
酸性土壤中,鋁(Al)影響植物根部的生長,而酸性(低pH)也影響植物根部的生長,且根部鋁毒害與酸性(低pH)毒害的表現一致。這樣就給研究人員提出一個問題:植物的耐鋁毒與耐酸性之間是否受同一種機制控制?
為 了闡明這一問題,澳大利亞研究人員選取四種基因型的擬南芥(野生型、耐鋁毒的突變體alr104,鋁毒敏感突變體als3和als5)作為研究材料,進行 酸性脅迫及酸性/鋁毒聯合脅迫后,通過非損傷微測技術測定根部H+及K+流速,同時還測定了根部周圍堿化能力、內部鉀離子濃度、質膜電勢變化(Em)等數 據指標。
結果表明,als5和alr104突變體都耐酸性脅迫,alr104還耐酸性-鋁毒的聯合脅迫,als5及als3的鋁毒敏感型基 本一致。鋁誘導引起的鋁毒敏感型突變體(als3及als5)根部伸長區H+內流及成熟區H+外流強度均比野生型及alr104的強。根部伸長區膜電位 (Em)的變化趨勢與K+流的變化相符:alr104及野生型擬南芥根部伸長區K+外流比鋁毒敏感型的強。
最后研究人員得到以下結 論:alr104的鋁毒耐性與膜電位去極化、強K+外流、強H+內流有關,強H+內流導致根系周圍土壤堿化,從而緩解酸性及鋁毒的聯合脅迫作用;als5 的耐酸性主要與H+的高效吸收有關,而這種吸收可被Al脅迫所終止。以上研究結果為鋁毒危害機理提供了有力的實驗證據,也為制定土壤鋁毒害防治方案奠定了 理論基礎。

圖注:酸性脅迫及酸性/鋁毒聯合脅迫對擬南芥根部伸長區(上圖)及成熟區(下圖)H+流速的影響。(正值代表內流,負值代表外排)
關鍵詞:鋁毒害(Aluminium toxicity), H+流(H+ flux), K+流(K+ flux), 質膜電勢(plasma membrane potential).
參考文獻:J. Bose, et al. J. Exp. Bot, 2010, 61(11): 3163-3175.
注:非損傷微測技術(NMT)包括:SIET、SVET、SPET、SERIS、SERP、SERE、SRET、MIFE?等。
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