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外源有机酸对铝胁迫下菊芋生理响应系统的调控效应
毛轩雯, 王志超, 阮心依, 孙靖菲, 张雅婷, 陆锦灏, 邵甜甜, 王娴, 肖佳敏, 肖莉, 叶梦瑶, 吴玉环, 刘鹏
植物学报    2023, 58 (4): 573-589.   DOI: 10.11983/CBB23006
摘要   (686 HTML30 PDF(pc) (2722KB)(670)  

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700 µmol∙L-1铝处理, 同时分别施加0、30、60和90 µmol∙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60 µmol∙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, 60 µmol∙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。


Group Aluminium concentration (μmol?L-1) Compound organic acid (OA) concentration (μmol?L-1)
1 0 0
2 0 30
3 0 60
4 0 90
5 350 0
6 350 30
7 350 60
8 350 90
9 700 0
10 700 30
11 700 60
12 700 90
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表1 实验设计
正文中引用本图/表的段落
基于预实验结果, 本实验设置3个浓度铝处理: 0 (Al0)、350 (Al350)和700 (Al700) μmol?L-1; 4个OA浓度: 0 (OA0)、30 (OA30)、60 (OA60)和90 (OA90) μmol?L-1, 共计12个处理(表1)。每处理各设置3个平行对照组, 共36组。复合有机酸由MA、CA和EA按各自预实验最佳浓度(300、700和1 000 μmol?L-1)混合组成(1:1:1, v/v/v), CA、MA和EA均为分析纯。AlCl3溶液、1/2Hongland完全营养液、OA溶液的pH值均调为4.5。经检测营养液及土壤内部铝含量极低, 对实验无影响。分别在第7、14和21天测定抗氧化系统、气体交换参数及叶绿素荧光参数等指标, 第21天测定株高、根长、根尖铝含量及根系分泌物, 并测定Olive尾矩等DNA损伤指数。各指标均设3次组内重复。
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