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龙眼(Dimocarpus Longana Lour.)对铝胁迫的生理化反应及其矫治

肖祥希  
【摘要】: 本研究以亚热带果树龙眼为试材,采用水培方法,研究龙眼铝吸收特性和铝胁迫对龙眼生长、细胞超微结构、碳代谢、氮代谢、活性氧代谢的影响以及内源激素、多胺含量和根区分泌物的变化。 1龙眼铝吸收特性的研究 1.1龙眼幼苗铝吸收曲线、代谢抑制剂2.4—DNP对龙眼铝吸收影响等方面的研究表明,龙眼Al吸收特性取决于介质中铝的浓度,在低浓度(≤0.370mmol.L~(-1))时,龙眼Al~(3+)吸收主要受代谢控制,属于主动吸收;介质浓度>0.370mmol.L~(-1)时,则主要受非代谢因素影响,即为被动扩散。 1.2铝胁迫下,龙眼吸收的铝主要集中于根系,根的铝含量是茎的3.54~5.66倍,是叶片的3.60~5.80倍,其积累量占全苗铝总积累量的58.85%~75.07%,且随介质铝浓度的提高根中的铝含量、铝积累量均大幅度增加,根吸收的铝转移到地上部的比例随介质铝浓度的提高而减小。 1.3铝在龙眼叶片细胞中主要分布在细胞壁。铝胁迫下,龙眼叶片细胞细胞壁中的铝含量占了86.20%~88.58%,依次是细胞质、叶绿体、线粒体,核蛋白中铝含量最小。铝的这种分布方式,是细胞自我保护的一种机制,阻止大量铝进入细胞内部,避免叶绿体、线粒体等细胞器受到损害而造成更大的伤害。 1.4铝离子在龙眼叶中主要以“束缚态”存在,“自由态”铝仅占6.68%~7.13%,而在根内“自由态”铝与“束缚态”铝大致相当,不论介质铝浓度的大小,“自由态”与“束缚态”铝含量所占的比例基本保持恒定,因此高浓度铝和低浓度铝对植物毒害上的差别在于绝对量上的不同。 2铝胁迫对龙眼生长及叶、根超微结构的影响 2.1铝胁迫抑制了龙眼生长,铝浓度为0.185mmol.L~(-1)时就已产生抑制作用,且随浓度的 增加毒害作用逐渐加深,根系生物量下降”.8%~31.7%、根系活力下降22.0%~“.0%、 茎生物量下降5.4%~36.2%、叶生物量下降14.5%一58.2%、叶面积下降13.5%~46,5%, 根、茎、叶含水率分别下降了2.3%~4.8%、7.3%一17.8%、1 .5%一6.00/0。 2.2铝胁迫造成龙眼叶片超微结构的破坏。铝胁迫下,叶片细胞超微结构最明显的变化 是叶绿体的破坏,表现为叶绿体膜系统受损加重,基粒片层扭曲紊乱;其次是细胞壁的 降解和质壁分离的发生,细胞之间间隙变小,部分液泡膜破裂,液泡消失;线粒体膜系 统受到破坏,峭数量明显减少甚至消失。 2.3铝胁迫下龙眼根端膨大,根尖变粗变短,从外表皮到中柱出现不同程度的龟裂,且 随铝浓度的提高,这种伤害程度不断加重;根伸长区细胞细胞壁发生降解,细胞间距变 小,细胞壁弹性变小,僵硬度增加;膜系统遭到破坏,发生质壁分离和核膜、线粒体膜 破裂;细胞中淀粉粒明显减少,甚至消失:根尖分生组织细胞核变形,细胞核数量大大 减少。 2.4鉴于铝胁迫首先是对根系产生毒害,因此将根系开始受害的铝浓度作为闽值,笔者 认为龙眼铝毒害闽值为o.185mmol.L一’。诚然,铝对龙眼毒害还受多种因子影响,因品种、 铝的形态以及耕作措施等而异。 3铝胁迫对龙眼营养元素吸收的影响 11低浓度铝(蕊o.185mmol.L一,)可刺激龙眼根、茎对N、K的吸收,高浓度铝( 0.185llunol.L’)则造成根、茎吸收氮素、钾素的障碍,而铝胁迫直接影响了氮、钾的转 运从而抑制叶片对氮素、钾素的吸收,叶含N量、含K量随铝胁迫的加重而不断下降。 根、茎含P量随铝胁迫浓度的提高而增加,而叶的含P量则随供铝浓度的增加而逐渐减 少。 3.2铝胁迫明显抑制了龙眼植株对钙、镁的吸收,根、茎、叶钙含量比对照分别下降了 32.05%一76.44%、8.98%一21.35%、9.48%一26.96%:镁含量分别下降19.70%一82.0%、 17.2%~42.34%、11.19%~33.15%。 3.3铝对龙眼根系铁、锌、锰的吸收依铝浓度而异。低浓度铝(蕊0.185mmof.L一,)促进 龙眼根、茎对铁的吸收;高浓度铝(0.1 85mmol.ul)则明显抑制了铁的吸收;铝胁迫 下铁的转运受到影响,叶含铁量下降。低浓度(续o.185mmol.L,)铝同样促进龙眼根系 对锌的吸收,根锌含量比对照增加了12.14%,高浓度铝则抑制根系对锌的吸收,根锌 含量比对照降低了50.71%~64.29%,对于茎、叶来说铝抑制锌吸收的起始浓度相对较 大,茎为1.llommol.L一,,叶为0.37ommol.L一,。铝胁迫下,根系含锰量下降了27.25%一 91.40%;铝浓度续0.370mmol.u,则促进茎、叶锰的吸收,而铝浓度o.370mmol.L一’茎、 叶锰的吸收被抑制。 4铝胁迫对龙眼活性氧代谢、内源激素和根区分泌物的影响 4.1铝胁迫造成细胞膜的破坏和活性氧防御系统失衡。铝胁迫下,龙眼叶片细胞膜脂过 氧化加剧,膜透性明显提高。SOD、POD、GR活性在低浓度铝胁迫时上升,至 0.37Ommol.L一,铝处理时达最大值,而铝胁迫浓度O.370mmol.L一,则下降;铝胁迫下, CAT活性不断下降,AsA一POD活性不断增加。铝胁迫导致AsA含量不断下降,GSH含 量随铝胁迫浓度的增加而增加,至0.740mmol.L一’铝处理时达最大值,铝浓度 0.740mmol.L一’GSH含量下降。 4.2铝胁迫下生长类激素含量降低,ABA含量增加,内源激素的平衡被破坏。龙眼叶、 根工从含量比对照分别下降了45.93%~71.02%、26.


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