无土栽培下酸铝耦合对银杏生长的胁迫效应

本试验采用U₂₀₇均匀设计方案,通过无土栽培方法研究酸铝耦合处理对银杏幼株生长的效应。结果表明,在pH 4.5～5.5范围内,能耐铝（AlCl₃）浓度可达0.4 mmol/L,而高浓度（0.8～1.2 mmol/L）的铝对银杏有毒害作用;pH高于5.0时,提高培养液中铝浓度对银杏生长无明显影响。总之,酸铝耦合加剧对银杏植株的毒害作用,尤其对根系的伤害更为明显,甚至导致烂根死根,从而使地上部停止生长。     

植物地上部对铝毒的生理响应及其耐性

全世界50％以上潜在的可耕地属于酸性土壤,铝毒害是酸性土壤上植物生长最有害因素之一。近年来,为了阐明植物铝毒害及其耐性,前人已进行了大量的研究,并有一些综述性文章发表。然而,大多数文章主要综述铝对植物根系的影响及其耐性,因为根生长受抑是最早的铝毒害症状之一和溶液培养时最容易辨认的铝毒害症状。为此,本文综述了铝对植物地上部光合作用、光保护系统、水分利用效率、含水量、碳水化合物含量、矿质营养、有机酸和氮代谢的影响,并对富铝植物的解铝毒机制（铝与小分子有机酸螯合和把铝隔离在对铝不敏感的表皮细胞和液泡内）进行了综述。本文还对植物耐铝遗传学和分子生物学及今后需要研究的问题进行了讨论。     

各种改性剂对重金属迁移,积累影响的研究

采用盆栽实验．研究了在不同改性措施条件下,Ｃｄ、Ｐｈ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ多元素复合污染物对水稻、大豆生长的影响及重金属在土壤－作物系统中迁移、积累的特性．结果表明,作物根系中的离子冲量越大,对作物危害越重．酸处理对作物生长影响较大,而腐殖酸和石灰处理有利于作物的生长．改性剂对重金属迁移能力影响大小依次为酸＞腐殖酸＞石灰．作物的不同部位对重金属吸收的顺序为根＞茎叶＞籽实．重金属在土壤－作物系统中的迁移能力为Ｃｄ＞Ｚｎ＞Ｃｕ＞Ａｓ＞Ｐｂ．     

有机酸在植物解铝毒中的作用及生理机制

酸性土壤上铝毒是限制作物产量的一个重要障碍因子。具有螯合能力的有机酸在植物铝的外部排斥机制和内部耐受机制均具有重要作用。在铝的外部排斥解毒过程中,植物通过根系分泌有机酸进入根际,如柠檬酸、草酸、苹果酸等与铝形成稳定的复合体,阻止铝进入共质体,从而达到植物体外解除铝毒害效应的目的,且分泌的有机酸对铝的胁迫诱导表现出高度的专一性,分泌的关键点位于根尖。不同的物种间分泌的有机酸种类、分泌的模式及生理机理存在差异。在铝积累型植物的内部解毒过程中,有机酸与铝形成稳定的化合物,降低植物体内铝离子的生理活性,从而降低细胞内铝离子的毒害效应,如绣球花中铝与柠檬酸形成1:1的复合体,荞麦内铝与草酸形成1:3的复合体。本文就有机酸在植物忍耐和积累铝中的作用及生理机制作一简要综述。     

有机酸在植物解铝毒中的作用及生理机制

酸性土壤上铝毒是限制作物产量的一个重要障碍因子,具有螯合能力的有机酸在植物铝的外部排斥机制和内部耐受机制均具有重要作用,在铝的外部排斥解毒过程中,植物通过根系分泌有机酸进入根际,如柠檬酸,草酸,苹果酸等与铝形成稳定的复合体,阻止铝进入共质体,从而达到植物体外解除铝毒害效应的目的,且分泌的有机酸对铝的胁迫诱导表现出高度的专一性,分泌的关键点位于根尖,不同的物种间分泌的有机酸种类,分泌的模式及生理机理存在差异,在铝积累型植物的内部解毒过程中,有机酸与铝形成稳定的化合物,降低植物体内铝离子的生理活性,从而降低细胞内铝离子的毒害效应,如绣球花中铝与柠檬酸形成1：1的复合体,荞麦内铝与草酸形成1：3的复合体,本文就有机酸在植物忍耐和积累铝中的作用及生理机制作一简要综述。     

铝胁迫下植物根系的有机酸分泌及其解毒机理

酸性土壤中的铝毒害问题,已成为限制植物生长发育的主要因素之一.耐铝植物通过根系分泌有机酸来解除或减轻铝的毒害是外部解铝毒的重要机制.文章对铝胁迫下植物根系分泌有机酸的种类,有机酸解铝毒机理、解铝毒能力,有机酸分泌方式及调控其分泌的主要因素等相关研究进行综述.     

