有機(jī)酸對(duì)鋁脅迫下油菜生長生理及緩解機(jī)制研究.pdf

1、酸鋁是影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要限制因子，與大豆、蕎麥的耐鋁性相比，油菜被認(rèn)為是耐鋁性較弱的植物，因而比較容易受到鋁毒的危害。目前有關(guān)酸鋁脅迫下植物緩解鋁毒機(jī)制的研究主要集中在根系分泌物（分泌位點(diǎn)、分泌組分、分泌時(shí)間和分泌量）、細(xì)胞壁組分、邊緣細(xì)胞等的研究。對(duì)內(nèi)源有機(jī)酸緩解鋁毒的研究也日趨成熟，但對(duì)鋁毒脅迫下外源有機(jī)酸對(duì)油菜的生長、元素吸收及運(yùn)輸、體內(nèi)鋁形態(tài)的研究鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)從11個(gè)油菜品種中篩選出鋁耐受型品種核雜7號(hào)和鋁敏感型品種

2、中農(nóng)油6號(hào)作為實(shí)驗(yàn)材料，通過水培法，研究外源有機(jī)酸（檸檬酸和蘋果酸）對(duì)鋁脅迫下油菜根系形態(tài)及生物量、抗氧化系統(tǒng)、營養(yǎng)狀況、根系鋁含量及鋁形態(tài)進(jìn)行研究，探討鋁脅迫下外源有機(jī)酸緩解油菜鋁毒的作用機(jī)理，為油菜的耐鋁毒機(jī)制的深入研究提供理論基礎(chǔ)，為酸鋁地區(qū)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、耐鋁性油菜品種的培養(yǎng)和種植推廣提供理論依據(jù)。本研究結(jié)果如下:
　　1.油菜耐鋁毒品種篩選的試驗(yàn)結(jié)果:通過對(duì)油菜11個(gè)品種的根系相對(duì)伸長率的分析發(fā)現(xiàn)，鋁處理3d后核雜7號(hào)和和中

3、農(nóng)油13號(hào)的根相對(duì)伸長率要明顯高于其它品種，分別為99.84％，98.43％。而希望98和中農(nóng)油6號(hào)的根相對(duì)伸長率較低，分別為82.59％和76.40％。當(dāng)處理6d時(shí)核雜7號(hào)仍然保持較高的根伸長率，而中農(nóng)油6號(hào)根系伸長率卻降至69.03％，表明在鋁脅迫下，核雜7號(hào)的耐鋁毒能力較強(qiáng)，而中農(nóng)油6號(hào)對(duì)鋁毒較為敏感。因此選擇核雜7號(hào)（鋁耐受型）和中農(nóng)油6號(hào)（鋁敏感型）作為后續(xù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)材料。
　　2.通過對(duì)根系形態(tài)的研究發(fā)現(xiàn)，鋁脅迫下

4、中農(nóng)油6號(hào)根系總長、表面積、體積與對(duì)照相比有明顯的下降，有機(jī)酸的加入增加了其根系總長，增大了根系表面積和體積，同時(shí)有機(jī)酸對(duì)核雜7號(hào)根系形態(tài)的緩解效果不如中農(nóng)油6號(hào)顯著。此外對(duì)生物量（鮮重、干重、含水量、根冠比）的研究發(fā)現(xiàn)，核雜7號(hào)地下部的生物量與對(duì)照相比在單鋁和鋁有機(jī)酸混合處理中均有所上升，其中以鋁+檸處理較為顯著，地上部生物量在單鋁處理時(shí)與對(duì)照、鋁有機(jī)酸混合處理相比有所下降。而中農(nóng)油6號(hào)在單鋁處理下各生物量與對(duì)照相比均有所下降，其中地

