豌豆不同品種耐鋁性與細(xì)胞壁特性的關(guān)系.pdf

1、鋁毒作為酸性土壤中限制農(nóng)作物生長(zhǎng)的重要障礙因子之一，植物耐鋁機(jī)制的研究，對(duì)提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，解決酸性土壤的糧食生產(chǎn)問題有重要的意義。前人的研究表明，根尖過渡區(qū)是鋁最敏感的區(qū)域，也是鋁抑制根系生長(zhǎng)和決定品種耐鋁性的關(guān)鍵區(qū)域，然而其機(jī)理尚不清楚。本研究以耐鋁和鋁敏感豌豆品種為材料，系統(tǒng)地分析了根尖過渡區(qū)鋁敏感性和品種耐鋁性與鋁的分布、細(xì)胞壁果膠性質(zhì)、質(zhì)外體pH、根邊緣細(xì)胞間的關(guān)系，主要研究結(jié)果如下:
　　1.豌豆品種耐鋁性驗(yàn)證

2、>　　對(duì)鋁脅迫條件下不同品種主根和側(cè)根相對(duì)伸長(zhǎng)率等指標(biāo)的綜合分析，證實(shí)Onward和Alaska為耐鋁品種，Hyogo和Sima為鋁敏感品種。
　　2.鋁在耐鋁和鋁敏感豌豆品種不同根區(qū)的分布
　　鋁在各個(gè)根區(qū)的分布為:總鋁和細(xì)胞壁鋁從根尖向根基依次遞減，過渡區(qū)鋁含量低于分生區(qū)，但過渡區(qū)（鋁敏感品種）活性鋁含量(Morin熒光強(qiáng)度)最高，并且分布在表皮層和外皮層，而分生區(qū)主要以表皮層為主。說明過渡區(qū)活性鋁累積較多，分布范圍更廣

3、，是過渡區(qū)鋁敏感的主要原因。
　　鋁敏感品種根尖過渡區(qū)總鋁、細(xì)胞壁鋁和活性鋁含量均高于耐鋁品種;并且活性鋁在鋁敏感品種過渡區(qū)表皮層和外皮層均有明顯分布，而耐鋁品種中主要分布在根表皮層，表明活性鋁在鋁敏感品種的過渡區(qū)分布范圍較耐鋁品種更廣。XPS結(jié)果也顯示，鋁敏感品種過渡區(qū)離子態(tài)鋁含量高于耐鋁品種。分析過渡區(qū)細(xì)胞壁不同組分鋁含量發(fā)現(xiàn)，鋁敏感品種螯合態(tài)果膠和堿溶態(tài)果膠中鋁含量高于耐鋁品種，而纖維素和半纖維素間無顯著差異。說明鋁敏感品種

4、過渡區(qū)總鋁量、細(xì)胞壁鋁含量和活性鋁或離子態(tài)鋁含量均高于耐鋁品種，并且分布范圍更廣。
　　3.耐鋁和鋁敏感豌豆品種不同根區(qū)細(xì)胞壁果膠特性
　　無鋁條件下，過渡區(qū)果膠和未甲酯化果膠含量最高，PME活性和果膠甲酯化度低于分生區(qū)。鋁處理后，果膠含量、未甲酯化果膠含量、PME活性及果膠甲酯化度升高，然而根區(qū)間果膠性質(zhì)差異保持一致，過渡區(qū)果膠含量和未甲酯化果膠仍高于其它根區(qū)，過渡區(qū)PME活性低于分生區(qū)。說明果膠/未甲酯化果膠含量高是過渡

5、區(qū)鋁敏感的重要原因。
　　耐鋁和鋁敏感豌豆品種根尖果膠性質(zhì)的差異主要表現(xiàn)在過渡區(qū)。不管有無鋁處理，鋁敏感品種過渡區(qū)果膠含量和PME活性均顯著高于耐鋁品種，果膠甲酯化度低于耐鋁品種。高果膠含量和低果膠甲酯化度導(dǎo)致鋁敏感品種過渡區(qū)未甲酯化果膠含量高于耐鋁品種。說明品種耐鋁性與過渡區(qū)果膠合成及PME活性有關(guān)，耐鋁品種過渡區(qū)果膠總量和PME活性低，導(dǎo)致未甲酯化果膠含量較低，從而過渡區(qū)鋁累積少，耐鋁性強(qiáng)。
　　4.耐鋁和鋁敏感豌豆品種

6、過渡區(qū)質(zhì)外體pH差異及其調(diào)控機(jī)理
　　根尖Oregon熒光染色顯示過渡區(qū)質(zhì)外體pH顯著高于分生區(qū)及其他根區(qū)，這是過渡區(qū)鋁累積低于分生區(qū)的主要原因。因?yàn)檩^高pH條件下PME活性較高，也導(dǎo)致過渡區(qū)對(duì)鋁脅迫更敏感。
　　耐鋁品種根際和根表pH均高于鋁敏感品種，并且過渡區(qū)質(zhì)外體pH也高于鋁敏感品種。過渡區(qū)pH的差異與H+流有關(guān)，耐鋁品種過渡區(qū)H+內(nèi)流高于鋁敏感品種。利用質(zhì)膜H+-ATPase活性抑制劑VA，抑制質(zhì)膜H+-ATPase

7、活性后，不同品種過渡區(qū)根表H+流的差異消失，說明不同品種H+流的差異與質(zhì)膜H+-ATPase有關(guān)。加入生長(zhǎng)素外排抑制劑NPA，不同品種過渡區(qū)根表H+流消失，而加入生長(zhǎng)素內(nèi)流抑制劑CHPAA，耐鋁品種H+內(nèi)流更顯著地高于鋁敏感品種，表明品種間過渡區(qū)根表H+流的差異與生長(zhǎng)素外排有關(guān)。以上結(jié)果說明，豌豆品種耐鋁性與過渡區(qū)質(zhì)外體pH呈正比，質(zhì)外體pH的差異與H+內(nèi)流有關(guān)，生長(zhǎng)素外排和質(zhì)膜H+-ATPase參與了對(duì)過渡區(qū)質(zhì)外體pH與H+流的調(diào)控。

8、
　　5.不同品種根邊緣細(xì)胞差異
　　鋁脅迫條件下，去除根邊緣細(xì)胞后鋁敏感品種中根相對(duì)伸長(zhǎng)率顯著降低，而耐鋁品種無顯著變化，說明鋁脅迫條件下鋁敏感品種根邊緣細(xì)胞對(duì)根尖的保護(hù)作用更明顯。根邊緣細(xì)胞耐鋁性與品種的耐鋁性保持一致，鋁敏感品種根邊緣細(xì)胞中的鋁含量顯著高于耐鋁品種。說明鋁敏感品種根邊緣細(xì)胞通過累積更多的鋁，緩解鋁對(duì)根尖的毒害。
　　綜上所述，過渡區(qū)果膠含量高和活性鋁的累積多、分布范圍廣，是過渡區(qū)鋁敏感的重要原因。