收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

铝胁迫下大豆根冠粘液分泌特性和耐铝机理研究

吴韶辉  
【摘要】: 酸性土壤在全球分布广泛,由此引发的铝毒问题被认为是酸性土壤中限制作物生长最重要的因素,严重影响酸性土壤上作物的生产力。铝毒的原初效应是抑制植物的根系伸长,进而抑制植物对水分和养分的吸收。植物对铝的外部排斥机制是其耐铝的机制之一,通过外部排斥机制能使大量的铝被拒之于根表之外免遭其毒害。根尖粘液是主要由根冠细胞和边缘细胞分泌的高分子物质,其在植物外部排拆铝中所起的作用逐渐受到重视。本文采用两种不同铝耐型的大豆(Glycine max L.)浙春3号(铝敏感性品种)、浙秋2号(铝耐性品种)为材料,采用悬空培养法培养收集根冠粘液,分析粘液多糖的单糖组成和铝胁迫下大豆根尖粘液分泌量、主要成分等基本的生物学特性变化,研究根冠粘液结合铝的能力以及阻止铝进入根尖的贡献大小,以及粘液中结合铝的主要物质和根尖生理特性,揭示根冠粘液在大豆根际排斥铝的作用和机理,有望为植物铝毒及耐铝机制和遗传改良研究探索新途径。 研究结果如下: (1)建立了采用三氟乙酸水解豌豆根尖粘液中的多糖,衍生化后用气相色谱分离测定6种单糖的分析方法。实验表明,根尖粘液用三氟乙酸水解并乙酰化,采用OV-17石英毛细管柱(35m×0.32 mm×0.33μm)为色谱柱,利用气相色谱法对6种单糖进行分离测定,6种糖全部达到基线分离,总分析时间为42 min。用保留时间定性,外标法定量。方法相线性范围为0.0025~2.5 mg/mL,各标准曲线相关系数r>0.9991。检出限0.0216~0.1578μg/mL,加样回收率为96.7%~107.4%。实验结果表明本法是一种有效测定逆境胁迫下植物根尖粘液中糖类物质组成的方法。 (2)通过悬空培养法对大豆进行培养,收集根尖粘液,研究铝胁迫下粘液的分泌特性。结果表明:铝胁迫诱导根尖粘液分泌,耐铝大豆浙秋2号粘液产生量高于铝敏感大豆浙春3号。粘液中含有较高含量的糖类、蛋白质、氨基酸、有机酸等物质,这些成分在浙秋2号中的含量普遍高于浙春3号。400μmol/L Al处理下,浙春3号和浙秋2号的蛋白质含量分别达到对照的4.7倍、3.9倍;氨基酸含量达对照的8.0倍、5.2倍,总有机酸含量是对照的7.0倍、3.9倍;粘液的pH呈弱碱性,在铝毒下变化较小。上述结果表明,铝毒胁迫下,糖类物质是粘液中响应最大的成分,可能是粘液中响应铝毒的主要物质。 (3)对大豆根尖粘液糖类含量及组成成分进行测定,结果表明:多糖是粘液中的主要成分,占粘液成分的90%。铝胁迫引起总糖含量显著增加,浙春3号和浙秋2号经400μmol/L铝处理后总糖含量分别增加了218.2%、88.1%。粘液中的多糖主要由木糖、半乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖、盐藻糖和甘露糖6种单糖组成。铝胁迫下其中葡萄糖和木糖的含量较高且对铝胁迫的响应程度大,可作为大豆根尖粘液多糖响应铝胁迫的标志性单糖。 (4)采用悬空培养条件下去除和保留根根尖粘液法,分别测定根相对伸长率,根尖、根尖细胞壁和粘液中的铝含量以及PME活性。结果表明:保留根尖粘液时,浙春3号和浙秋2号的根相对伸长率平均比相同铝浓度处理下去除粘液处理组分别高15.8%和21.6%,表明粘液显著缓解铝毒对大豆根系生长的抑制作用。根尖保留粘液缓解铝胁迫引起的PME活性增加,浙秋2号的PME活性低于浙春3号。400μmol/L铝处理下浙秋2号粘液吸收了49.5%的铝,而浙春3号仅14.2%。尽管粘液结合了大量的铝,但是毒害形态的单核铝含量非常低,粘液单核铝仅占总铝含量的0.06%~1.16%。荧光染色结果表明根尖吸收的铝在细胞壁上的积累,保留粘液处理组的根尖荧光强度明显低于去除粘液处理组。细胞壁的铝含量测定结果也表明,去除根尖粘液后细胞壁上的铝含量显著增加。上述结果表明,根尖保留粘液能抑制铝进入根尖,减少铝与细胞壁的结合;推测粘液能够将毒害形态铝结合形成稳定的结合物或者非毒害形态,降低铝对根生长的抑制作用,缓解了铝毒害。 (5)采用悬空培养条件下去除和保留根根尖粘液法,分别测定根尖细胞壁成分含量变化和根尖呼吸酶活性。去除根尖粘液引起细胞壁果胶、半纤维素1和半纤维素2增加;铝耐型的浙秋2号去除根尖粘液后各成分含量增长率较高,最高达239.4%(果胶)、194.8%(半纤维素1)和759.3%(半纤维素2),表明粘液显著缓解由铝胁迫引起的大豆根尖细胞壁多糖组分的增加。