5、下干重、根冠比出現(xiàn)顯著性下降，當(dāng)加入外源有機(jī)酸后，各生物量與單鋁處理相比均有所升高。
　　3.有機(jī)酸對(duì)鋁脅迫下油菜根系抗氧化系統(tǒng)的影響發(fā)現(xiàn):兩個(gè)油菜品種根系的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和抗壞血酸專一性過氧化物酶(APX)活性在加入外源有機(jī)酸時(shí)其活性與單鋁處理相比明顯增大（除中農(nóng)油6號(hào)中鋁+檸+蘋），且在中農(nóng)油6號(hào)（敏感型）中的活性明顯高于核雜7號(hào)（鋁耐受型）。單鋁誘導(dǎo)了油菜根系MDA、可溶性糖和細(xì)胞壁多糖含量的

6、增加，加入外源有機(jī)酸后，MDA、可溶性糖、細(xì)胞壁多糖含量均顯著性下降。通過隸屬函數(shù)均值分析發(fā)現(xiàn)鋁毒脅迫下蘋果酸對(duì)兩個(gè)油菜品種根系形態(tài)、抗氧化系統(tǒng)及細(xì)胞壁多糖的緩解效果最好。
　　4.外源有機(jī)酸的加入增加了鋁在油菜地下部的積累，但卻只有很少一部分鋁被運(yùn)輸?shù)降厣喜?，這對(duì)植物修復(fù)來說是非常有利的。有機(jī)酸對(duì)不同品種的作用不同，在核雜7號(hào)中檸檬酸處理對(duì)地下部鋁吸收有明顯的促進(jìn)作用，與單鋁處理相比鋁含量增加了50％，而中農(nóng)油6號(hào)中檸檬酸和蘋果

7、酸混合處理對(duì)地下部鋁吸收影響最顯著，鋁含量是單鋁處理的近3倍。對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收及運(yùn)輸?shù)难芯恐形覀儼l(fā)現(xiàn):外源有機(jī)酸能夠促進(jìn)中農(nóng)油6號(hào)和核雜7號(hào)地上部對(duì)Ca、K、Fe元素的吸收，同時(shí)有機(jī)酸還能促進(jìn)中農(nóng)油6號(hào)（鋁敏感品種）地下部對(duì)Mg、Ca、K、Fe、P元素的吸收，有機(jī)酸對(duì)核雜7號(hào)地下部對(duì)Mg、 Ca、K、Fe元素的吸收影響不顯著，但卻增強(qiáng)了核雜7號(hào)中元素的運(yùn)輸能力。隸屬函數(shù)分析發(fā)現(xiàn)蘋果酸對(duì)核雜7號(hào)、檸檬酸對(duì)中農(nóng)油6號(hào)元素吸收及運(yùn)輸?shù)木徑庑Ч?/p>

8、最好。
　　5.27Al NMR波譜法研究發(fā)現(xiàn):單鋁處理下兩個(gè)油菜品種根系中鋁主要以毒害性較強(qiáng)的Al13形態(tài)存在，峰值在63 ppm左右。加入外源有機(jī)酸后在油菜根系檢測(cè)到了鋁-檸檬酸(1∶1)復(fù)合物，吸收峰為11.13 ppm和11.21 ppm，蘋果酸主要與鋁形成鋁-蘋果酸(1∶3)復(fù)合物(11.4 ppm和11.36 ppm)，但當(dāng)環(huán)境條件為中強(qiáng)酸時(shí)鋁還容易與高濃度的-OH形成二聚體Al(OH)24+，其化學(xué)位移為2.39 p

9、pm和2.42 ppm。此外我們還發(fā)現(xiàn)了無毒的Al-F和Al2(OH)42+。說明外源有機(jī)酸的加入會(huì)使部分游離態(tài)的鋁與其形成無毒或毒性較小的絡(luò)合物，從而達(dá)到緩解鋁毒的目的。
　　6.通過對(duì)根系分泌物各組分的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，與單鋁相比，外源有機(jī)酸顯著增加了油菜根系分泌物中檸檬酸、蘋果酸的分泌量;有機(jī)酸對(duì)根系分泌物中酸性磷酸酶活性和可溶性糖含量的影響較小;此外，在單鋁脅迫下，兩個(gè)油菜品種中的脯氨酸含量明顯升高，加入外源有機(jī)酸后，與單鋁相比，