铝离子是酸性土壤中抑制植物生长,影响农作物产量的主要限制因子,缓解铝离子对农作物的生理毒害,增加农作物的产量具有重要的实际意义。本文以水稻幼苗作为研究材料,研究了水稻幼苗对铝离子胁迫下的生理响应和一氧化氮(NO)对铝离子毒害的缓解作用。NO作为一个关键的信号分子在植物生长过程中起着重要的作用。为了研究水稻在铝离子胁迫下NO的缓解作用,我们将水稻幼苗用25μM SNP预处理24 h,再用75μM铝离子处理24 h,通过水稻根长、水稻根中铝离子积累、膜质的氧化程度、水稻根中的抗氧化酶和细胞质膜的通透性及细胞壁中半纤维素果胶的变化情况来评价铝毒害。主要结果总结如下：1.与对照相比(无SNP预处理),SNP预处理的水稻根对铝离子胁迫耐性得到了明显的提高,NO对铝离子胁迫下水稻根的伸长有促进作用,SNP处理组的水稻幼苗根长能大致恢复到正常生长水平。通过测定水稻幼苗根尖和水稻根尖细胞壁的铝离子积累实验,我们发现NO能减少铝离子在水稻幼苗根尖和根尖细胞壁的积累,SNP预处理后的实验组,水稻幼苗根尖的铝离子积累量约为正常对照组的2倍,相当于铝离子单独处理组的1/3。由此可知：铝离子在很低浓度就能大量在水稻根尖积累,进而抑制水稻根的伸长。同时,NO在缓解铝离子对水稻根伸长的抑制和铝离子在根尖的积累方面有明显的保护作用。2.通过研究铝离子胁迫下水稻根中的活性氧产生、脂过氧化和抗氧化酶系统,发现铝离子胁迫能引起水稻根中产生大量的活性氧(包括过氧化氢,超氧阴离子),过量产生的活性氧引起了水稻根尖的膜质过氧化。水稻自身为了缓解活性氧的氧化作用,体内的抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD,过氧化物酶POD,过氧化氢酶CAT,抗坏血酸过氧化物酶APX)的活性上升。SNP预处理组的活性氧产生和膜脂过氧化程度明显低于单独铝离子处理组的,抗氧化酶系统的酶活性明显高于铝离子单独作用的实验组。当加入抗氧化剂丁基羟基茴香醚(BHA)后发现,BHA只能缓解铝离子对水稻根的氧化作用,而对水稻根的伸长作用不明显。由此可见,NO可以缓解铝离子诱导产生的氧化作用,提升水稻根尖的抗氧化能力,但是NO缓解铝离子的氧化作用与促进水稻根的伸长没有明显的相关性。3.通过研究水稻根细胞壁中半纤维素和果胶的含量和果胶的甲基酯化程度,发现：在铝离子胁迫下水稻幼苗根细胞壁中半纤维素和果胶含量与对照相比明显增加,果胶甲基酯化程度与正常对照相比明显降低,SNP预处理后,水稻根尖的果胶含量与铝离子单独处理组相比明显降低,果胶的甲基酯化程度升高。进一步通过对水稻根细胞壁对铝离子的吸收和解吸附实验发现,NO能明显降低细胞壁对铝离子的吸收能力,提高细胞对铝离子的解吸附作用。由此可见,NO可以通过改变水稻根尖细胞壁的成分和果胶甲基酯化程度来降低水稻根尖细胞壁与铝离子的结合能力。4.为了研究铝离子胁迫下,水稻根内源NO对铝离子毒害的缓解作用,我们分别使用了植物体内两种NO合成抑制剂：钨酸钠(硝酸还原酶,NR,抑制剂)和N-硝基-L-精氨酸(LNNA)(氮氧合酶,NOS,抑制剂)。结果发现,钨酸钠能明显加剧铝离子对水稻根伸长生长的抑制作用,增加水稻根中细胞壁果胶的含量和降低果胶的甲基酯化程度。而与钨酸钠相比,LNNA的作用则不明显。由此可见,水稻根中内源NO也能缓解铝离子对水稻根的毒害作用,并且这种缓解作用所需的内源NO的产生与水稻根中的NR密切相关,而与NOS途径关联不大。