低pH条件对紫花苜蓿结瘤的影响及机制初探

探讨了低pH条件下紫花苜蓿根毛变形和结瘤受到的影响及其机制。结果表明,在低pH条件下,初生根伸长和根瘤菌OD600值显著下降,根共生结瘤受到明显抑制。在接种根瘤菌、不加NF的条件下,pH5.0、pH4.7、pH4.5、pH4.2处理的根毛变形率分别比对照(pH6.5)减少了44.1%、56.4%、60.0%和69.0%;在加入NF、不接种根瘤菌的情况下,低pH(4.5)处理,根毛的变形也比对照(pH6.5)减少了45.9%。结果暗示,低pH条件下苜蓿结瘤初期的结瘤信号传导受阻,这可能是导致酸性条件下苜蓿结瘤减少的重要原因之一。     

桉树幼苗对难溶性磷的吸收及其根系对低磷胁迫的响应

以‘广林9号’桉树幼苗为试验材料,采用水培和土培试验方法研究了桉树幼苗对难溶性磷酸盐的吸收及其在低磷胁迫下的根构型和根系的生理反应,以揭示桉树高效吸收磷素的机制。结果显示:(1)桉树幼苗在含磷酸铝的缺磷培养液中吸收的磷达4.24mg/株,与供应水溶性磷和磷酸钙处理的相当。(2)土壤缺磷或仅在上土层(0~20cm)施磷肥处理均有利于桉树幼苗浅层根的分布,使根表面积及根数在上土层与下层(20~40cm)比值明显增高。(3)桉树幼苗根尖的H+-ATPase活性在缺磷处理15d后显著提高,其根尖周围的溴甲酚紫指示剂变黄,根基环境明显酸化;根尖分泌的酸性磷酸酶活性在低磷胁迫也显著提升,且随着处理时间(10、15、20d)的延长而进一步提高;铝和低磷胁迫能明显诱导桉树根系分泌草酸,其分泌量显著高于对照和缺磷处理。研究结果表明,桉树幼苗具有较强的难溶性磷吸收能力,而在缺磷及磷铝胁迫下根系的浅层化、根尖酸化及根分泌的酸性磷酸酶及草酸量增加可能是桉树幼苗适应酸性土壤铝毒和缺磷环境的重要机制。     

生长素对水稻锰积累及毒害的效应

为明确生长素与水稻锰毒及抗性的关系,揭示水稻锰毒调控机制,该文采用水培方法研究了锰胁迫对水稻根尖游离生长素含量的影响及外源生长素萘乙酸对水稻幼苗锰吸收、积累和毒害的影响。结果表明:(1)在2 000μmol·L~(-1)MnCl_2溶液中培养的水稻,根尖游离吲哚乙酸含量显著下降,仅为对照处理的47.7%;水稻根相对伸长率也显著减少,降至对照处理的71.1%。(2)在锰溶液中添加生长素极性运输抑制剂萘基邻氨甲酰苯甲酸(NPA)后,根尖锰含量显著增加,达到了对照处理的1.5倍。(3)在锰溶液中添加萘乙酸后,虽然根尖细胞壁锰含量与对照处理间的差异不显著,但是水稻根相对伸长率显著降低,而植株锰吸收量、根尖锰含量、根尖细胞液中锰的分配比均显著增加;茎基部浸入锰溶液中的离体稻株叶片中的锰含量也在加入萘乙酸后显著提高;在锰胁迫下,添加外源萘乙酸后,水稻根尖OsYSL2、OsYSL6及OsMTP8.1的表达均显著增加。综上结果说明,过量的锰显著抑制水稻根伸长,降低水稻根尖游离态生长素水平,而生长素参与调控水稻对锰的吸收、转运及毒性。     

玉米根冠粘胶和铝的结合及有机酸累积

玉米根系分泌较多的植物粘胶 ,用 0 .0 1%中性红溶液使粘胶染成红色。 30 μmol/L的AlCl3 处理根系 1h后 ,不除去粘胶的根尖的铝含量大于除去粘胶的根尖的铝含量。粘胶的铝含量随着处理的铝浓度的增加而增加。用高效液相色谱仪能使粘胶 铝复合物分离成均含糖和铝的两种组分。 5 μmol/L的AlCl3 处理根系 2 4h后 ,粘胶中积累了铝诱导分泌的有机酸。粘胶中含有酸性磷酸酶 ,它的活性随着处理的铝浓度的增加而降低。这些结果证明了植物粘胶能够和铝结合、粘胶液滴能够积累有机酸及磷酸酶的假说     