铝诱导植物程序性细胞死亡信号转导的研究进展

铝是制约酸性土壤上作物生产的主要因素。铝诱导氧化胁迫产生大量活性氧/一氧化氮,引起胞质钙超载,通过线粒体信号转导途径激发相关凋亡基因,从而引起细胞主动死亡,以减轻铝对植物的进一步毒害。本文综述了铝诱导程序性细胞死亡的信号分子、相关基因以及信号转导途径,对未来的研究方向提出了展望,为深入研究植物铝毒害机理和耐铝机制提供参考。     

微生物铝毒害和耐铝毒机制研究进展

在酸性土壤中,铝毒是限制农作物生产的关键问题之一,铝同样对微生物产生毒害作用。研究微生物的铝毒害和耐铝毒机制可以为植物耐铝毒机制的研究提供一种新视角。目前的研究表明,铝作用于微生物细胞的细胞壁、细胞膜、细胞核和细胞器,影响微生物的物质和能量代谢,抑制微生物的生长和发育。针对这些毒害作用,铝毒耐受微生物通过多途径全方位的机制适应外界的铝毒环境。该文结合作者的研究工作,综述了微生物的铝毒害和耐铝毒机制。     

耐铝的和对铝敏感的玉米自交系根系的有机酸分泌

对玉米不同耐铝自交系在含A1^3 (0.1mmol/L)的完全营养液和A1C13 14．3μmol/L CaCl2 227．5μmol/L溶液等两种溶液中根系有机酸的分泌特征进行了研究。铝胁迫下,耐铝自交系Z1的生长与正常偏离不大,表现出较强的耐铝性,而铝敏感自交系Z2的生长则受到明显抑制。2种自交系根系分泌的有机酸种类包括苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、马米酸、乙酸和草酸等,以苹果酸为主;其分泌量随铝处理时间而异。在两种溶液中,铝胁迫均可显著增加Z1苹果酸分泌量,且根系内苹果酸含量也显著增加。铝胁迫下,Z1根系NADP—苹果酸脱氢酶活性显著增加。从对试验结果分析得出：根系分泌苹果酸可能是玉米耐铝自交系适应酸性土壤逆境的生理特性之一,而分泌的苹果酸可能是在根系中通过PEP→4OAA→苹果酸途径合成的。     

锌肥对不同基因型大麦吸收积累镉的影响

对土壤添加不同Zn、Cd条件下两种基因型(Sahara和Clipper)大麦对Zn、Cd的吸收积累研究表明,在本实验条件下土壤添加Zn、Cd对植物地上部生物量没有显著影响,但土壤添加Zn抑制植物根系生长,在土壤不缺Zn情况下添加Zn<20mg·kg^-1时并没有对大麦体内Cd浓度产生显著影响;当土壤Zn添加量达到40mg·kg^-1时,植物体内Cd浓度明显降低,植物吸收Cd的总量随着土壤添加Zn的增加而显著下降,这主要是由于根系生物量的下降所致,两个基因型大麦品种Zn效率存在显著差异,但这一差异对植物吸收Cd的总量没有影响,Zn高效品种Sahara根部Cd浓度显著低于Clipper。     

土壤水分和磷营养对小麦根系生长生理特性的影响

采用小偃６号小麦品种,在模拟田间原状土容重的条件下土培,研究了土壤水分和磷营养对小麦根系生长生理特性的效应。结果表明：在土壤相对含水量为４０％─７０％范围内,土壤水分亏缺,小麦根系生长受到限制,根系比表面积（ＲＡ）、根呼吸速率（Ｒｐ）、根水势（Ｒψｗ）和叶片蒸腾强度（ＥＩ）明显降低,根系干物重（ＲＤＷ）减少;轻度干旱有利于根系的延伸生长;在土壤干旱条件下,磷营养可以提高根系ＲＡ,降低根系Ｒｐ,提高Ｒψｗ、增加叶面ＥＩ,促进根系延伸生长,扩大小麦根系对土壤深层水分的吸收和利用,进而促进地下部生长,提高ＲＤＷ。磷除作为一种营养物质促进作物根系生长发育外,在水分胁迫条件下,磷营养可明显改善植株体内的水分关系,增强对干旱缺水环境的适应能力,提高作物抗旱性。促进根系生长,提高水分利用的有效方法是根据土壤水分状况调节磷的用量。     

