全 文 ：书西北植物学报!
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文章编号$
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收稿日期$
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&修改稿收到日期$
!"#%(##(!*
基金项目$国家自然科学基金"
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!
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#&云南省人培项目"
1123!"#%!*"*!
#&昆明理工大学分析测试基金"
!"#%"$*!
#
作者简介$王
!
平"
#04&
#!女!在读硕士研究生!主要从事植物营养基因工程方面的研究
5(67-8
$
97
:
!$)$
!
#*%+;<6
"
通信作者$陈
!
奇!博士!副教授!硕士生导师!主要从事植物生理和分子生物学方面的研究
5(67-8
$
;=>/
?
"%!#
!
#*%+;<6
外源
$%%
增强丹波黑大豆抗铝性的生理机制
王
!
平!陈东杰!李昆志!陈丽梅!陈宣钦!年洪娟!陈
!
奇"
"昆明理工大学 生物工程技术研究中心!昆明
*)")""
#
摘
!
要$以铝耐受型丹波黑大豆"
@A
#幼苗为供试材料!考察了不同浓度铝胁迫下添加外源
BCC
对
@A
根尖内源
BCC
(
D
!
E
!
(
FGC
(铝含量(柠檬酸分泌量以及质膜
D
H
(CIJ7.>
活性的影响!探讨外源
BCC
增强
@A
抗铝能力的
生理机制结果显示$"
#
#经
!)
(
)"
和
!""
"
6<8
)
K
&#
C8L8
%
胁迫处理
!$=
后!
@A
根尖
BCC
含量(柠檬酸分泌量和
质膜
D
H
(CIJ7.>
活性均表现为先上升后下降的趋势!而
D
!
E
!
(
FGC
和根尖铝含量却随着铝处理浓度的增加呈
显著上升趋势"
!
#与单独
!)
(
)"
和
!""
"
6<8
)
K
&#
C8L8
%
胁迫处理相比!添加
)"
"
6<8
)
K
&#外源
BCC
后使得
@A
根尖铝(
FGC
和
D
!
E
!
含量均显著降低!同时使
@A
根尖柠檬酸分泌量分别相应增加到单独处理的
!+%0
(
#+%
和
*+4)
倍!且其相应的质膜
D
H
(CIJ7.>
活性也增加了
#+"0
(
#+$
和
#+$)
倍研究表明!外源
BCC
能通过增强丹波
黑大豆根尖柠檬酸的分泌量和质膜
D
H
(CIJ7.>
活性来提高其对铝胁迫的抗性!明显缓解铝毒害作用
关键词$黑大豆&
BCC
&铝胁迫&柠檬酸&质膜
D
H
(CIJ7.>
中图分类号$
M0$)+4
文献标志码$
C
&
(
)#"*"
+
#,-*./,-0#)1"234"
+
/0"5)$%%$0,6/-)#0
+
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Q
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FGC
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C8
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C8L8
%
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)
K
&#
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H
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BCC
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&
^
87.676>6[V7/>
"
JF
#
D
H
(CIJ7.>
!!
铝是酸性土壤中限制植物生长和作物产量的主
要因素*#+铝对植物的毒害表现在抑制根的正常生
长和发育上!进而影响根系对水分和养分的吸收!导
致植物生物量和作物产量的降低然而!许多生长
在酸性土壤区域的植物在长期进化过程中形成了两
种抗铝机制!即外部排斥机制和内部耐受机制外
部排斥机制主要指细胞壁多糖对铝的排斥作用和根
尖分泌的有机酸"如柠檬酸(苹果酸和草酸等#对胞
外铝的螯合等&而内部耐受机制包括$胞质中有机
酸(蛋白质及其它有机配体对铝的螯合和液泡的区
室化等*!+其中!铝诱导的根系有机酸分泌在植物
抗铝中起着重要作用!被认为是植物抗铝的最有效
机制之一如在铝胁迫条件下!小麦和拟南芥根系
分泌苹果酸!玉米(高粱和烟草等分泌柠檬酸!而芋
和寥草分泌草酸另外!有些植物根系可以分泌两
种有机酸!如小黑麦和油菜等分泌柠檬酸和苹果酸
质膜
D
H
(CIJ7.>
是细胞膜上最丰富的蛋白!