稻田免耕和稻草还田对土壤腐殖质和微生物活性的影响

为了阐明免耕和稻草还田土壤固碳机制,研究了无稻草还田免耕（NT）、无稻草还田常耕（CT）、稻草还田免耕（NTS）和稻草还田常耕（CTS）对水稻不同生育期不同土层（0—5,5—12,12—20cm）土壤腐殖质形态、含量及微生物活性的影响。结果表明,免耕（NT和NTS）处理显著增加0—5 cm土层土壤游离松结态、联结态和稳紧结态腐殖质含量和游离松结态腐殖质占总腐殖质的比例,且免耕对土壤各结合态腐殖质含量的影响程度有随生育期的推后而增加的趋势;5—12cm和12—20cm土层土壤各结合态腐殖质含量和0—20cm各土层微生物活性有减少趋势;在水稻分蘖期免耕对微生物活性影响很弱,在水稻拔节—灌浆期免耕处理显著降低5—12 cm土层土壤微生物活性,相反,免耕却增加水稻成熟期0—5 cm土层的微生物活性;另一方面,稻草还田（CTS和NTS）显著提高土壤各结合态腐殖质含量,尤其是0—5 cm土层、游离松结态腐殖质及水稻生育后期;CTS处理显著增加分蘖期—孕穗期0—20 cm土层的呼吸强度,而稻草还田显著增加孕穗期—成熟期0—5cm土层的纤维素分解强度。可见,通过增加土壤腐殖质含量和各结合态腐殖质含量并改变微生物活性免耕有利于表土层碳的固定作用,而免耕与稻草还田相结合更有利于土壤碳的积累。     

锰胁迫对甘蔗幼苗缺铁和失绿的影响

近年来,甘蔗主产区的甘蔗幼苗出现严重的缺铁失绿问题,影响了我国甘蔗生产及食糖安全。为了揭示锰诱导甘蔗幼苗缺铁失绿机制,该研究采用水培试验法,对过多锰诱导的甘蔗幼叶失绿及其与铁素营养的关系进行了探讨。结果表明:过多锰胁迫下随着甘蔗中锰含量的增加,幼叶明显失绿。250、500、750μmol·L-1处理10 d后,幼叶中的叶绿素含量分别从对照处理的1.71 mg·g-1FW下降至0.86、0.85、0.64 mg·g-1FW。过多锰抑制甘蔗对铁的吸收,每株植株对铁吸收量(3.22~4.40 mg)显著减少。幼叶中铁含量(116.8~128.6 mg·kg-1DW)也随着锰处理浓度的增加而显著降低。250~750μmol·L-1处理的甘蔗幼叶中铁的含量仅相当于对照处理的89.4%~81.2%。相反,锰处理后根和茎中铁的含量却显著增加。锰胁迫下幼叶中活性铁含量和活性铁与全铁比值(0.14~0.21)也显著降低。高锰胁迫下,幼叶中的活性铁含量(4.1~6.9 mg·kg-1FW)相当于对照处理的25.5%~55.2%。相关分析结果显示,锰胁迫下的甘蔗叶片中活性铁含量与叶绿素含量呈显著的正相关;锰处理后幼叶中活性铁与锰含量的比值从对照的0.71下降至0.04~0.01。这说明过多的锰可诱导甘蔗幼叶失绿,而失绿与过多的锰胁迫下甘蔗对铁的吸收、运输受阻及铁的钝化有关。     

