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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)(667)  

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。



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图4 外源复合有机酸(OA)对铝胁迫下菊芋叶片电子传递效率(ETR) (A, C)和PSII最大光化学量子产量(Fv/Fm) (B, D)的影响
Al0、Al350、Al700、OA0、OA30、OA60和OA90图1。XZ和ZY同图1。不同小写字母表示同一时期不同处理组间差异显著(P<0.05)。
正文中引用本图/表的段落
随着铝浓度与胁迫时间的增加, ETR与Fv/Fm均呈下降趋势, 施加外源OA在一定程度上可减轻铝毒害(图4)。胁迫后期, Al350和Al700单独处理下徐州菊芋ETR分别下降47.31%和53.51%, 资阳菊芋为76.95%和76.26%; Fv/Fm最大降幅为45.45%和58.44%。单独OA处理时, 两品种菊芋的ETR无明显变化, 但对Fv/Fm具有一定的促进作用。Al+OA共处理下, 低铝处理两品种的ETR与Fv/Fm有一定程度的恢复且徐州菊芋缓解效果更佳。由此表明, 低浓度铝胁迫即强烈抑制菊芋的电子传递与光化学效率, 且资阳菊芋受损程度高于徐州菊芋; OA可减弱铝毒害, 但对于长时间处于高铝环境下的菊芋难以恢复。
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