约占质膜总蛋白的
*"`
植物质膜
D
H
(CIJ7.>
在
应答盐胁迫(冷害胁迫和重金属胁迫中发挥着重要
作用质膜
D
H
(CIJ7.>
还参与到铝胁迫和低磷胁
迫下对植物根系柠檬酸分泌的调控中如低磷和铝
毒胁迫下白羽扇豆*%+(蚕豆*$+和丹波黑大豆*)+根尖
柠檬酸的分泌均受到质膜
D
H
(CIJ7.>
的调控!且
在拟南芥中过表达大豆的质膜
D
H
(CIJ7.>
基因可
以明显地增加转基因植物质膜
D
H
(CIJ7.>
的活性
和柠檬酸的分泌量*)+质膜
D
H
(CIJ7.>
是生长素
"
BCC
#调控的主要靶蛋白如在水稻中!
BCC
在根
中的积累激活了质膜
D
H
(CIJ7.>
活性以增加质子
的分泌和对淹水胁迫的抗性*+&添加外源
BCC
能通
过增强质膜
D
H
(CIJ7.>
的活性而增强低磷胁迫下
大豆根系对磷的吸收*+&但添加
BCC
运输抑制剂
IBAC
"三碘苯甲酸#后!大豆根质膜
D
H
(CIJ7.>
的
活性和对磷的吸收量均显著性下降*+
大豆是中国主要的经济作物!也是研究植物抗
逆性的重要模式植物前期研究发现!添加外源
BCC
可以显著增加丹波黑大豆"
@A
#的抗铝胁迫能
力*4+!且铝胁迫下根质膜
D
H
(CIJ7.>
对柠檬酸分
泌的调控是
@A
抗铝的主要机制*)+因此!推测质
膜
D
H
(CIJ7.>
和柠檬酸的分泌可能参与到
BCC
增强
@A
抗铝能力过程中本研究以铝耐受型黑大
豆"
@A
#为研究材料!分析了铝胁迫下添加外源
BCC
对质膜
D
H
(CIJ7.>
活性及柠檬酸分泌的影响!以
揭示铝诱导有机酸分泌的生理机制
#
!
材料和方法
@+@
!
植物材料培养
参试丹波黑大豆"
@A
#种子由日本京都大学提
供!首先用常温去离子水清洗
@A
种子!之后平铺于
垫有湿润滤纸的培养皿中!在恒温"
!)a
#黑暗的培
养箱中进行浸种(催芽种子露白发芽后挑选露白
一致的种子播在有针眼孔的薄泡沫板上!置于盛有
营养液*0+的黑色塑料盆中!于温度
!)a
(每天光照
"
#!""
"
6<8
)
6
&!
)
.
&#
#
$=
的培养箱中进行漂浮
培养!每隔
#Z
更换
#
次培养液营养液包含
*
66<8
)
K
&#
1OE
%
(
$66<8
)
K
&#
"
L7OE
%
#
!
(
"+#
66<8
)
K
&#
OD
$
D
!
JE
$
(
!66<8
)
K
&#
F
Q
2E
$
(
"+%
66<8
)
K
&#
_>2E
$
(
!+%
"
6<8
)
K
&#
D
%
AE
%
(
"+$))
"
6<8
)
K
&#
F/2E
$
(
"+*
"
6<8
)
K
&#
b/2E
$
(
"+#)
"
6<8
)
K
&#
LR2E
$
(
"+#" 66<8
)
K
&#
O7F$
(
"+"#66<8
)
K
&#
OD
$
D
!
JE
$
和
"+#66<8
)
K
&#
"
OD
$
#
!
2E
$
!用
#6<8
)
K
&#
1ED
调
^
D
至
*+)

@+A
!
植物材料处理
@A
种子按
@+@
所述方法培养
#)Z
后选取长势
一致的
@A
幼苗!用
"+)66<8
)
K
&#
L7L8
!
"
^
D
$+!
#预处理
#!=
后作为试材进行处理处理组
#
$
将预处理后的
@A
置于
L1
(
C
!)
(
C
)"
(
C
!""
处理液中
处理
!$=
!各处理液中
C8L8
%
浓度分别为
"
(
!)
(
)"
(
!""
"
6<8
)
K
&#
!均含有
"+)66<8
)
K
&#
L7L8
!
!
^
D
$+!
