铝胁迫对杨树光合作用及叶绿体超微结构的影响.doc

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1、doi:10.6043/j.issn.0438-0479.201710015铝胁迫下常绿杨根系有机酸和氨基酸的分泌收稿日期：2017-10-27录用日期：2017-12-19基金项目：国家自然科学基金(31100459);福建省科技厅农业引导性项目(2015N0033)*通信作者：lianwenq@qq.com钱莲文1,2*,李清彪1,孙境蔚2,冯莹2（1.厦门大学环境与生态学院福建厦门361102；2.泉州师范学院资源与环境学院福建泉州362000）摘要：以常绿杨A-61/186为实验材料，探讨铝胁迫下常绿杨根系分泌物pH值及根

2、系分泌有机酸和氨基酸的响应，为杨树抗铝机制的研究提供方向。结果表明，随着铝胁迫程度的加剧，常绿杨根系分泌物pH逐渐降低，铝胁迫下常绿杨根系分泌多种有机酸和氨基酸，但氨基酸含量远低于有机酸，这表明铝胁迫下根系分泌物中氨基酸所起的生态作用可能与有机酸不同，有机酸主要通过与铝离子结合或者改变铝离子的存在形态而减轻铝毒害，由于含量的微量性，氨基酸更多的是以营养作用为主，对铝离子的解毒作用为辅。铝胁迫下常绿杨根系分泌物组成成分和分泌量的变化减弱了铝对常绿杨的毒性，这是常绿杨应对铝胁迫的一种自我保护机制。关键词：常绿杨；铝胁迫；根系分泌物；有

3、机酸；氨基酸中图分类号：Q945.11文献标志码：A杨树（Populusspp.）是我国北方和长江中下游地区广泛栽培的造林树种，具有生长速度快并能在短轮伐期内提供大量木材的特性，普遍认为杨树适合北方温带和北亚热带地区种植，南方发展杨树的意义不大。但是，不少地处热带和亚热带的国家如印度、南非、澳大利亚、巴基斯坦、阿富汗、伊朗、伊拉克、黎巴嫩、阿根廷和巴西等，都有适合当地的杨树品种，杨树栽培占有一定地位[1]。A-61/186（Populus×euramericanacv.A-61/186）是1987年中国林科院林业研究所郑世锴研究员

4、从巴基斯坦引进的3个半常绿-常绿杨树无性系之一，3个无性系的共同特点是容易繁殖、适应性强、造林成活率高、生长快、材质好，适于营造用材林和“四旁”绿化。它们能适应我国南方气候，冬季不落叶或半落叶，生长时间长，在国内统称为常绿杨[2]。但由于缺乏杨树定向培育、规模生产以及我国南方主要木材生产区对杨树这一树种的认识不足等原因，在以后的造林过程中均未形成大规模种植。近年来，面对我国木材供需矛盾和南方用材树种如速生桉的单一种植等带来的各个突出问题，人们开始重新认识杨树，杨树的栽培区逐渐向南扩展，新的南方型杨树栽培区种植品系也不断涌现[3,4

5、]。我国南方土壤酸化问题日趋严重，由土壤酸化带来的植物铝毒害问题也尤为突出，许多重要的南方用材树种遭受铝毒害状况及其响应铝胁迫的机制均有报道[5-8]。目前关于杨树铝胁迫的研究较少且主要集中在不同无性系之间的耐铝性对比上[9,10]，关于杨树抗铝机制的研究还未见报道。为探究富铁铝化的酸性土壤是否会对杨树在亚热带地区的种植产生一定影响，本课题组前期以杨树A-61/186作为供试对象，研究了酸性条件下铝对常绿杨生长及生理特性的影响，结果表明铝胁迫会对A-61/186生理生态特性产生影响[11-14]。另一方面，根系分泌物被认为是植物解

6、铝毒的重要机制之一，其中根系分泌低分子量有机酸螯合铝的研究，在植物耐铝研究工作中最为成熟，几乎涵盖了所有作物不同品种间耐铝性的差别，同时揭示了植物内外部解毒机制的问题[12,13]，但关于铝胁迫下植物分泌物中低分子量氨基酸的作用还存在不明之处[14]。本研究对不同浓度铝胁迫下常绿杨根系分泌物中氨基酸和有机酸的种类及数量变化进行研究，探讨铝胁迫下根系分泌氨基酸和有机酸在解铝毒作用方面是否存在相加、协同或者相互拮抗的关系，为杨树对铝胁迫的抗逆性机制提供研究方向。1材料与方法1.1材料剪取约15cm长的常绿杨（Populus×euram

7、ericanacv.A-61/186）一年生插条，扦插在白色泡沫箱内，箱内盛18L培养液，用一泡沫浮于培养液面作为插条的固定支持物，每盆扦插6株，随机排列，共24盆，用空气泵昼夜连续通气；扦插后先用自来水培养20d，生根后挑选生长状况一致的苗木分装18盆，每盆3株，共6个铝浓度处理，每个处理重复3次，用Hoagland全素营养液培养，分别加入不同浓度的AlCl3·6H2O，参照对其他植物生理生态特征产生影响的铝浓度[12,17,18]，并结合本项目的预实验结果，设置培养液中的对照组及铝处理浓度依次为：0（K0）、0.074（K1）

8、、0.222（K2）、0.370（K3）、0.518（K4）、0.666（K5）mmol·L–1，用稀盐酸调整pH值为4.8。在玻璃阳光大棚进行培养实验，自然温度和光照，每7天更换一次培养液，培养90d后进行相关指标的测定。1.2根系分泌物的测定将