植物铝离子胁迫的研究方法综述

酸性土壤上,植物的生长受到很大的抑制,铝对植物的毒害是最主要的问题。为了揭示植物铝离子胁迫反应及其耐铝性的机理,科学家们进行了大量研究,取得了许多喜人的进展。根据前人研究,对植物铝离子胁迫的研究方法进行了综述。在试验材料的处理方面介绍了大田栽培、室外盆栽、室内盆栽、营养液栽培等方法;在耐铝性鉴定方面介绍了受害症状、根相对伸长率等直接鉴定法和化学染色、有机酸分泌量等间接鉴定法;在铝离子胁迫基因研究方面,介绍了基因定位技术、基因差异表达研究技术、蛋白质差异表达研究技术及转基因技术等研究方法。     

植物根系质外体屏障研究进展

根是植物吸收水分和矿质营养以维持生命活动的重要器官。根系的构型和超微结构具有物种特异性, 对水分和矿质营养的吸收有不同程度的影响。其中, 内、外皮层的木栓层和凯氏带是2种重要的质外体屏障, 可非定向地阻断水分和离子运输, 在植物生长发育及响应逆境胁迫中发挥重要作用。尽管如此, 植物根系质外体屏障的结构、化学组成、生理功能、生物合成及其调控仅在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中被广泛研究。近年来, 关于作物大麦(Hordeum vulgare)、水稻(Oryza sativa)以及部分牧草的根系质外体屏障研究报道逐渐增多。该文系统比较了拟南芥、大麦、水稻以及部分牧草根系质外体屏障的异同, 提出今后的研究方向, 以期为深入探索禾本科作物和牧草根系质外体屏障在生长发育和逆境适应中的作用奠定理论基础, 并为作物和牧草育种工作提供新思路。     

粘盖乳牛肝菌在低磷、酸铝胁迫下的生长和代谢响应

低磷和酸铝胁迫是酸性土壤限制植物生长的主要因素。有研究指出外生菌根(ectomycorrhiza,ECM)可提高宿主植物对铝毒害和低磷胁迫的适应性。然而,目前有关ECM真菌自身对低磷和酸铝环境的适应机理还不清楚。基于此,本研究以我国南方酸性土壤广泛分布的ECM真菌——粘盖乳牛肝菌Suillus bovinus为研究对象,在纯培养条件下研究了低磷、酸铝胁迫对其生长、营养吸收及菌丝分泌物的影响。结果表明,粘盖乳牛肝菌是一种耐铝型真菌,酸铝胁迫(1 mmol/L)不影响其菌丝生长,而低磷胁迫(20 μmol/L)则显著限制其菌丝生长(P<0.05)。值得注意的是,低磷胁迫的抑制效应可被酸铝胁迫逆转。低磷胁迫显著降低了粘盖乳牛肝菌对磷的吸收(P<0.05),而酸铝胁迫则对菌丝钾的吸收有促进作用。低磷、酸铝胁迫同样改变了菌丝分泌物组成。在低磷胁迫下,大量酚酸类、有机酸及脂质代谢物的积累量下调;而酸铝胁迫下则有大量酚酸类物质上调,有机酸和脂质中上调代谢物数量也高于下调数量;低磷酸铝复合胁迫下酚酸和有机酸类代谢物积累量均显著上调。另外,吲哚-3-乙酸(IAA)在各胁迫下均显著上调。以上结果可在一定程度上解释粘盖乳牛菌对低磷、酸铝环境的适应机理,并对后续进一步阐明ECM的共生适应机理有一定指导意义。     

森林土壤-植物系统铝毒害及防治研究进展

铝是地壳中含量最丰富的金属元素。由于林地土壤酸化等环境因素的影响,使本来固定在森林土壤中的铝溶出而成为活性铝,对森林植物的潜在毒性增加。酸性土壤中活性铝对陆地生态系统的潜在毒性是20世纪70年代蔓延中欧的森林退化的主要因素之一,从而引起了各国的高度重视。开展森林土壤-植物系统铝毒害的研究,对森林资源保护和铝毒的评估及防治具有重要意义。本文综述了森林土壤中铝的化学形态及其分布、铝在森林植物中的积累和存在形态以及对森林植物的生长、生理生化进程、遗传因子的影响等方面的研究进展。此外,还从控制酸化进程、添加盐基离子、控制根际有机酸、接种菌根真菌、选择适当的植物类型和混交种植等方面介绍了减缓森林铝毒害的措施。在此基础上,本文从铝危害的阈值研究和铝毒风险评估、铝的亚细胞分布和化学形态与铝毒关系研究、减缓铝毒的新措施等方面提出了需进一步开展研究的方向。     