&处理组
$
$将预处理后的
@A
分别置于
B
)"
(
B
)"
C
!)
(
B
)"
C
)"
(
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)"
C
!""
(
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)"
C
)"
I
#"
处理液中处理
!$=
!各
组合处理液中均含有
)"
"
6<8
)
K
&#
BCC
"
B
)"
#(
"+)
66<8
)
K
&#
L7L8
!
!
^
D$+!
!
I
#"
表示含有
#"
"
6<8
)
K
&#
IBAC
!
C
!)
(
C
)"
(
C
!""
分别表示含有
!)
(
)"
(
!""
"
6<8
)
K
&#
C8L8
%
处理结束后取幼苗根!称重后用
液氮速冻后置于
&4"a
保存!用于分析
@A
根尖
BCC
(
D
!
E
!
(
FGC
含量和质膜
D
H
(CIJ7.>
活性!
同时收集根系分泌物用于测定柠檬酸分泌量
@+B
!
测定指标及方法
@CBC@
!
根内源
$%%
含量
!
取处理后的植物根尖样
品
#
Q
!加入
#6K0)`
以上的无水乙醇进行研磨!
然后加入
$6K"+"#6<8
)
K
&#
JA2
"
^
D+$
#抽提!
充分混匀后离心取上清!再于
$a
下离心!取上清用
酶联免疫法"
5KB2C
#测内源
BCC
含量
@CBCA
!
根尖铬天青
=
染色
!
铬天青
2
溶液在
^
D
值为
*+)
%
+"
情况下!铝可以在聚乙二醇辛基苯醚
和溴代十六烷基吡啶存在情况下与铬天青发生反
应!生成蓝色胶束!因此被广泛用于铝含量的测
定*#"+本研究使用铬天青
2
染色的方法定性检测
植物根尖铝含量的变化剪取处理后的
@A
新鲜根
尖!置于
!6K5J
管中!向
5J
管中分别加入
#6K
铬天青
2
溶液染色
%"6-/
!取出后用去离子水洗根
%"6-/
!后用显微镜观察不同处理下根部的着色
%##
#
期
!!!!!!!!!!!!
王
!
平!等$外源
BCC
增强丹波黑大豆抗铝性的生理机制
程度
@CBCB
!
.D%
和
E
A
F
A
含量
!
取处理后的
@A
根
"+%
Q
!参照张志良等*##+的方法测定
FGC
含量!按
P7
:
等*#!+的方法测定
D
!
E
!
含量!单位为
"
6<8
)
Q
&#

@+B+G
!
根尖铝含量
!
取处理后新鲜植物根尖
"+)
Q
左右!经过
*"a
%
4"a
的烘箱中烘干至恒重烘
干的样品放入数显温控消化炉中!经
)""a
高温灰
化!待灰化完全后加
#6K
硝酸"优级纯#浸提过夜
经电感耦合等离子原子发射光谱法"
BLJ(C52
#测定
根中金属铝含量
@+B+H
!
柠檬酸分泌量
!
收集植物根系分泌物!将其
真空冷冻干燥后溶解于
#6KZZD
!
E
中!经
"+$)
"
6<8
)
K
&#的滤器过滤后使用
DJKL
法测定柠檬酸
的浓度
DJKL
分析条件为$使用岛津生产的
KL(
!"CU
色谱仪!爱尔兰
N7U>V.
生产的色谱柱
TI>VV7
^
=>/
:
8;<8R6/
"
$+*c!)"66
#!柱温
%"a
!流动相
为
"+4` OD
$
D
!
JE
$
(D
%
JE
$
"
^
D!+4
#缓冲液!流
动相流速为
"+*6K
%
6-/
!紫外检测波长为
!#"/6
!
进样量
!"
"
K
柠檬酸的含量根据标准曲线计算
@CBCI
!
质膜蛋白提取和质膜
E
J
K%9&-)/
活性测定
质膜
D
H
(CIJ7.>
提取和纯化按
2=>/
等*#%+的方法
进行收集
"+%
Q
#
%
!;6
根尖样品!速用液氮冻
存!经液氮研磨呈粉末后加入适量均匀的质膜提取
液抽提!混匀后离心!取上相上清!溶于
%
倍体积的
悬浮缓冲液中!再离心!收集沉淀获得纯化的质膜
质膜
D
H
(CIJ7.>
活性测定在
"+)6K
的反应
体系中进行反应体系包含
)"66<8
)
K
&#
AIJ
%
F52
!
