[01148767]铝胁迫下玉米分泌异羟肟酸的研究

铝毒是植物在酸性土壤中生长的主要限制因子,由于生长环境的差异,植物进化出 不同的策略来抵抗铝毒害。阐明这些机理,将有助于我们开发抗Al农作物新品种。大部 分陆生植物利用根系分泌有机酸,比如柠檬酸,苹果酸,琥珀酸来应对铝毒害,但有关 玉米根系分泌的异羟肟酸对植物的解毒作用及机制的研究国内外均未见报道。本项目主 要研究了玉米根系分泌异羟肟酸与其耐铝性关系,异羟肟酸解铝毒的作用,玉米根系分 泌异羟肟酸的具体特性,以及水杨酸（SA）和β-D-葡萄糖苷酶（异羟肟酸代谢中的关键 酶）在铝诱导根系分泌异羟肟酸中的作用。 主要研究结果如下： 1、铝可诱导玉米根系分 泌异羟肟酸,铝处理后,玉米根伸长受阻,根尖铝含量和胼胝质含量增加。铝胁迫下根 相对伸长率与异羟肟酸分泌量呈极显著正相关（r丁布=0.4550**,r门布=0.6008**）, 而根尖铝含量与异羟肟酸分泌量呈显著负相关（r丁布=-0.3542**, r门布=-0.4841**）,根尖胼胝质含量与异羟肟酸分泌量也呈负相关（r丁布=-0.3651**, r门布=-0.1351）。并且,聚类分析表明耐铝型的30个玉米品种,如泰玉11号、费玉3号等在铝胁迫下根系 分泌异羟肟酸的能力显著高于7个铝敏感品种,如郑单958、北育288等,表明不同基因型 玉米品种的异羟肟酸分泌量与耐铝性显著相关。 2、荧光淬灭法和邻苯二酚紫染色－试纸 法检验均表明异羟肟酸能络合铝;且铝溶液中添加外源异羟肟酸后,玉米根的相对伸长 率增加和根尖铝含量下降,有效的缓解了铝对玉米根尖表皮细胞的伤害。 3、铝诱导耐铝 品种根系分泌的异羟肟酸量随着铝浓度（10、15、20 μmol?L-1）的增加和处理时间（3 、6、9、12、24 h）的延长而显著增加,但铝（10、15、20 μmol?L-1）不能诱导铝敏 感品种根系分泌异羟肟酸。 4、铝诱导耐铝玉米品种叶中的β-D-葡萄糖苷酶活性上升,异 羟肟酸合成增加;耐铝品种叶中合成的丁布由叶运输到根部,参与根系异羟肟酸类物质 分泌。 5、铝胁迫下,外源水杨酸（SA） 降低了 Al在玉米根尖中的积累、缓解了Al对玉米 根尖细胞的伤害,显著提高了玉米根尖内异羟肟酸的含量和β-D-葡萄糖苷酶的活性,同 时根系异羟肟酸的分泌增加。 上述研究结果表明,铝诱导玉米根系分泌异羟肟酸是玉米抵御铝毒害的有效新机制 ,β-D-葡萄糖苷酶和SA介导了铝诱导玉米根系异羟肟的分泌。 项目研究发现了玉抗铝的新机制,这在国内外都是新的发现,对玉米新品种培育及 酸性土壤中铝毒害问题的解决有重要意义。