潘偉槐，潘建偉，壽建昕，郭天榮，莫億偉

（1.紹興文理學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，浙江紹興312000；2.蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，蘭州730000）

由于植物營固著生活，在整個(gè)生命周期中，植物體不得不忍受和應(yīng)對(duì)各種各樣的環(huán)境脅迫，如高溫、低溫、干旱、水澇、高鹽、酸、各類金屬離子等，其中鋁毒是酸性土壤中阻礙植物生長發(fā)育的主要影響因子。鋁（Al）是地殼中含量最豐富的第3大元素[1-2]，是許多土壤礦物的主要成分。在大多數(shù)條件下，土壤中的Al以固體形式存在，如Al(OH)3或黏土礦物[1]，對(duì)植物細(xì)胞無毒性[3]。在酸性條件下（pH＜5），土壤中Al的溶解度會(huì)大大增加，產(chǎn)生對(duì)植物細(xì)胞有毒害作用的離子態(tài)Al3+，其在微摩爾級(jí)濃度下就可抑制植物根的生長，造成植物生理和代謝功能紊亂[2-3]。目前，已知世界上30%～40%的可耕地土壤和大約70%的潛在耕地為酸性土壤（pH≤5.5）[4-6]，且化肥的過度使用和酸雨進(jìn)一步加劇了植物鋁毒[2]。在這些酸性土壤中，鋁毒是限制農(nóng)作物生長發(fā)育和產(chǎn)量性狀的主要影響因子[2,5,7]，因此，深入開展植物鋁毒及其耐鋁機(jī)制研究具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

當(dāng)Al以有毒的形式被作物根系吸收后，會(huì)干擾根尖細(xì)胞分裂，導(dǎo)致初生根和次生根的生長均被抑制[8]。不同物種、不同基因型之間的耐鋁性存在很大差異[9]。目前，有關(guān)植物耐鋁機(jī)制研究的報(bào)道較多[1-3,5,9]，普遍認(rèn)為植物耐鋁性主要通過外部排斥和內(nèi)部耐受2種機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，但不同物種的耐鋁機(jī)制也不完全相同[3,5]。大麥（Hordeum vulgare L.）是鋁毒敏感作物[10-14]，研究大麥鋁毒和耐鋁機(jī)制對(duì)培育耐鋁作物品種、提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)均具有重要的參考價(jià)值。本文以2個(gè)耐鋁性差異顯著的大麥品種為材料，分析鋁毒對(duì)其初生根活性、膜脂質(zhì)過氧化、三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP）酶活性和抗氧化酶活性等的影響差異，以期為進(jìn)一步剖析大麥鋁毒和耐鋁機(jī)制提供新的觀點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 材料

選用耐鋁性不同的2個(gè)大麥品種——滬麥8號(hào)（Humai 8）和嵊縣無芒六棱（Shengxian awnless sixrowed barley,Shengxian 6）進(jìn)行試驗(yàn)。其中滬麥8號(hào)為耐鋁品種，嵊縣無芒六棱為鋁敏感品種，兩者的耐鋁性差異顯著[10-12]。

1.2 幼苗培養(yǎng)及處理

大麥種子經(jīng)自來水浸泡6 h后，用70%乙醇表面消毒2 min，并以無菌ddH2O沖洗3～4次，用體積分?jǐn)?shù)為1.2%的NaClO滅菌30 min，再用無菌ddH2O清洗3～4次。將這些種子置于放有脫脂棉和濾紙并加適量無菌水的培養(yǎng)皿中，于生物培養(yǎng)箱內(nèi)發(fā)芽2～3 d，無光照，溫度為（25±1）℃。在150 mL燒杯中放一張塑料網(wǎng)，選取已萌發(fā)的、根長1～1.5 cm的種子約40顆，在含50 mmol/L CaCl2的100 mL培養(yǎng)液（pH 4.5）中黑暗培養(yǎng)24 h，溫度（25±1）℃。然后進(jìn)行分組處理培養(yǎng)，設(shè)4個(gè)不同的Al3+處理濃度（0、50、100和150 μmol/LAlCl3），并分別添加50 mmol/L CaCl2（pH 4.5）。培養(yǎng)條件為28℃光照14 h/24℃黑暗10 h，光強(qiáng)250 μmol/(m2·s)。處理不同時(shí)間后，取根尖（長1 cm）和幼苗進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測定[13,15]。