)66<8
)
K
&#
F
Q
2E
$
!
)"66<8
)
K
&#
1L8
!
"+"!` AV-
,
"
!
%
"
#!
)"66<8
)
K
&#
1OE
%
!
#66<8
)
K
&#
"
OD
$
#
!
F$
!
#66<8
)
K
&#
O7O
%
!
$66<8
)
K
&#
CIJ(O7
!
!加入
)""
"
Q
质膜蛋白后启动反应
将反应混合物
%"a
水浴
%"6-/
后!加入反应终止
液
#6K
*含
!` D
!
2E
$
"%
"
#!
)` 2G2
"
!
%
"
#和
"+`
"
OD
$
#
!
F$
"
!
%
"
#+后!立即加入
)"
"
K
d;
并于室温下放置约
!"6-/
!测定波长为
""/6
处的吸光值根据所求得的无机磷含量(蛋白含量
和反应时间计算质膜
D
H
(CIJ7.>
的活性对于质
膜蛋白纯度的测定!在
"+)6K
的上述反应体系中
加入钒酸钠"
dC
!质膜
D
H
(CIJ7.>
活性的有效抑
制剂#使其终浓度为
)"
"
6<8
)
K
&#
!检测
dC
对质
膜
D
H
(CIJ7.>
的抑制率结果表明!
dC
对质膜
D
H
(CIJ7.>
的抑制率达到
4)`
以上!因此所提到
的质膜蛋白样品纯度较高!满足后续的实验要求
所有的生理生化指标分析设置
)
%
#!
次重复
@+G
!
数据统计及分析
数据统计用
2J22##+)
软件进行!用
K2G
法
检验
!
!
结果与分析
AC@
!
铝胁迫对
7;
根尖内源
$%%
含量的影响
如图
#
所示!与未经铝胁迫的对照"
L1
#相比!
C
!)
和
C
)"
处理
@A
根尖
BCC
含量分别显著增加了
!"+#`
和
)$+!`
"
#
#
"+")
#!而高浓度的
C
!""
处理
@A
根尖
BCC
含量却显著下降了
)$`
"
#
#
"+")
#
由此可见!在
@A
可接受的铝毒害浓度范围内!根尖
BCC
浓度随着铝处理浓度的增加而提高&而高浓度
的铝可能对
@A
根尖造成了很大的损伤!使得其
BCC
浓度显著性下降
ACA
!
铝胁迫下添加外源
$%%
对
7;
根系柠檬酸分
泌的影响
作者前期研究发现!添加外源
BCC
可以显著增
加
@A
的抗铝能力*4+!且铝胁迫下
@A
根系柠檬酸
的分泌是其抗铝的重要机制*)+因此!本实验检测
了铝胁迫下
BCC
对
@A
根系柠檬酸分泌量的影响
研究结果表明"图
!
#!在无铝胁迫条件下"
L1
和
B
)"
#!
@A
根系未检测到柠檬酸的分泌&然而在
C
!)
(
C
)"
和
C
!""
处理中!
@A
根尖柠檬酸分泌量分别为
!#+44
(
$!+!!
和
+4!/6<8
)
Q
&#
!这与
@A
根尖内
源
BCC
含量的变化趋势"图
#
#是相似的由此可
见!
@A
根系柠檬酸的分泌是受铝胁迫诱导的过程!
BCC
可能参与到铝胁迫下
@A
根尖柠檬酸分泌的调
图
#
!
铝胁迫下
@A
根尖
BCC
含量的变化
L1
(
C
!)
(
C
)"
(
C
!""
分别表示处理的
C8L8
%
浓度分别为
"
(
!)
(
)"
(
!""
"
6<8
)
K
&#
&不同字母代表不同
处理间在
"+")
水平的显著性差异&下同
_-
Q
+#
!
5YY>;U/U.-/@AV<L1
!
C
!)
!
C
)"
!
C
!""
.U7/ZY7U6>/U;/UV7U-C8L8
%
7V>"
!
)
!
)"
!
""
"
6<8
)
K
&#
!
V>.