粘液对呼吸酶活性影响结果显示,去除粘液后H~+-ATPase和Ca~(2+)-ATPase活性显著下降,浙春3号和浙秋2号的H~+-ATPase最低分别仅为保留粘液组的84.1%、68.8%,Ca~(2+)-ATPase活性最低分别仅为保留粘液组的65.2%、45.7%。上述结果暗示粘液能有效降低铝引起的细胞壁多糖含量,减少细胞壁上能与铝结合的结构,降低了细胞壁对铝的结合能力;同时稳定根尖呼吸酶活性,促进根尖细胞正常伸长。 (6)采用悬空培养法培养大豆,收集根冠粘液测定其中的果胶和酚类含量。粘液中还含有能结合金属阳离子的物质如果胶、酚类。铝处理下粘液中的果胶、酚类显著增加,400μmol/L铝处理下浙春3号和浙秋2号的果胶分别比对照增加293.8%和195.7%,酚类分别比对照增长215.6%、214.0%。铝胁迫下粘液中酸性磷酸酶活性显著增加,200μmol/L时活性最高,此时浙春3号和浙秋2号分别达对照的8.9倍、10.3倍,铝浓度继续增加,酶活性下降。粘液中果胶、酚类的增加提高了粘液结合铝的能力,酸性磷酸酶活性增加促进根尖的磷代谢,代谢产生的磷酸盐具有结合铝的能力,表明果胶、酚类和酸性磷酸酶对粘液结合铝的能力起到重要作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张帆,罗承德,张健;植物铝胁迫发生机制及其内在缓解途径研究进展[J];四川环境;2005年03期
2 肖祥希,杨宗武,肖晖,谢一青,刘星辉;铝胁迫对龙眼叶片活性氧代谢及膜系统的影响[J];林业科学;2003年S1期
3 杨若明,张经华;铝胁迫下小麦根部苹果酸和柠檬酸的直接测定[J];西北植物学报;2005年04期
4 肖祥希,杨宗武,郑蓉,陈立松,刘星辉;铝胁迫对龙眼叶和根细胞超微结构的影响[J];林业科学;2003年S1期
5 孔繁翔,桑伟莲;小麦铝抗性和敏感品系对铝胁迫的生理生化反应[J];应用与环境生物学报;2004年05期
6 应小芳,刘鹏;铝胁迫对大豆叶片光合特性的影响[J];应用生态学报;2005年01期
7 张丽梅,贺立源,李建生;植物根系解铝毒分泌物[J];贵州农业科学;2005年03期
8 王建波,李阳生,利容千;铝胁迫下小麦根尖分生细胞中Ca~(2+)分布变化[J];生态学报;2001年08期
9 张芬琴,徐新建;外源硼对铝胁迫小麦幼苗的缓解效应(简报)[J];植物生理学通讯;2001年01期
10 龚春风;徐根娣;刘鹏;;铝胁迫对大豆酯酶同工酶的影响[J];江苏农业科学;2005年06期
11 尤江峰,杨振明;铝胁迫下植物根系的有机酸分泌及其解毒机理[J];植物生理与分子生物学学报;2005年02期
12 丁蕾;支崇远;;铝胁迫对小麦的影响及小麦的抗铝机理[J];种子;2006年03期
13 赵会娥;贺立源;章爱群;门玉英;;铝胁迫对植物光合作用的影响及其机理的研究进展[J];华中农业大学学报;2008年01期
14 刘强;李晓红;李蕴;肖宜安;;铝胁迫对油菜叶片光合特性的影响[J];井冈山学院学报;2008年01期
15 张帆,罗承德,张健;外源钙、磷、氮对铝胁迫下杉木幼苗生长影响的调控研究[J];应用生态学报;2005年02期
16 华靖;潘军航;胡献明;童微星;金承涛;朱睦元;;海藻糖在提高酿酒酵母细胞耐铝性中的作用[J];科技通报;2007年01期
17 韦冬萍;刘鹏;徐根娣;蔡妙珍;;油菜叶片保护酶活性、丙二醛及脯氨酸对铝胁迫的响应[J];中国粮油学报;2008年05期
18 翁美娅;叶灵静;刘鹏;陈建华;;益母草幼苗对铝毒胁迫的生理响应[J];浙江师范大学学报(自然科学版);2009年01期
19 马丽;杨盛昌;;铝胁迫对海莲幼苗保护酶系统及脯氨酸含量的影响[J];广西植物;2009年05期
20 李晓红;李蕴;胡雪华;曾建军;王春香;肖宜安;;铝胁迫对车前生殖特性的影响[J];井冈山学院学报;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 肖宜安;李蕴;胡文海;李晓红;胡雪华;;铝胁迫对入侵植物喀西茄光合及叶绿素荧光特性的影响[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
