大豆對(duì)鋁脅迫響應(yīng)的研究.pdf

1、鋁毒是酸性土壤中限制作物生長的主要限制因子，本研究以2個(gè)品種大豆，浙春2號(hào)(耐鋁品種)和浙春3號(hào)(鋁敏感品種)為材料，研究了大豆對(duì)鋁脅迫的反應(yīng)，探索鋁對(duì)植物毒害機(jī)理及植物的耐鋁作用機(jī)制。結(jié)果摘要如下： 1.利用傅立葉變換紅外光譜(FTIR)法測定了2個(gè)不同耐鋁性大豆品種在不同濃度鋁處理下(0，20，40，60mg/LAl3+)根、莖、葉的紅外光譜。通過對(duì)各圖譜的比較分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)照的2個(gè)品種大豆除928-1200cm-1區(qū)域的FT

2、IR差異比較明顯外，其他部分的紅外光譜基本相似。而鋁處理后2個(gè)品種大豆根、莖、葉的紅外吸收峰形及峰值均與對(duì)照有較大的區(qū)別，且隨鋁濃度升高其FTIR區(qū)別越為明顯。此外，結(jié)果顯示浙春3號(hào)的變化幅度比浙春2號(hào)更為明顯，這說明鋁敏感大豆在鋁脅迫下物質(zhì)代謝受到了較大的影響。 2.抑制根系伸長是植物遭受鋁毒最早和最易觀察到的癥狀。本實(shí)驗(yàn)中2個(gè)品種大豆在3mmol/L鋁處理后根長都受到較為顯著的抑制，并隨時(shí)間的延長根相對(duì)伸長率大大降低。特別是

3、鋁敏感品種浙春3號(hào)受抑制程度表現(xiàn)得尤為明顯。 3.鋁進(jìn)入線粒體影響線粒體膜功能，從而影響植物的呼吸作用。在不同鋁濃度處理下，2個(gè)品種大豆根尖的呼吸速率有所差異。浙春3號(hào)根尖的呼吸速率隨鋁濃度的增加而顯著下降，而浙春2號(hào)在0.5mmol/L鋁處理下呼吸速率比對(duì)照明顯增加，3mmol/L鋁脅迫下的呼吸速率與對(duì)照也無顯著差異。由于呼吸作用受抑制，產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和能量也大大減少，從而根的伸長也受到了一定的影響。 4.大豆根系細(xì)胞

4、壁在鋁脅迫下產(chǎn)生明顯的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在鋁脅迫下，大豆根系0-10mm根段的鋁含量高于10-20mm根段，且浙春3號(hào)不同根段的鋁含量都比浙春2號(hào)相應(yīng)的根段鋁含量高。在3mmol/L鋁處理后，浙春2號(hào)和浙春3號(hào)根尖0-10mm根段的果膠、半纖維素2、纖維素含量都有所提高，敏感品種浙春3號(hào)的提高幅度尤為明顯，而10-20mm根段果膠、半纖維素1、半纖維素2、纖維素含量無明顯變化。上述結(jié)果表明，大豆鋁敏感品種根尖細(xì)胞壁果膠、半纖維素和纖維

5、素含量較高且在鋁脅迫下提高幅度較大，可能是其根系受鋁抑制程度較高的主要原因。 5.鋁脅迫下大豆葉片活性氧(ROS)O2·、OH·、H2O2增加，與對(duì)照相比，20mg/L鋁濃度時(shí)ROS積累較少，但在40mg/L鋁處理下即可明顯觀察到O2·、OH·、H2O2積累增加的現(xiàn)象，并隨著鋁脅迫濃度的增加和脅迫時(shí)間的延長，ROS積累程度加劇。 6.輕微鋁脅迫下，大豆通過增加SOD、POD、CAT和APX等抗氧化酶活性，提高自由基清除活

6、性，使ROS維持在一個(gè)較低的水平，可有效避免其傷害，從而增強(qiáng)植物抵御逆境的能力。但高濃度鋁脅迫造成ROS防御系統(tǒng)失衡，導(dǎo)致抗氧化酶活性顯著下降，此時(shí)ROS防御系統(tǒng)受到削弱，ROS迅速積累，氧化脅迫和脂質(zhì)過氧化程度加劇，使PPO被激活并從膜上釋放出來，促進(jìn)大豆體內(nèi)酚類物質(zhì)向更有毒性的醌類物質(zhì)轉(zhuǎn)化，最終對(duì)浙春2號(hào)和浙春3號(hào)產(chǎn)生毒害作用。總之，鋁脅迫可以引起氧化脅迫并導(dǎo)致植株生長受抑，但由于不同品種不同的抗氧化能力而導(dǎo)致植株生長的差異。相對(duì)浙