^
>;U-X>8
:
&
I=>Z-YY>V>/U
/UU>V.-/Z-;7U>.-
Q
/-Y-;7/UZ-YY>V>/;>76Q
Z-YY>V>/UUV>7U6>/U.7U"+")8>X>8
&
I=>.76>7.[>8<9
$##
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
控过程中因此!在铝处理液中添加外源
BCC
进一
步分析其对铝胁迫下
@A
根尖柠檬酸分泌的调控机
制如图
!
所示!在不同浓度铝处理液中添加外源
)"
"
6<8
)
K
&#
BCC
"
B
)"
#后!
B
)"
C
!)
(
B
)"
C
)"
和
B
)"
C
!""
处理
@A
根尖柠檬酸的分泌量分别是
C
!)
(
C
)"
和
C
!""
的
!+%0
(
#+%
和
*+4)
倍&而在
B
)"
C
)"
处理液中
添加
#"
"
6<8
)
K
&#
IBAC
"
B
)"
C
)"
I
#"
#后!其根尖柠
檬酸的分泌量比
B
)"
C
)"
大幅显著降低
%`
以上结
果表明!铝胁迫下添加外源
BCC
可以显著地增强铝
诱导的
@A
根系柠檬酸的分泌量
ACB
!
铝胁迫下添加外源
$%%
对
7;
根尖质膜
E
J
K
%9&-)/
活性的影响
有关研究表明质膜
D
H
(CIJ7.>
是
BCC
作用
的主要靶蛋白!且作者前期研究结果也表明质膜
D
H
(CIJ7.>
参与到
@A
根系柠檬酸分泌的调控过
程中*)+!因此本实验检测了铝胁迫下添加外源
BCC
对
@A
根质膜
D
H
(CIJ7.>
活性的影响结果表
明!
C
!)
(
C
)"
和
C
!""
处理
!$=
后!
@A
根尖质膜
D
H
(
CIJ7.>
的活性也表现为先上升后下降的趋势"图
%
#!这与铝胁迫下
@A
根中内源
BCC
的含量"图
#
#
与根尖柠檬酸分泌量"图
!
#的变化趋势是相似的
此外!在
B
)"
C
!)
(
B
)"
C
)"
和
B
)"
C
!""
处理
!$=
后!
@A
根
尖质膜
D
H
(CIJ7.>
的活性分别是
C
!)
(
C
)"
和
C
!""
处理下的
#+"0
(
#+$
和
#+$)
倍!其中的
B
)"
C
)"
对
@A
根尖质膜
D
H
(CIJ7.>
的活性刺激作用最为显
著&然而!
B
)"
C
)"
I
#"
处理下的
@A
根尖质膜
D
H
(CI(
图
!
!
铝胁迫下添加外源
BCC
对
@A
根系柠檬酸分泌的影响
B
)"
(
I
#"
表示处理液中分别含有
)"
"
6<8
)
K
&#
BCC
和
#"
"
6<8
)
K
&#
IBAC
&下同
_-
Q
+!
!
5YY>;U]<
Q
>/.>;V>U--/@AV<VC8.UV>..
B
)"
!
I
#"
.U7/ZY7U6>/U.<8RU-"
6<8
)
K
&#
BCC
7/Z#"
"
6<8
)
K
&#
IBAC
!
V>.
^
>;U-X>8
:
&
I=>.76>7.[>8<9
J7.>
活性比未添加
IBAC
处理
B
)"
C
)"
显著降低
)0`
"图
%
#由此可见!铝胁迫下添加外源
BCC
能通过
增加质膜
D
H
(CIJ7.>
的活性而诱导其根尖柠檬酸
的分泌
ACG
!
铝胁迫下添加外源
$%%
对
7;
根尖
.D%
和
E
A
F
A
含量的影响
FGC
含量能够反映植物经胁迫后质膜的氧化
程度!
D
!
E
!
含量能够反映植物经胁迫后细胞内活
性氧的积累量!因此!两者含量的变化通常被用来衡
量植物受到的胁迫程度图
$
!
C
显示!
B
)"
处理的
@A
根中
FGC
含量与
L1
并没有显著差异!然而铝
胁迫后
@A
根中
FGC
的含量随着铝浓度的增加而
增加!且在
C
!""
