Please wait a minute...
图/表 详细信息
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。



View image in article
图5 外源复合有机酸(OA)对铝胁迫下菊芋叶片超氧化物歧化酶(SOD) (A, D)、过氧化物酶(POD) (B, E)和过氧化氢酶(CAT) (C, F)活性的影响
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
植物抗氧化系统可清除ROS, 维持氧化还原平衡(许馨露等, 2018)。植物细胞内的SOD是ROS清除系统中第1个发挥作用的酶, 可催化O2-. 歧化为相对稳定的H2O2和O2, 随后被POD和CAT降至正常水平或转化为水。一定浓度的铝可激活菊芋的抗氧化防御系统(Guo et al., 2020)。与对照(Al0OA0)相比, 低浓度铝处理可增强菊芋SOD酶活性, 徐州菊芋和资阳菊芋分别增高21.75%和18.75%; 但在高浓度铝处理下两者的SOD酶活性显著下降(P<0.05), 降幅达28.55%和23.20%。Al+OA共处理时, SOD酶活性与OA浓度呈正相关, 第21天徐州菊芋和资阳菊芋的Al350OA90组较Al350OA0组SOD酶活性分别增高19.04%和40.47%; Al700OA90组较Al700OA0组分别高42.96%和48.51% (图5A, D)。两品种菊芋POD酶和CAT酶活性均随铝浓度的增加而下降, 外源施加OA后则有所上升(图5B, E), 第21天徐州菊芋和资阳菊芋CAT酶活性分别较Al700OA0组升高31.43%和54.17% (图5C, F)。
本文的其它图/表