氯酸钾对花生生长的毒害效应

氯酸盐是一类毒性强的氧化剂,曾被作为非选择性除草剂和脱叶剂大量施用,近年来,氯酸钾作为产期调控剂也在龙眼(Dimocarpus longan)反季节生产中大量应用。然而,氯酸根离子强氧化性对生物体有明显的毒害效应,其残留及次生污染物对水体和土壤环境也存在较强的污染效应。龙眼园通常间种花生(Arachis hypogaea),该文实验研究了氯酸钾和氯化钠对花生生长的毒害效应。结果表明,当浸种溶液的KClO₃浓度高于50 mg·L^-1时,花生种子的发芽率和胚根长度大大降低,幼芽的电解质渗漏率和过氧化氢酶活性显著升高;当土壤中KClO₃浓度高于50 mg·kg^-1时,会使花生幼苗叶片质膜透性增大,而硝酸还原酶活性、叶绿素含量和根系活力显著降低,氯酸钾的毒害效应远远超过氯化钠的盐害效应,高于50 mg·kg^-1的KClO₃还能使花生荚果期植株的光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量、根系活力、生物量合成和根瘤菌的数量显著降低。结论是,土壤中的KClO₃浓度高于50 mg·kg^-1时,即会显著影响花生植株的正常生长。     

不同夏季填闲作物种植对设施菜地土壤无机氮残留和淋洗的影响

通过模拟土柱试验方法,研究了设施蔬菜中4种夏季填闲作物种植对土壤无机氮残留和淋洗的影响,并分析了各填闲作物根系参数与土壤无机氮残留及淋洗的相关性,以期揭示填闲作物减少无机氮淋洗的作用机理,并获得设施蔬菜生产体系适宜种植的填闲作物种类及其筛选指标。结果表明,糯玉米和燕麦的地上生物量、根干重、根长密度显著高于豌豆和苋菜,糯玉米、燕麦和豌豆的氮素吸收量高于苋菜。收获时,各填闲作物的种植比土地休闲可以显著的降低土壤(0-60 cm)的无机氮含量;其中燕麦和苋菜对土壤无机氮降低最多,其次为豌豆,再次为糯玉米。四种填闲作物的种植均显著降低了设施菜地的无机氮淋洗量。与休闲处理相比,糯玉米、燕麦、豌豆和苋菜的种植将体系的氮素淋洗量分别降低了100%、96%、82%和58%。相关分析表明,比根长的增加有利于植株地上部氮素吸收量的积累。各土层填闲作物根系参数与土壤无机氮残留和淋洗相关性分析没有明显规律,表明了氮素淋洗可能受地上部和根系生长协同作用的影响,静态的根系参数测定较难反映根系生长与氮素淋洗的关系。总结认为,设施蔬菜生产体系中糯玉米和燕麦比豌豆和苋菜更适合作为夏季填闲作物。     

植物根系响应低磷胁迫的机理研究

磷是植物生长的必需营养元素之一。但大部分土壤中有效磷含量较低,难以满足植物生长的需求。作物磷效率遗传改良是解决土壤磷供应不足的有效途径。根系是植物吸收矿质营养元素的主要器官,其性状决定了植物对土壤磷的吸收利用效率。解析根系对低磷胁迫的响应机制是进行作物磷效率遗传改良的基础。主要介绍了近年来关于植物根系响应低磷胁迫机理的重要研究成果。     

脂肪酸对盐胁迫大麦幼苗液泡膜微囊膜脂组分及功能的影响

用１００ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ处理大麦（ＨｏｒｄｅｕｍｖｕｌｇａｒｅＬ．）幼苗２ｄ,根系液泡膜微囊膜脂不饱和度上升,并不随外源脂肪酸的饱和度而改变。外源硬脂酸和亚油酸降低大麦幼苗对Ｎａ＋的吸收及其向地上部的运输,增加Ｋ＋的吸收和向地上部的运输,降低根系的电解质渗漏率。增加液泡膜磷脂、糖脂结合半乳糖含量及Ｈ＋ＡＴＰａｓｅ和Ｈ＋ＰＰａｓｅ（焦磷酸酶）活性,与它们调节大麦对离子的吸收、分配的结果相一致,硬脂酸和亚油酸均有一定程度的缓解盐害的效应,亚油酸的效应大于硬脂酸     

酸性土壤上植物应对铝胁迫的过程与机制

铝胁迫是酸性土壤上影响作物产量最重要的因素之一.目前,全球土壤酸化程度进一步加剧了铝胁迫.植物可通过将铝离子与有机酸螯合储藏于液泡和从根系中排出铝毒.排出铝毒主要通过苹果酸转运蛋白ALMT和柠檬酸转运蛋白MATE的跨膜运输来实现.编码ABC转运蛋白和锌指转录因子的基因与植物抗铝胁迫有关.这些抗铝毒基因的鉴别使得通过转基因和分子标记辅助育种等生物技术来提高农作物的抗铝毒能力成为可能.最后提出了植物抗铝胁迫研究中需要解决的关键问题及今后的研究方向.