1.3初生根活躍吸收面積和質(zhì)膜透性測定

活躍吸收面積的測定采用甲烯藍(lán)法[16-17]，在Al3+處理0.5～4 h內(nèi)取樣；質(zhì)膜透性采用電導(dǎo)率法[16]，每次選取處理24 h后的12個(gè)根尖，加10 mL ddH2O，以相對(duì)外滲率表示質(zhì)膜透性，同時(shí)求出傷害率。

1.4 游離脯氨酸的測定

脯氨酸提取和測定參考üNYAYAR等[18]和BATES等[19]的方法，并稍加改進(jìn)。取經(jīng)Al3+處理4 d的0.1 g幼苗，置于20 mL大試管中，加5 mL 3%磺基水楊酸溶液，于沸水浴中浸提15 min（經(jīng)常搖動(dòng)），冷卻后過濾至干凈的試管中，離心，得到脯氨酸提取液。將2 mL脯氨酸提取液倒入帶玻璃塞試管中，加入2 mL乙酸及2 mL酸性茚三酮試劑，沸水浴60 min，溶液即呈紅色。冷卻后加入4 mL甲苯，搖蕩30 s，靜置片刻，取上層液至10 mL離心管中，3 000 r/min離心5 min后，用吸管輕輕吸取上層脯氨酸紅色甲苯溶液于比色杯中，在520 nm波長處測定吸光度值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計(jì)算出樣品測定液中脯氨酸的濃度，μmol/g，以鮮質(zhì)量計(jì)。

1.5 酶活性和丙二醛含量測定

酶液的提取參照GIANNOPOLITI等[20]和CUI等[21]的方法，并稍加改進(jìn)。取經(jīng)Al3+處理24 h的根尖，稱量后加入液氮并研磨成粉末，按m∶V=1∶10加入預(yù)冷的提取介質(zhì)[50 mmol/L磷酸緩沖液，0.1 mmol/L EDTANa2，1%聚乙烯吡咯烷酮]，不同pH的酶液提取緩沖液，其中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和過氧化氫酶（catalase,CAT）的pH值為7.8，過氧化物酶（peroxidase,POD）的pH值為6.2。研磨成勻漿后，4 ℃、1.3×104g離心15 min，取上清液用于酶活性和蛋白質(zhì)含量的測定。SOD活性測定采用鄰苯三酚自氧化法[22-23]；CAT活性通過測定在240 nm波長下H2O2分解量來確定[24-25]；POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚比色法[26]。根尖組織中丙二醛（malondialdehyde,MDA）的測定采用硫代巴比妥酸法[27]。

取經(jīng)Al3+處理24 h的根尖制備質(zhì)膜微囊，其中質(zhì)膜微囊制劑的制備及純度估計(jì)、Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性測定參考張芬琴等[28]的方法。反應(yīng)終止后，參考OHNISHI等[29]的方法測定無機(jī)磷含量，采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[30]測定蛋白質(zhì)含量。

所得數(shù)據(jù)采用SPSS 11.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鋁毒對(duì)大麥初生根活躍吸收面積、質(zhì)膜相對(duì)透性和游離脯氨酸含量的影響

植物通過根系吸收水和營養(yǎng)成分，根系的活力直接影響植物的生命活動(dòng)、生長和作物產(chǎn)量，而根活躍吸收面積是反映根系活力的生理指標(biāo)之一。經(jīng)不同Al3+濃度（0、50、100和150 μmol/L AlCl3）處理不同時(shí)間（0.5、1、2和4 h）后，2個(gè)大麥品種的初生根活躍吸收面積結(jié)果見圖1。從中可以看出：不同Al3+濃度處理0.5 h對(duì)2個(gè)大麥品種初生根活躍吸收面積的抑制作用比較小，且對(duì)耐鋁品種滬麥8號(hào)有一定的刺激作用（圖1A）；隨著處理時(shí)間的延長，抑制作用逐漸顯現(xiàn)，尤其是敏感品種嵊縣無芒六棱，其初生根活躍吸收面積減小更顯著（圖1B）。AlCl3（＜100 μmol/L）處理1 h對(duì)滬麥8號(hào)仍有一定的刺激作用（圖1A），但處理2 h和4 h后，鋁毒對(duì)嵊縣無芒六棱的初生根活躍吸收面積（82.3%～74.6%）的抑制作用明顯比滬麥8號(hào)（97.1%～93.5%）強(qiáng)。上述結(jié)果暗示耐鋁品種滬麥8號(hào)根尖細(xì)胞對(duì)鋁毒具有更強(qiáng)的抗性，這與鋁毒對(duì)初生根伸長的抑制作用相一致。