处理下比
L1
显著增加&在不同浓度
铝胁迫下添加
)"
"
6<8
)
K
&#外源
BCC
共同处理
后!根系
FGC
含量比相应单独铝处理下不同程度
地减少!
B
)"
C
!)
(
B
)"
C
)"
(
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)"
C
!""
处理比相应的
C
!)
(
C
)"
(
C
!""
处理分别降低了
$+#`
(
#)+"#`
(
#4+4$`
!表现
出随
C8
浓度增大而降低幅度越大的趋势
同时!根尖
D
!
E
!
含量的测定结果表明"图
$
!
A
#!与
L1
相比较!随着铝浓度增加
@A
根尖
D
!
E
!
含量均有不同程度增加!并以
C
)"
处理含量最高!
C
!""
处理次之!且两者均显著高于对照&在不同浓度
铝胁迫下添加
)"
"
6<8
)
K
&#外源
BCC
后!根尖
D
!
E
!
含量比相应单独铝胁迫处理都有所下降!但
B
)"
C
)"
处理仍显著高于对照其中!
B
)"
C
!)
(
B
)"
C
)"
(
B
)"
C
!""
处理比相应的
C
!)
(
C
)"
(
C
!""
处理分别降低了
#4+4`
(
!$+0#`
(
$$+"#`
!也表现出随
C8
浓度增
加而降低幅度越大的趋势这说明在铝胁迫下添加
外源
BCC
能够显著降低
@A
细胞内
D
!
E
!
的积累和
FGC
产生!减轻其受氧化胁迫的影响!即铝胁迫下
添加外源
BCC
可以使
@A
通过降低
FGC
的产生以
图
%
!
铝胁迫下添加外源
BCC
对
@A
根尖
质膜
D
H
(CIJ7.>
活性的影响
_-
Q
+%
!
5YY>;U]<
Q
>/^
87.676>6[V7/>
D
H
(CIJ7.>7;U-X-U
:
-/@AV<VC8.UV>..
)##
#
期
!!!!!!!!!!!!
王
!
平!等$外源
BCC
增强丹波黑大豆抗铝性的生理机制
图
$
!
铝胁迫下添加外源
BCC
对
@A
根尖
FGC
"
C
#和
D
!
E
!
"
A
#含量的影响
_-
Q
+$
!
5YY>;U]<
Q
>/^^
8-;7U-"
C
#
7/ZD
!
E
!
"
A
#
;/U.-/@AV<VC8.UV>..
图
)
!
铝胁迫下添加外源
BCC
对
@A
根尖铝含量的影响
C+@A
根尖的铬天青
2
染色&
A+@A
根尖铝含量
_-
Q
+)
!
5YY>;U]<
Q
>/^^
8-;7U-/U-/@AV<VC8.UV>..
C+L=V<6>7SRV<82.U7-/-/
Q
&
A+C8;/U及
D
!
E
!
的积累来减轻铝胁迫对质膜的氧化和
@E2
"活性氧#对细胞的毒害另外!与
B
)"
C
)"
处理
相比较!
B
)"
C
)"
I
#"
处理根尖的
D
!
E
!
和
FGC
含量
均不同程度地增加!且均显著高于对照!即
IBAC
一
定程度上抵消了外源
BCC
的作用!使细胞所受活性
氧毒害加重
ACH
!
铝胁迫下添加
$%%
后
7;
根尖铝含量的变化
@A
根尖铬天青
2
染色结果显示!随着铝处理
浓度的增加!
@A
根尖的着色程度随之加深!铝浓度
达到
!""
"
6<8
)
K
&#时
@A
根尖受到了明显的损
伤&然而在铝胁迫下添加
)"
"
6<8
)
K
&#外源
BCC
后!相比未添加
BCC
的
@A
根尖着色程度明显变
浅!但
B
)"
C
)"
I
#"
处理却比
B
)"
C
)"
明显加深!甚至深于
B
)"
C
!""
处理!说明在铝胁迫下添加
)"
"
6<8
)
K
&#外
源
BCC
使根中铝离子含量明显降低!但
IBAC
消弱
了这种作用"图
)
!
C
#!进而表明添加外源
BCC
可以
缓解铝对
@A
的胁迫伤害图
)
!
A
同时显示!随着
铝浓度的增加
@A
根尖铝含量也随之增加&与
L1
相比!
C
)"
(
C
!""
