁耐受型）和資陽菊芋（鋁敏感型）作為本實驗的研究材料。
　　2.外源水楊酸對鋁

4、脅迫下菊芋抗氧化系統(tǒng)的影響:經過500μmol/L Al3+溶液處理7d后，南京菊芋葉片中SOD、CAT活性均高于對照組，而資陽菊芋葉片的SOD、CAT活性均低于對照組，出現(xiàn)了2種相反的變化趨勢，這顯示出了兩種菊芋的耐鋁性差異，不同濃度外源水楊酸的加入使兩個菊芋葉片中SOD、CAT活性都有了較為明顯的升高。兩個菊芋葉片中POD活性在鋁脅迫下都顯著下降，但其活性又隨著不同濃度外源水楊酸的加入而逐漸升高，但均低于對照組。抗壞血酸過氧化物酶A

5、PX活性在南京菊芋葉片中在鋁處理及外源水楊酸處理下活性均顯著性上升，而在資陽菊芋中，單鋁處理時與對照組相比APX活性有所下降，但其活性隨著外源水楊酸的加入有所提升。鋁脅迫使兩個菊芋葉片中MDA含量升高，不同濃度外源SA的加入使菊芋中MDA含量有所回落，而且MDA含量隨著水楊酸濃度的升高依次降低。兩個菊芋葉片中可溶性糖含量在單鋁處理下不斷增大，但其含量隨著外源水楊酸的加入下降明顯。由此可知，外源SA通過提高菊芋抗氧化酶活性同時降低MDA和

6、可溶性糖含量來增強菊芋抗鋁毒能力。
　　3.外源水楊酸對鋁脅迫下菊芋根系分泌特性的影響:單鋁脅迫使南京菊芋和資陽菊芋根系脯氨酸含量顯著性升高，加入外源水楊酸后脯氨酸含量在兩個菊芋中均顯著性下降。南京菊芋和資陽菊芋中菊芋根系分泌物中檸檬酸、草酸、蘋果酸的含量在單鋁脅迫下都增大明顯，并且檸檬酸的含量要遠高于草酸和蘋果酸的含量，檸檬酸合酶和蘋果酸脫氫酶活性在單鋁脅迫也都增大，但單鋁脅迫卻使總氨基酸含量減少，單鋁脅迫提升資陽菊芋體內水楊酸