柑橘耐铝机理及磷和一氧化氮对铝毒的调控

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 19次 | 上传用户:zyfufen
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柑橘属于亚热带常绿果树,种植于多为酸性土壤的湿润、半湿润的热带、亚热带和温带地区。在柑橘园中常观察到高铝(Al)和/或低磷(P)现象。本文研究了磷(P)-Al互作对耐Al性不同的雪柑和酸柚实生苗生长、根有机酸代谢和Al诱导的有机酸分泌,根交替糖酵解途径、磷获取和利用基因表达的影响,以及硝普钠(SNP,一种NO供体)和Al互作对酸柚实生苗生长和叶光合,以及根和叶碳水化合物含量、抗氧化系统和有机酸代谢的影响,旨在明确柑橘耐Al的机理及P和一氧化氮(NO)对Al毒的调控。1柑橘耐铝机理:根系有机酸分泌和根系磷对铝的固定每天用含不同浓度Al和P的营养液浇雪柑和酸实生苗18周,共6个处理,包括2个Al水平[0(-Al)和1.2 mM AlCl3·6H2O(+Al)]×3个P水平(0、50和200μM KH2PO4)。Al处理显著降低酸柚根、茎和叶干重,而对雪柑影响不大。Al处理降低柑橘根、茎和叶的P含量;Al胁迫下随供P水平的增加根Al含量增加,而茎和叶Al含量却下降。雪柑根、茎和叶P含量和根Al含量均高于酸柚,但茎和叶Al含量却低于酸柚。Al诱导的雪柑根苹果酸和柠檬酸的分泌比酸柚高,Al诱导的Al预处理根苹果酸和柠檬酸的分泌比无Al预处理根高,然而Al预处理并不增加根苹果酸和柠檬酸。随着供P量的增加,Al诱导的Al预处理根的苹果酸和柠檬酸分泌量降低。Al诱导的根苹果酸和柠檬酸分泌受5μM PG、A-9-C、DIDS和CHM抑制,但不被NIF抑制。当抑制剂浓度提高到25μM时也获得了相似的结果,不同的是25μM A-9-C可刺激Al诱导的苹果酸分泌。低温能够显著抑制Al诱导的根苹果酸和柠檬酸的分泌。总之,P是通过增加根系Al固定和植株P含量,而不是通过Al诱导的根有机酸来缓解Al毒害。雪柑比酸柚更耐Al的机理可能与雪柑有较高Al诱导的根有机酸分泌和根系P对Al的固定有关。2铝-磷互作对柑橘根交替糖酵解途径、磷获取和利用基因表达的影响每天用含不同浓度Al和P的营养液浇雪柑和酸柚实生苗18周,共6个处理,包括2个Al水平[0(-Al)和1.2 mM AlCl3·6H2O(+Al)]×3个P水平(0、50和200μM KH2PO4)。雪柑的耐Al性和耐缺P性均比酸柚强。qRT-PCR分析显示,Al激活苹果酸转运子(ALMT1)、三磷酸腺苷-磷酸果糖激酶(ATP-PFK)、焦磷酸-磷酸果糖激酶(PPi-PFK)、液泡膜ATP酶A亚基(V-ATPase A)、液泡膜焦磷酸化酶(V-PPiase)、磷酸丙酮激酶(PK)、酸性磷酸化酶(APase)、酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、苹果酸酶(ME)和苹果酸脱氢酶(MDH),这些基因可能与柑橘的耐Al性和/或耐缺P性有关,但任何一个单一因素均不足以说明二者之间在耐Al性和/或耐缺P性的差异,雪柑和酸柚之间在耐Al性和耐缺P性的不同可能是糖酵解交替途径、P获取和利用相关基因共同表达调控的结果。3一氧化氮缓解酸柚铝毒害每天用含不同浓度Al和SNP的营养液浇酸柚实生苗18周,共6个处理,包括2个Al水平[0(-Al)和1.2 mM AlCl3·6H2O(+Al)]×3个SNP水平(0、10和500μM SNP)。Al胁迫下,SNP增加根P和Al含量,但减少地上部Al含量。10μM SNP可缓解Al诱导的根、茎和叶生长受抑,但500μM SNP仅缓解叶生长。Al降低光合、最大荧光(Fm)、最大原初光化学量子产量(Fv/Fm)和总的性能指数(PItot,abs),增加最小荧光(Fo)、K带、J点和I点的相对可变荧光(VJ和VI)。SNP可缓解Al诱导的所有参数的变化。500μM SNP对酸柚生长有害,这可解释为什么10μM SNP对Al毒的缓解效果好于500μM SNP。SNP处理增加Al诱导的Al预处理根苹果酸和柠檬酸分泌,然而Al预处理并不增加根苹果酸和柠檬酸含量。总的说来,Al上调叶抗氧化系统,下调根抗氧化系统。SNP缓解Al诱导的根和叶丙二醛(MDA)积累,减少其膜脂过氧化。SNP-Al对根和叶非结构性碳水化合的影响不同。总之,SNP可通过增加根系Al固定和Al诱导的根苹果酸和柠檬酸分泌及减少Al在地上部的积累来缓解Al诱导的生长受抑和从光系统II(PSII)供体侧到光系统I(PSI)受体侧末端电子受体整个光合电子传递链的损伤,阻止光合下降。SNP可缓解Al诱导的根和叶的氧化胁迫。SNP-Al互作诱导的碳水化合物、抗氧化系统和有机酸代谢变化在根和叶中并不相同。
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