处理
@A
根尖铝含量分别增加了
#+"#
和
!+$0
倍!而
B
)"
C
)"
(
B
)"
C
!""
处理根尖铝含量则分别
增加了
"+4"
和
#+")
倍可见!铝胁迫下添加外源
BCC
可以明显降低
@A
根系对铝的吸收和铝对
@A
根系的毒害作用
%
!
讨
!
论
生长素"
BCC
#是人类最早发现的一类植物激
素!在植物的正常生长发育和抵抗多种胁迫中发挥
着重要的作用如
ERS等*#$+对向日葵的研
究表明!
#""
"
6<8
)
K
&#
BCC
可以显著缓解
4"
"
6<8
)
K
&#
LR
!H对其根生长的抑制作用!
BCC
可以
显著减轻
LR
!H毒害对向日葵主根生长的抑制作用!
并促进侧根生长*#$+与之相似的是!前期研究也发
现铝胁迫下添加外源
BCC
能有效缓解
C8
%H对其主
根的抑制作用!并显著促进侧根的生长*4+有关研
究表明!铝胁迫可以诱导植物体内产生大量的活性
氧!使膜脂(核酸和蛋白质等生物大分子过氧化而受
损害
D
!
E
!
是植物体内最主要的活性氧!它的含量
变化可反映植物体内氧化胁迫的水平
FGC
是植
物细胞膜脂过氧化的产物!是氧化胁迫对植物伤害
的重要生理指标之一
NR
等*#)+的研究发现!在铝
敏感型黑豆叶和根中!
FGC
含量随着铝胁迫时间
的增加而增加!其氧化胁迫和膜脂过氧化程度逐渐
*##
西
!
北
!
植
!
物
!
学
!
报
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
%$
卷
升高此外!在盐胁迫下外源施加
BCC
可以明显降
低大豆膜脂的过氧化程度及质膜透性!增强对盐渍
环境抵抗能力*#*+与之相似的是!在本研究中也发
现随着铝处理浓度的增加
@A
根中
FGC
和
D
!
E
!
含量也不断上升!且铝胁迫下添加外源
BCC
后的
@A
根尖
FGC
和
D
!
E
!
含量显著降低这表明外
源
BCC
有效缓解了铝毒害诱导的氧化胁迫对
@A
造成的氧化损伤!这进一步证实了添加外源
BCC
可
以有效地增强
@A
对铝的抗性
铝胁迫可以诱导植物根系分泌多种有机酸以螯
合胞外的铝从而提高植物抗铝能力!这一方法被认
为是最有效的外部抗铝毒机制*#(#4+质膜
D
H
(CI(
J7.>
是细胞膜上最丰富的蛋白!在应答多种胁迫中
发挥着重要作用最近有关研究表明!质膜
D
H
(
CIJ7.>
对铝胁迫下植物根系柠檬酸的分泌起重要
调控作用如在蚕豆*$+和丹波黑大豆"
@A
#
*
)
+根中!
铝诱导的柠檬酸分泌与质膜
D
H
(CIJ7.>
活性呈显
著性正相关且铝胁迫下!添加外源质膜
D
H
(CI(
J7.>
抑制剂钒酸盐"
dC
#后!蚕豆和大豆根柠檬酸
的分泌显著性下降此外!质膜
D
H
(CIJ7.>
也是
BCC
调控的靶蛋白最近!
37/
Q
等*#0(!"+的研究表
明!铝胁迫诱导了小麦根系
BCC
含量的增加!且添
加外源
BCC
可以有效地增强铝胁迫下小麦根系苹
果酸的分泌本研究中也发现铝胁迫诱导了
@A
根
系
BCC
的积累&且与仅有铝胁迫的处理相比!不同
浓度铝胁迫下添加
)"
"
6<8
)
K
&#外源
BCC
同步显
著性增强了
@A
根尖质膜
D
H
(CIJ7.>
活性和柠檬
酸分泌量&而添加外源
IBAC
显著降低了
@A
根尖
质膜
D
H
(CIJ7.>
活性的同时!柠檬酸的分泌也被
抑制综上所述!铝胁迫下添加外源
BCC
主要通过
调节质膜
D
H
(CIJ7.>
的活性进而影响柠檬酸的分
泌!这可能是
BCC
增强
@A
抗铝的主要生理机制
参考文献!
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