1、據報道,pH低于5.5的酸性土壤約占全世界土地面積的30％和潛在可耕地面積的50％。在中國,酸性土壤遍布15個省區(qū),總面積達203萬平方公里,約占耕地面積的21％。酸性或生理酸性化肥的大量施用以及工業(yè)化過程造成的大范圍酸性沉降加劇了土壤的酸化過程。研究表明,A1濃度低于10μmol/L就會嚴重抑制許多植物根系的生長以及對養(yǎng)分和水分的吸收,而一般酸性土壤溶液中Al的濃度為10-100μmol/L。因此,Al毒被認為是酸性土壤中限制作物生長

2、最重要的障礙因子,嚴重影響酸性土壤的作物生產。雖然國內外學者針對植物鋁毒脅迫及其耐性機理已開展了大量研究,但迄今為止植物適應鋁脅迫的生理生化及分子機制仍不完全清楚。近年來已有一些證據表明抗壞血酸(AsA)作為一種主要的抗氧化劑在植物對鋁毒脅迫的響應中起著非常重要作用,但是對鋁影響植物體內AsA的機理以及外源AsA對鋁毒脅迫的緩解效應及其機制等問題尚不清楚。因此,本文以前期篩選的一對耐鋁性差異明顯的小麥基因型鑒-864(耐性)和揚麥5號(

3、敏感)為材料,通過水培試驗研究鋁對不同小麥基因型AsA代謝的影響、外源AsA或者AsA合成前體對鋁毒的緩解效應及其機理,以期更加深入地揭示鋁對植物的毒害及植物耐鋁性機理。取得的主要研究結果如下:
　　 1、鋁對不同小麥基因型根尖AsA含量的影響及其機理
　　 以2個不同耐鋁性的小麥基因型為材料,采用水培試驗的方法,研究鋁對小麥體內抗壞血酸代謝的影響。結果表明,在0,10,30,50μmol/L,AlCl3脅迫下處理24h

4、,鑒-864和揚麥5號根系伸長受抑制程度隨著鋁處理濃度的提高而加劇。在30μmol/LAlCl3脅迫下,2個基因型的相對根伸長率差異最大,鑒-864的相對根伸長率為52％,而揚麥5號僅為28％。由此可見,鑒-864是對鋁毒耐性較強,而揚麥5號對鋁毒較為敏感。此外,小麥根尖鋁含量和MDA(脂質過氧化指標)含量也均隨鋁處理濃度的提高而增加,且2個基因型也在30μmol/LAlCl3脅迫下差異最大,表現為揚麥5號高于鑒-864;因此,在后面的

5、研究中選擇該濃度進行鋁脅迫處理。
　　 鋁脅迫處理顯著提高2個小麥基因型根尖AsA含量、L-半乳糖酸-1,4-內脂脫氫酶(L-Gall,DH)、單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)、脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性、AsA/DHA比值和抗壞血酸氧化酶(AAO)活性,且均表現為鑒-864高于揚麥5號。由此可見,鋁誘導小麥體內AsA含量的提高與其促進AsA的合成和循環(huán)再生有關,鑒-864具有較強的合成、循

6、環(huán)再生與降解的平衡能力,是其抵御鋁誘導的氧化脅迫損傷的重要原因。
　　 2、外源AsA對鋁脅迫下對小麥根尖AsA含量的影響及其機理
　　 以2個不同耐鋁性的小麥基因型為材料,采用水培試驗的方法,研究了外源AsA(0.5mmol/L)預處理6h對小麥鋁毒的緩解效應及其體內抗壞血酸代謝的影響。結果顯示,AsA預處理可顯著增加鋁脅迫下2個小麥基因型的相對根長率,降低了根尖的鋁含量,并顯著增加2個小麥基因型根尖的AsA含量、As

7、A/DHA比值、L-GalLDH、MDHAR、DHAR、APX和AAO活性,且AsA含量、MDHAR、DHAR、APX和AAO活性在揚麥5號中的增加幅度大于鑒-864?？梢?外源AsA主要通過促進AsA合成和循環(huán)再生能力而提高體內AsA含量,降低小麥根尖鋁含量的吸收,緩解鋁毒脅迫對小麥根系伸長的抑制作用。
　　 3、外源L-Gal對鋁脅迫下對小麥根尖AsA含量的影響及其機理
　　 以2個不同耐鋁性的小麥基因型為材料,采用

8、水培試驗的方法,研究了外源的AsA合成前體L-Gal(0.5mmol/L)預處理6h對小麥鋁毒的緩解效應及其體內抗壞血酸代謝的影響。結果顯示,L-Gal預處理可顯著增加了鋁脅迫下2個小麥基因型的相對根長率,降低了根尖的鋁含量,并顯著增加2個小麥基因型根尖的AsA含量、AsA/DHA比值、L-GalLDH、MDHAR、DHAR、APX和AAO活性?？梢?外源L-Gal可通過促進AsA合成和循環(huán)再生能力而提高小麥體內AsA含量,降低小麥根尖