抗壞血酸對(duì)不同耐鋁性小麥基因型鋁毒脅迫的緩解作用及其機(jī)理研究.pdf

1、據(jù)報(bào)道,pH低于5.5的酸性土壤約占全世界土地面積的30％和潛在可耕地面積的50％。在中國(guó),酸性土壤遍布15個(gè)省區(qū),總面積達(dá)203萬(wàn)平方公里,約占耕地面積的21％。酸性或生理酸性化肥的大量施用以及工業(yè)化過(guò)程造成的大范圍酸性沉降加劇了土壤的酸化過(guò)程。研究表明,A1濃度低于10μmol/L就會(huì)嚴(yán)重抑制許多植物根系的生長(zhǎng)以及對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收,而一般酸性土壤溶液中Al的濃度為10-100μmol/L。因此,Al毒被認(rèn)為是酸性土壤中限制作物生長(zhǎng)

2、最重要的障礙因子,嚴(yán)重影響酸性土壤的作物生產(chǎn)。雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)植物鋁毒脅迫及其耐性機(jī)理已開(kāi)展了大量研究,但迄今為止植物適應(yīng)鋁脅迫的生理生化及分子機(jī)制仍不完全清楚。近年來(lái)已有一些證據(jù)表明抗壞血酸(AsA)作為一種主要的抗氧化劑在植物對(duì)鋁毒脅迫的響應(yīng)中起著非常重要作用,但是對(duì)鋁影響植物體內(nèi)AsA的機(jī)理以及外源AsA對(duì)鋁毒脅迫的緩解效應(yīng)及其機(jī)制等問(wèn)題尚不清楚。因此,本文以前期篩選的一對(duì)耐鋁性差異明顯的小麥基因型鑒-864(耐性)和揚(yáng)麥5號(hào)(

3、敏感)為材料,通過(guò)水培試驗(yàn)研究鋁對(duì)不同小麥基因型AsA代謝的影響、外源AsA或者AsA合成前體對(duì)鋁毒的緩解效應(yīng)及其機(jī)理,以期更加深入地揭示鋁對(duì)植物的毒害及植物耐鋁性機(jī)理。取得的主要研究結(jié)果如下:
　　 1、鋁對(duì)不同小麥基因型根尖AsA含量的影響及其機(jī)理
　　 以2個(gè)不同耐鋁性的小麥基因型為材料,采用水培試驗(yàn)的方法,研究鋁對(duì)小麥體內(nèi)抗壞血酸代謝的影響。結(jié)果表明,在0,10,30,50μmol/L,AlCl3脅迫下處理24h

4、,鑒-864和揚(yáng)麥5號(hào)根系伸長(zhǎng)受抑制程度隨著鋁處理濃度的提高而加劇。在30μmol/LAlCl3脅迫下,2個(gè)基因型的相對(duì)根伸長(zhǎng)率差異最大,鑒-864的相對(duì)根伸長(zhǎng)率為52％,而揚(yáng)麥5號(hào)僅為28％。由此可見(jiàn),鑒-864是對(duì)鋁毒耐性較強(qiáng),而揚(yáng)麥5號(hào)對(duì)鋁毒較為敏感。此外,小麥根尖鋁含量和MDA(脂質(zhì)過(guò)氧化指標(biāo))含量也均隨鋁處理濃度的提高而增加,且2個(gè)基因型也在30μmol/LAlCl3脅迫下差異最大,表現(xiàn)為揚(yáng)麥5號(hào)高于鑒-864;因此,在后面的

5、研究中選擇該濃度進(jìn)行鋁脅迫處理。
　　 鋁脅迫處理顯著提高2個(gè)小麥基因型根尖AsA含量、L-半乳糖酸-1,4-內(nèi)脂脫氫酶(L-Gall,DH)、單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)、脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)活性、AsA/DHA比值和抗壞血酸氧化酶(AAO)活性,且均表現(xiàn)為鑒-864高于揚(yáng)麥5號(hào)。由此可見(jiàn),鋁誘導(dǎo)小麥體內(nèi)AsA含量的提高與其促進(jìn)AsA的合成和循環(huán)再生有關(guān),鑒-864具有較強(qiáng)的合成、循

6、環(huán)再生與降解的平衡能力,是其抵御鋁誘導(dǎo)的氧化脅迫損傷的重要原因。
　　 2、外源AsA對(duì)鋁脅迫下對(duì)小麥根尖AsA含量的影響及其機(jī)理
　　 以2個(gè)不同耐鋁性的小麥基因型為材料,采用水培試驗(yàn)的方法,研究了外源AsA(0.5mmol/L)預(yù)處理6h對(duì)小麥鋁毒的緩解效應(yīng)及其體內(nèi)抗壞血酸代謝的影響。結(jié)果顯示,AsA預(yù)處理可顯著增加鋁脅迫下2個(gè)小麥基因型的相對(duì)根長(zhǎng)率,降低了根尖的鋁含量,并顯著增加2個(gè)小麥基因型根尖的AsA含量、As

7、A/DHA比值、L-GalLDH、MDHAR、DHAR、APX和AAO活性,且AsA含量、MDHAR、DHAR、APX和AAO活性在揚(yáng)麥5號(hào)中的增加幅度大于鑒-864?？梢?jiàn),外源AsA主要通過(guò)促進(jìn)AsA合成和循環(huán)再生能力而提高體內(nèi)AsA含量,降低小麥根尖鋁含量的吸收,緩解鋁毒脅迫對(duì)小麥根系伸長(zhǎng)的抑制作用。
　　 3、外源L-Gal對(duì)鋁脅迫下對(duì)小麥根尖AsA含量的影響及其機(jī)理
　　 以2個(gè)不同耐鋁性的小麥基因型為材料,采用

8、水培試驗(yàn)的方法,研究了外源的AsA合成前體L-Gal(0.5mmol/L)預(yù)處理6h對(duì)小麥鋁毒的緩解效應(yīng)及其體內(nèi)抗壞血酸代謝的影響。結(jié)果顯示,L-Gal預(yù)處理可顯著增加了鋁脅迫下2個(gè)小麥基因型的相對(duì)根長(zhǎng)率,降低了根尖的鋁含量,并顯著增加2個(gè)小麥基因型根尖的AsA含量、AsA/DHA比值、L-GalLDH、MDHAR、DHAR、APX和AAO活性?？梢?jiàn),外源L-Gal可通過(guò)促進(jìn)AsA合成和循環(huán)再生能力而提高小麥體內(nèi)AsA含量,降低小麥根尖