鋁毒快速抑制水稻根伸長生長的生理機(jī)制研究.pdf

1、鋁毒是酸性土壤中限制水稻生長和產(chǎn)量的一個(gè)主要脅迫因子。植物鋁毒害最明顯的癥狀就是根伸長生長的快速抑制，而有關(guān)鋁毒快速抑制水稻根伸長生長的機(jī)制仍不清楚。本文選用1個(gè)鋁敏感水稻品種IR24為材料，研究了鋁毒（Al3+）對水稻種子萌發(fā)和幼苗生長的影響、幼苗根伸長被鋁毒快速抑制過程中根尖細(xì)胞的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)中某些生理指標(biāo)的變化，進(jìn)而探討了鋁脅迫下水稻幼苗根伸長生長被快速抑制的生理機(jī)制。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　 1．鋁脅迫延緩水稻

2、種子的萌發(fā)，且鋁濃度越高，抑制效果越明顯；但鋁脅迫對水稻種子發(fā)芽率影響不大。不同濃度鋁處理水稻幼苗3 d后，根伸長量、根鮮質(zhì)量、根冠比均隨鋁濃度的增加而顯著下降（P<0.05）；地上部鮮質(zhì)量間差異不顯著（P>0.05），但與對照的地上部鮮質(zhì)量相比差異顯著P（P<0.05）。以200 μM鋁連續(xù)處理水稻幼苗3d，處理第1 d，第2 d，第3 d的幼苗根伸長量之間沒有明顯差異（P>0.05），說明在鋁處理第1 d內(nèi)水稻幼苗的根已受到鋁毒的嚴(yán)

3、重傷害。
　　 2．動(dòng)態(tài)分析表明，在鋁處理1 h后鋁在根尖上的含量即達(dá)到最大值（P<0.05）。同時(shí)，與對照相比，在鋁脅迫3 h內(nèi)水稻幼苗根伸長生長即被明顯抑制（P<0.05）。鋁處理3 h的根尖細(xì)胞伊文斯藍(lán)相對攝取量較對照高2.28倍（P<0.05），說明鋁脅迫可迅速導(dǎo)致根尖細(xì)胞質(zhì)膜完整性的破壞。顯微拍照顯示，鋁濃度越高，根尖細(xì)胞質(zhì)膜完整性破壞越嚴(yán)重（P<0.05）。
　　 3．鋁處理水稻幼苗24 h，發(fā)現(xiàn)鋁濃度越高，

4、根尖的H2O2和MDA含量越高（P<0.05）。動(dòng)態(tài)分析表明，鋁脅迫3 h內(nèi)即可誘導(dǎo)H2O2的產(chǎn)生，0 h，3 h，6 h的H2O2含量之間差異顯著（P<0.05）。MDA含量在鋁處8理3h后開始顯著增加（P<0.05），說明鋁毒誘導(dǎo)了幼苗根尖氧化脅迫的產(chǎn)生，但其發(fā)生時(shí)間晚于根伸長生長被抑制的時(shí)間。采用添加pH變化指示劑溴甲酚紫的瓊脂糖凝膠平板技術(shù)，檢測了水稻幼苗根尖表面pH的動(dòng)態(tài)變化。發(fā)現(xiàn)在無鋁脅迫條件下，水稻幼苗根尖表面pH有堿化的

5、趨勢；而在鋁脅迫條件下，水稻幼苗根尖表面pH堿化的趨勢被抑制。
　　 4．在200 μM鋁脅迫下，在200 μM鋁脅迫下，根尖草酸的含量沒有明顯變化（P>0.05）；根尖檸檬酸含量在鋁處理0-3 h內(nèi)變化不明顯（P>0.05），但在處理3 h后迅速顯著增加（P<0.05），至處理12 h達(dá)到最大值，之后轉(zhuǎn)而下降，但仍高于6 h的檸檬酸含量（P<0.05）；在鋁處理的前3 h根尖蘋果酸含量下降幅度不明顯（P>0.05），3 h以后

6、才顯著下降（P<0.05），但6 h后保持穩(wěn)定（P>0.05）。
　　 5．鋁脅迫誘導(dǎo)水稻幼苗根尖快速產(chǎn)生和累積木質(zhì)素，并隨處理時(shí)間的延長而顯著增加（P<0.05）。鋁脅迫導(dǎo)致根尖產(chǎn)生和累積胼胝質(zhì)，胼胝質(zhì)含量在鋁處理0-3h之間沒有顯著的變化（P>0.05），但3 h后顯著增加（P<0.05）。鋁脅迫下根尖細(xì)胞離子型細(xì)胞壁過氧化物酶（POD）活性迅速增加，0 h，3 h，6 h的離子型細(xì)胞壁POD活性之間差異顯著（P<0.05）