水稻根表铁膜形成机制及其生态环境效应

许多水生植物的根系表面及其根际微环境都具有形成铁膜的能力,根表铁膜是植物适应水生环境的重要机制。本文叙述了水稻根表铁膜的形成条件、化学组成与空间分布,分析了根表铁膜形成的生理与分子机理。探讨了根系氧化酶、氧化性物质、根系泌氧能力、根际氧化性微生物活性及相关基因在铁膜形成过程中的作用;在此基础上,进一步分析了水稻根表铁膜的营养效应和阻止重金属离子对根系的毒害效应。最后就根表铁膜的研究方法与调节机制进行了展望。

我国南方红壤酸化和铝毒现状及防治

南方红壤区是我国农业生产的重要基地,然而,红壤酸化和铝毒导致该区耕地生产力和质量下降。本文整理分析了近5年南方红壤酸化的相关报道和广东主要酸雨区森林土壤的调查结果,发现,红壤酸化面积加大,并且酸化程度和铝毒害日趋严重。本文还详尽阐述了导致南方红壤酸化加快和铝毒加重的主要因素,如酸沉降加剧、化肥不合理使用以及农业集约化生产和单一化种植。在此基础上,指出控制酸沉降、合理的施肥方式和作物栽培方式,是防治红壤酸化的主要措施。

不同铁形态对水稻根表铁膜及铁吸收的影响

通过溶液培养试验研究了FeCl2.4H2O和FeCl3.6H2O对水稻根表铁膜数量及铁吸收的影响。结果表明,FeCl2处理时水稻根表铁膜浓度是FeCl3处理的197%～233%。利用EDTA-BPDS对铁膜形态分析看出,根表铁膜中Fe3+占85%～92%,Fe2+占8%～15%。水稻天优998(TY998)根表铁膜数量显著高于培杂泰丰(PZTF),其铁吸收是培杂泰丰的115%～138%。两种铁形态处理明显提高了水稻的根系活力,其中,FeCl2处理时水稻根系活力增加24%～69%,FeCl3为16%～54%。FeCl2处理时水稻根系SOD、POD和CAT活性分别增加11%～32%、15%～30%和30%～31%,但FeCl3处理没有明显影响。上述结果表明,一定浓度铁处理明显增加水稻根表铁浓度和铁吸收;与FeCl3处理相比,FeCl2处理能提高根系抗氧化酶活性,增加水稻的铁吸收和根表铁膜数量。

铝对大豆根系柠檬酸合成与分泌的影响

铝诱导有机酸分泌是作物解铝毒的一种重要机制,然而铝如何诱导有机酸分泌的机理并不清楚。以不同铝耐性大豆(Glycine max)(BX10和BD2)为材料,研究了铝对柠檬酸合成与分泌的影响。结果发现,在0.5mmol·L-1CaCl2溶液中,铝处理明显抑制大豆根系伸长,BX10比BD2具有较大的主根伸长率。铝处理明显诱导大豆根系分泌柠檬酸,BX10的柠檬酸分泌量比BD2高出32.3%～64%。铝处理降低根系内源柠檬酸含量,但不影响柠檬酸合酶活性,BX10比BD2具有较高的柠檬酸合酶活性,表明铝诱导的柠檬酸合成与其分泌关系密切。另外,在pH4.5的完全营养液中进行铝、磷间隔处理发现,供磷明显增加大豆铝吸收,而且BX10比BD2具有较大生物量与铝吸收,这表明,磷对铝的吸收具有重要作用,大豆磷效率可能影响其铝耐性。

不同作物对赤红壤酸铝毒害的响应研究

为评价赤红壤酸铝对作物的毒害作用,本文用氧化钙和硫酸铝将典型赤红壤pH值调节为4.01、4.52、5.02、5.52,研究了7种作物对不同酸铝土壤的响应。结果表明,不同酸铝土壤中,7种作物相对根长与相对根干重呈相似变化趋势,均表现为pH 5.02土壤>pH 4.52土壤>pH 4.01土壤,水稻的相对根长与相对根干重较大,而大麦较小,通菜、玉米、菜豆、豆角、大豆位于其中。铝溶液处理下不同作物的相对根伸长均以水稻、大豆、菜豆、豆角>玉米>通菜>大麦,与土培结果基本一致;作物根系的苏木精染色程度随酸铝毒害程度的上升而加深,与作物铝吸收结果趋势相同。大麦、水稻、豆角染色较深,但其相对根长差异显著,表明它们具有不同的耐铝机制。