2 阎君;陈静波;张婷婷;刘建秀;刘海勃;;铝胁迫对假俭草种质资源生长及营养元素吸收的影响[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
3 陈香;胡雪华;陆耀东;黄伟;鞠建文;郭永久;;铝胁迫对入侵植物北美车前生长特性和生物量分配的影响[A];第三届全国植物生态学前沿论坛第三届全国克隆植物生态学研讨会论文摘要汇编[C];2009年
4 曾建军;李蕴;肖宜安;胡雪华;;铝胁迫对入侵植物喀西茄光合特性及叶绿素荧光参数的影响[A];第三届全国植物生态学前沿论坛第三届全国克隆植物生态学研讨会论文摘要汇编[C];2009年
5 孟晓英;甄艳;朱凌;杨敬平;包冬萍;庞延军;沈恒冠;杨永华;;硼及抗坏血酸对酸铝胁迫下植物幼苗生长的影响研究[A];中国植物生理学会第九次全国会议论文摘要汇编[C];2004年
6 陈奇;张晓东;王莎莎;王奇峰;王阁奇;李昆志;玉永雄;陈丽梅;;利用SSH方法鉴定紫花苜蓿在铝胁迫下根的响应基因[A];中国植物生理学会第十次会员代表大会暨全国学术年会论文摘要汇编[C];2009年
7 金婷婷;刘鹏;郑伟伟;;铝胁迫下大豆根系分泌物的分泌特性研究[A];2006年中国植物逆境生理生态与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年
8 刘强;尹丽;龙婉婉;胡萃;贺俐;;铝胁迫对蓼科植物叶片气体交换和叶绿素荧光特性的影响[A];第三届全国植物生态学前沿论坛第三届全国克隆植物生态学研讨会论文摘要汇编[C];2009年
9 李德华;贺立源;刘武定;;铝胁迫与植物根系有机酸分泌[A];中国植物生理学会第九次全国会议论文摘要汇编[C];2004年
10 钱春梅;吴颖;张一帆;伍志权;阮秋鸣;;钙对铝胁迫下水稻膜脂过氧化和抗氧化酶活性的影响[A];2005年全国植物逆境生理与分子生物学研讨会论文摘要汇编[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 肖祥希;龙眼(Dimocarpus Longana Lour.)对铝胁迫的生理化反应及其矫治[D];福建农林大学;2002年
2 于力;豇豆(Vigna unguiculata L.)铝毒害及耐性机理[D];南京农业大学;2012年
3 闫明;铝胁迫和丛枝菌根真菌感染对樟树幼苗的生长和光合作用的影响[D];西南大学;2007年
4 侯宁宁;脱落酸和抗氧化系统对大豆耐铝性的调控机制[D];吉林大学;2009年
5 赵永艳;南京市近郊典型森林群落结构特征与恢复技术研究[D];南京林业大学;2007年
6 马宝慧;水稻(Oryza sativa L.)铝毒害及耐性机理[D];南京农业大学;2007年
7 徐芳杰;过氧化氢作为信号分子在小麦耐铝性中的作用及机理[D];浙江大学;2011年
8 刘强;麦类作物抗铝毒机理研究[D];浙江大学;2006年
9 薛永;水稻耐铝毒QTL分析与精细定位[D];南京农业大学;2006年
10 杨野;不同耐铝型小麦品种耐铝差异机理的研究[D];华中农业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈红星;内源水杨酸和乙烯在拟南芥对铝胁迫中的作用[D];沈阳师范大学;2013年
2 章月皎;铝胁迫对细胞壁果胶的影响以及一氧化氮、生长素在铝诱导草酸分泌中的作用[D];浙江大学;2010年
3 张向荣;铝胁迫对3种地被植物生长及营养元素吸收的影响研究[D];湖南农业大学;2010年
4 张芳芳;雷竹苗对酸、铝胁迫的生理响应[D];南京林业大学;2011年
5 王志颖;有机酸和抑制剂对铝胁迫下油菜(Brassica napus L.)生长、生理和根系分泌物的调控研究[D];浙江师范大学;2011年
6 王琳;铝胁迫下产生的过氧化氢影响铝敏感型黑大豆生长的生理基础与分子机制[D];昆明理工大学;2013年
7 宋影;酸铝胁迫下西南林区三种土著外生菌根真菌活化利用无机磷源的研究[D];西南大学;2014年
8 张亚楠;铝胁迫下小黑豆的红外光谱特征分析及其铝胁迫响应基因的鉴定[D];昆明理工大学;2011年
9 刘影;扁穗牛鞭草和多花黑麦草对铝胁迫的生理响应[D];四川农业大学;2011年
10 杨敏;低pH和铝胁迫对苜蓿共生结瘤信号传递的影响研究[D];广西大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978