硝普钠对铝胁迫下黑麦和小麦根尖线粒体功能的影响

硝普钠（SNP）能够缓解铝对黑麦和小麦根伸长生长的抑制效应。铝降低黑麦和小麦的呼吸速率和P／O、OPR、R3、R4、RCR值以及线粒体膜H^＋-ATP酶、H^＋-PP酶、Na^＋-K^＋-ATP酶、Ca^2＋-ATP酶、Mg^2＋-ATP酶活性,而SNP则能提高铝胁迫下呼吸速率、P/O、OPR、R3、R4、RCR值和这些酶活性。说明铝胁迫导致黑麦和小麦根尖细胞线粒体呼吸功能受损,氧化磷酸化解耦联。黑麦受损程度较小麦低,具有较强耐铝能力。SNP作为一氧化氮（NO）的供体,推测NO可以有效减轻铝胁迫导致的小麦根尖线粒体呼吸功能障碍,从而能够缓解铝毒害。     

黑麦对难溶性磷酸盐的吸收及活化机制研究

以2个黑麦品种冬牧70和King为材料,研究了植物对难溶性磷酸盐的吸收及活化,以揭示植物抵御酸性土壤逆境的机制.结果显示,(1)在活性铝含量高的赤红壤中施用磷酸铝、磷酸铁、磷酸钙等难溶性磷酸盐后,植株的生物产量和磷的积累量分别增加了0.84~6.38倍和0.60~20.5倍,且施用难溶性磷酸盐后冬牧70的生物产量和磷的积累量的增加量明显高于King.(2)铝胁迫下2种黑麦根系分泌物中的阴离子组分均能溶解难溶性磷酸盐,而在中性或阳离子组分中的难溶性磷酸盐溶解不显著;HPLC图谱显示,阴离子组分中含有柠檬酸和苹果酸.(3)铝胁迫下根系有机酸分泌量随铝处理浓度(10、30、50μmol/L AlCl3)的增加而增加,而且在柠檬酸或苹果酸溶液中难溶性磷酸盐的溶解度显著增加,其溶解的磷随有机酸浓度的增加而增加.(4)黑麦冬牧70品种对难溶性磷酸盐的吸收、阴离子组分对难溶性磷酸盐的溶解及有机酸分泌作用均较King强.结果表明,在铝胁迫下根系分泌的有机酸是黑麦活化、吸收土壤中难溶性磷的有效机制.     

铝胁迫下黑麦和小麦根尖分泌有机酸的研究

通过建立的活体根培养及微量根尖分泌物收集系统,对铝胁迫下黑麦和小麦根尖分泌的有机酸进行研究。结果表明:50、100、200、300μmol·L-1 AlCl3处理后黑麦根尖分泌柠檬酸和苹果酸,而铝仅诱导小麦根尖分泌苹果酸。铝处理3h后,根尖分泌的苹果酸显著增加,并在9h内维持较高的分泌速率。铝诱导黑麦根尖分泌柠檬酸有明显的迟缓期,Al(300μmol·L-1)处理后的最初3h,根尖分泌的柠檬酸并不显著增加。在铝溶液中添加的阴离子通道抑制剂A-9-C(20、60、100μmol·L-1)显著抑制根尖分泌有机酸。然而,将黑麦根尖浸泡于含异三聚体G蛋白激活剂霍乱毒素(50ng·mL-1)后,根尖分泌的有机酸显著增加。说明建立的微量根尖分泌物收集系统适合于铝诱导根尖分泌有机酸的研究,小麦和黑麦根尖在铝胁迫下以不同模式通过阴离子通道分泌有机酸,而异三聚体G蛋白可能介导根尖分泌有机酸。     

硅对柱花草铝毒的解毒作用

为了解硅在解除豆科作物铝毒方面的作用,本文以5个品种的柱花草为材料研究了硅对铝胁迫条件下的植物根伸长及膜脂稳定性的影响.研究结果表明,在铝(30 μmol/L)胁迫条件下柱花草根伸长受阻、根尖丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶(POD,CAT)活性显著增加,而硅(1.4 mmol/L)处理增加根中硅的含量而降低了铝对根伸长、MDA含量和抗氧化酶活性的影响,且铝处理前12 h供给的硅和前处理溶液及铝溶液中均加硅处理的影响均显著;在不加硅条件下西卡品种的耐铝性显著低于其它品种,而经硅预处理的植株和在预处理及铝处理期间均供应硅的植株的耐铝性不同品种间的差异不显著.这些结果表明,硅能提高柱花草的耐铝能力并影响品种间耐铝差异性.