外源褪黑素对铝胁迫下番茄生长的调节作用

【目的】研究褪黑素对铝胁迫下番茄生理上的调控作用,为缓解土壤酸铝化对番茄生长造成的不利影响提供理论依据。【方法】以耐铝品种千禧番茄和铝敏感品种普罗旺斯番茄为供试植物,设置空白组、单铝组、褪黑素(MT)处理组和铝+褪黑素共同施加组,测定各处理组生长周期(10 d、20 d、30 d)过程中番茄叶片抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]活性、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)含量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数,检测根部铝富集含量和根系活力,并对番茄的根、茎、叶进行DNA损伤检测。【结果】铝逆境下两品种番茄生长发育均受到严重抑制,各器官DNA均受损严重,且其根系DNA损伤最为严重。施用褪黑素能够明显缓解番茄的铝毒症状,两品种番茄株高、根长及叶面积等主要生长指标均有所增长;抗氧化酶活性得到显著提高,且随实验周期延长呈现先上升后下降的趋势;GSH和AsA含量最大增幅达91.14%、13.52%;MDA含量降幅最大可达38.39%,脯氨酸含量增幅可达144.81%,调节番茄体内渗透平衡;叶绿素含量明显升高,各项荧光参数得到改善,恢复其光合能力;千禧番茄和普罗旺斯番茄根系活力增幅分别为5.19%和43.03%,两者的根、茎、叶铝富集能力均降低。同时,施加褪黑素也能够有效减缓番茄各器官DNA拖尾现象,修复细胞DNA损伤。【结论】施加外源褪黑素能有效激活铝胁迫下番茄的各项生理响应,促进其生长发育,不仅能提高抗氧化酶系统活性,增强光合能力与根系活力,还可以减少植株体内铝含量,降低细胞DNA受损程度,进一步提升其抗铝能力,为探索MT对逆境下植物的调控作用提供新思路。

土壤铝污染下菊芋叶片对外源柠檬酸的生理响应

铝是酸性土壤中导致植物生长受阻的关键因素,为阐明柠檬酸对铝胁迫下菊芋叶片的生理响应,以耐铝性差异较大的南京菊芋(NJ H.t)和资阳菊芋(ZY H.t)为试验材料,对其进行不同浓度(0、350、700μmol·L^(-1))铝胁迫,同时分别施加0、30、60、90μmol·L^(-1)柠檬酸(Citric Acid,CA),探究对菊芋叶片各时期(10、20、30 d)叶面积、抗氧化系统、光化学系统、营养元素含量及遗传系统稳定性的影响,并对其耐铝机理进行探究.结果表明:铝胁迫抑制了两种菊芋光合电子传递效率和PSⅡ活性,并对抗氧化系统产生损伤,且随浓度升高抑制程度加剧;多组数据显示CA浓度为60μmol·L^(-1)时,对铝胁迫缓解效果最佳,但两种菊芋生理变化峰值时间存在差异.施加CA后叶面积抑制现象减弱,SOD、POD、CAT活性均显著增加;叶绿素a、b含量及F_(v)/F_(m)有较大增幅的同时,初始荧光F_(0)及G_(s)、P_(n)和T_(r)均有所下降,光合转化效率增强.同时,施加柠檬酸能够促进菊芋对N、Ca、Mg、P的吸收,并抑制K元素的吸收,其中,柠檬酸对菊芋叶片Ca含量作用最为明显.此外,柠檬酸可使细胞核拖尾现象得到抑制,菊芋DNA损伤有所缓解.本研究通过各指标测定,初步了解铝胁迫下菊芋在生理上的耐铝机制,为酸性土壤下的菊芋种植提供理论依据.

硼铝互作对栝楼根系生理代谢的调控效应

铝是酸性土壤中导致植物生长受阻的关键因素.为探究硼铝互作对栝楼根系生理调控效应,以耐铝性差异较大的安国栝楼和浦江栝楼为材料,探究了不同浓度梯度铝(0、300、800μmol·L^(-1))和硼(0、25、50、100μmol·L^(-1))共处理对栝楼各时期(10、20、30 d)根系生理代谢及遗传稳定性的影响.结果表明:栝楼根系生理受铝胁迫严重,各指标随铝浓度增加程度不断加深,且相较于浦江栝楼,安国栝楼对抗铝能力更强,生理响应更为稳定.浓度为25、50μmol·L^(-1)的硼与铝互作能缓解铝胁迫对栝楼根系造成的抑制效果,其中,细胞壁各多糖组分含量增加,果胶甲酯化程度(Degree of Methylation,DM)提升;有机酸的代谢中,柠檬酸合酶(Citrate Synthetase,CS)活性增加,顺乌头酸酶(Aconitase,ACO)活性降低,促进了柠檬酸(Citric Acid,CA)的积累以抵抗外界铝胁迫;根系DNA损伤得到一定修复,进而导致根长、根系活力、抗氧化酶活性提高,铝转运能力下降,最终降低植株地上地下部分铝含量.可见硼铝互作利于栝楼抵抗铝毒,且在25~50μmol·L^(-1)时效果最明显.

外源有机酸对铝胁迫下菊芋生理响应系统的调控效应

铝(Al)是酸性土壤常见的金属污染物之一。为探明外源有机酸对铝胁迫下菊芋(Helianthus tuberosus)生理特征及根系DNA损伤的影响,以耐铝品种徐州菊芋和铝敏感品种资阳菊芋为材料,设置0、350和700μmol·L^(-1)铝处理,同时分别施加0、30、60和90μmol·L^(-1)复合有机酸,探究外源有机酸对铝胁迫下各时期(7、14和21天)菊芋生理响应和DNA损伤的影响。结果表明,铝胁迫抑制菊芋根伸长与根系活力,严重损害菊芋的光合机构与抗氧化系统,随着铝浓度的增加,DNA拖尾程度升高,DNA受损加剧。而施加复合有机酸能有效缓解铝胁迫造成的损伤。施加60μmol·L^(-1)有机酸可增强抗氧化酶活性,提高最大光化学效率并促进根尖有机酸分泌,其中柠檬酸分泌量分别比对照高2倍(徐州菊芋)及0.75倍(资阳菊芋),根尖铝含量降低,根系活力增强,徐州菊芋和资阳菊芋DNA尾距较单独铝处理组下降51.53%和35.10%,显著缓解DNA拖尾现象,较大程度修复了DNA断裂。综上,铝胁迫对菊芋造成的损害严重且较难缓解,60μmol·L^(-1)有机酸能增强低铝胁迫下菊芋生理响应,降低DNA受损程度,提高菊芋的抗逆性,且在铝敏感品种资阳菊芋中缓解效果更好。该研究揭示了外源复合有机酸对铝胁迫下菊芋生理响应系统的调控作用,可为菊芋等经济作物在南方酸铝地区的种植与生产提供理论依据。