铝胁迫下黑麦根系分泌有机酸代谢的调控机理研究
铝的毒害被认为是酸性土壤上作物产量形成的主要障碍因子。在铝胁迫下耐铝植物根系分泌有机酸是其抵御酸性土壤中铝毒害的主要机理。植物根系分泌有机酸有两种模式，目前对于第一种模式的有机酸分泌机制已有较多研究，而对于第二种模式的有机酸分泌的机理的研究较少。黑麦在铝胁迫下是以第二种模式分泌柠檬酸和苹果酸两种有机酸来抵御铝毒害。
本文首先比较了黑麦和小麦对铝胁迫反应的差异，发现黑麦的耐铝性明显高于小麦；同时小麦根尖的顺乌头酸酶、柠檬酸合成酶、丙酮酸激酶、己糖激酶活性和黑麦根尖的丙酮酸激酶、己糖激酶活性在铝胁迫下没有明显变化，而黑麦根尖的顺乌头酸酶活性显著降低、柠檬酸合成酶活性显著提高。因此本文就以黑麦为材料进行下一步的研究，主要实验结果如下：
1．在50μmol·L<'-1>AlCl<,3>处理下黑麦根尖0-1cm根段是感受铝毒害的主要部位，同时也是顺乌头酸酶和柠檬酸合成酶活性活跃变化及有机酸分泌的主要部位。随着铝胁迫浓度(0、10、30、50μmol·L<'-1>AlCl<,3>)的增加和铝胁迫时间(0、3、6、9、12h)的增加，黑麦根系分泌的柠檬酸与苹果酸的量增加，而根系柠檬酸合成酶活性呈现递增、顺乌头酸酶活性呈现递减的变化趋势。这些结果表明在铝胁迫下黑麦根系顺乌头酸酶和柠檬酸合成酶作为控制黑麦根系有机酸合成或分解的因子参与了有机酸的分泌。2．在铝胁迫下随着水杨酸浓度(0、1、2．5、5 μmolL<'-1>)的增加显著地促进了黑麦柠檬酸的分泌、抑制了苹果酸的分泌，黑麦根尖顺乌头酸酶活性因水杨酸的加入而受到显著地抑制，但是柠檬酸合成酶活性没有受到影响。这说明了水杨酸可能调控黑麦根系有机酸的代谢及铝胁迫下黑麦根系有机酸的分泌。
3．在铝胁迫下，随着外源钙和硅的供应，黑麦根系分泌的柠檬酸与苹果酸的量明显减少，柠檬酸合成酶活性明显减少、顺乌头酸酶活性明显增加。另外研究也表明，外源钙和硅能明显缓解铝毒害对黑麦根伸长的抑制、减弱铝对根系细胞膜的破坏、减少根尖的铝含量。这些结果说明了钙和硅影响铝胁迫下黑麦根系酶的活性及其有机酸的分泌是通过减少黑麦根系所受的铝毒害来实现的。
铝胁迫;黑麦;有机酸代谢;酶活性;调控
广西大学
硕士
植物营养学
顾明华
2006
中文
S512.5
46
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）