茶树耐铝的基因型差异及机理研究

【摘要】：茶树是一种聚铝耐铝的植物,近年来,土壤酸化越来越严重,茶园土壤铝含量越来越高,茶叶中铝含量也相应增加,而随着茶产品的拓展,抹茶及茶粉应用的深入,铝对茶树的负效应也逐渐受到重视。过去有关茶树富铝耐铝机制研究已经取得一定进展,但如何从茶树本身基因型差异来分析研究茶树的铝积累机制少见报道。本文主要通过筛选对铝敏感性及累积性差异的品种入手,从生理反应、组织及亚细胞水平上对铝在茶树叶片中的积累、分布的基因型差异进行研究,为将来培育低铝累积型茶树品种提供理论基础。同时也初步探讨了茶多酚对土壤中铝的活化效应和茶多酚对大麦铝毒的缓解作用。主要的研究结果如下： (1)平阳特早和乌牛早的不同铝浓度水培(0mM A13+和0.4mMAl3+)试验结果表明,二个品种对铝的反应存在明显的基因型差异,尤其是根系生长差异尤为明显。供铝对茶树的生长发育,茶树叶片叶绿素含量,儿茶素含量都有明显的促进作用。同时,供铝明显提高茶树叶片中超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等的活性,降低丙二醛(MDA)的含量。 (2)51个茶树品种叶片铝含量分析结果显示茶树对铝的吸收累积存在显著的基因型差异。其中叶片铝含量最高的为政和大白茶,高达2493.03mg·kg-1,是含量最低品种浙农25(587.19mg·kg-1)的4倍。依据叶片铝含量差异,将51个品种分成高,中,低三组茶树品种。亚细胞分布结果表明细胞壁中的铝约占总吸收累积铝的74%左右,表明细胞壁为茶树积累铝的主要器官。铝形态分布试验结果显示,残留态的铝含量最高,说明茶树体内大部分铝活性较低,毒性也因此而降低。HC1提取态铝在老叶中的含量低于幼嫩叶片,说明草酸-铝型螯合物在幼嫩叶片中的含量较高。H2O提取态铝(其他弱有机酸螯合物型铝)在老叶中的含量要高于嫩叶。果胶酶和纤维素酶处理细胞壁,其酶解液中铝含量增加明显,果胶酶酶效果明显高于纤维素酶,说明细胞壁中的铝有一部分是与果胶和纤维结合在一起的,而且与果胶结合的量更多。但叶片中的纤维素和果胶含量与铝含量之间并没有线性相关性。 (3)苏木精染色法结果显示茶树根对铝的吸收主要集中在根尖前端,根尖细胞累积的铝主要分布在其细胞壁中,大约占到根尖细胞铝总量的60-70%。随着培养液铝浓度升高,培养液pH也随之降低。此推测根系耐铝机制是细胞壁对铝的吸附作用以及pH的降低两种机制共同作用的结果。 (4)外源添加茶多酚能有效增加土壤的铝活性。在pH3.5-5.5范围内,随着添加茶多酚浓度的升高,土壤中交换性铝和水溶性铝的溶出量均相应增加。随着培育时间的增加,茶多酚对土壤铝的活化效应降低,推测是茶多酚氧化沉积引起。该结果显示茶多酚作为一种天然的重金属螯合剂,在重金属污染土壤的植物修复方面具有一定的潜在价值。 (5)通过水培实验,研究了茶多酚对大麦铝毒的缓解作用。结果表明,加入茶多酚的铝处理大麦,与仅加铝处理大麦相比,长势明显变好,株高和根长都有显著性提高,SOD和CAT活性增强。这说明,茶多酚对大麦铝毒具有一定的缓解作用。