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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
植物学报
2023, 58 (4):
573-589.
DOI: 10.11983/CBB23006
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6
外源复合有机酸(OA)对铝胁迫下菊芋叶片抗坏血酸(AsA) (A, C)和谷胱甘肽(GSH) (B, D)含量的影响
Al0、Al350、Al700、OA0、OA30、OA60和OA90同
正文中引用本图/表的段落
AsA是植物体内重要的非酶抗氧化剂, GSH是植物细胞内最主要的还原性物质, 植物通过AsA-GSH循环途径清除体内多余的ROS。铝胁迫下两品种菊芋的AsA含量随处理时间的延长先增后降; 施加OA后Al350与Al700处理下徐州菊芋的AsA略有上升, 第21天, 徐州菊芋Al350OA60组较Al350OA0组AsA含量升高34.48%, 资阳菊芋Al350OA60组则降低27.85% (图6A, C)。Al350处理下徐州菊芋GSH含量始终保持较高水平, 资阳菊芋则7天后骤降且保持在较低水平, Al700处理下两品种菊芋GSH含量均随着胁迫时间的延长逐渐下降。Al+OA共处理下, 第21天徐州菊芋Al350OA60组与Al700OA60组GSH含量较对照分别升高12.14%和12.72%, 资阳菊芋GSH无明显差异(图6B, D), 表明不同品种菊芋抗铝毒能力不同。由此可见, 在不同浓度铝胁迫与作用时长下, 两品种菊芋AsA与GSH含量的变化差异显著。此外, 低浓度铝胁迫时, 施加OA可调节AsA-GSH循环途径以减轻毒害, 但高浓度铝胁迫短时间内即可严重破坏菊芋的正常生命活动且难以通过施加OA进行缓解。
本文的其它图/表
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