圖1 不同AlCl3濃度處理對(duì)大麥初生根活躍吸收面積的影響Fig.1 Effects of different AlCl3concentrations on active absorbing area in primary roots of barley

為進(jìn)一步揭示滬麥8號(hào)和嵊縣無芒六棱之間的鋁毒耐性差異，本研究還測定了不同Al3+濃度處理對(duì)初生根細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性和膜傷害率的影響。結(jié)果（圖2）表明：與各自的空白對(duì)照相比，鋁毒均明顯誘導(dǎo)了2個(gè)大麥品種的質(zhì)膜透性，但嵊縣無芒六棱質(zhì)膜透性的增加程度明顯高于滬麥8號(hào)，并在50 μmol/LAlCl3處理時(shí)達(dá)顯著水平；同樣，鋁毒誘導(dǎo)嵊縣無芒六棱膜傷害率也明顯高于滬麥8號(hào)。這些結(jié)果表明，鋁毒通過影響質(zhì)膜透性從而破壞根尖細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，而耐鋁品種滬麥8號(hào)根尖細(xì)胞質(zhì)膜對(duì)鋁毒具有相對(duì)較好的耐受性。

游離脯氨酸含量是間接反映植物逆境脅迫響應(yīng)的重要生理指標(biāo)。本研究結(jié)果（圖3）表明，鋁毒均明顯誘導(dǎo)了2個(gè)大麥品種根和葉中游離脯氨酸的積累，但鋁毒敏感品種嵊縣無芒六棱的游離脯氨酸含量比滬麥8號(hào)增加更為顯著。

圖2 不同AlCl3濃度處理對(duì)大麥初生根質(zhì)膜相對(duì)透性和膜傷害率的影響Fig.2 Effects of different AlCl3concentrations on relative membrane permeability and membrane injury rate in primary barley roots

2.2 鋁毒對(duì)大麥初生根氧化還原酶系統(tǒng)和丙二醛含量的影響

圖3 鋁毒對(duì)滬麥8號(hào)和嵊縣無芒6棱幼苗游離脯氨酸含量的影響Fig.3 Effects of Al toxicity on free proline concentration in the seedlings of Humai 8 and Shengxian 6 barleys

逆境脅迫能誘導(dǎo)植物細(xì)胞產(chǎn)生活性氧（reactive oxygen species,ROS），而ROS對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)、脂類、蛋白質(zhì)和核酸等大分子具有很大的破壞作用。為消除ROS對(duì)細(xì)胞的損傷，植物細(xì)胞通過非酶系統(tǒng)（如酚類物質(zhì)）和氧化還原酶系統(tǒng)2套機(jī)制以除去多余活性氧。其中，SOD、POD和CAT是氧化還原酶系統(tǒng)的重要組成部分。ROS誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化使細(xì)胞膜的流動(dòng)性和通透性發(fā)生改變，MDA是最典型的脂質(zhì)過氧化終產(chǎn)物，能夠間接反映脂質(zhì)過氧化程度或膜損傷程度。本研究結(jié)果（圖4）表明，與空白對(duì)照相比，Al3+脅迫誘導(dǎo)2個(gè)大麥品種中SOD和POD酶活性增加，而CAT酶活性在2個(gè)品種中出現(xiàn)差異，表現(xiàn)為嵊縣無芒六棱先增強(qiáng)和降低。在100和150μmol/L AlCl3處理中，滬麥8號(hào)的SOD酶活性比嵊縣無芒六棱高（圖4A）；在50μmol/LAlCl3處理中，嵊縣無芒六棱的CAT酶活性比滬麥8號(hào)略高，但在100和150μmol/LAlCl3處理中，滬麥8號(hào)的CAT酶活性遠(yuǎn)比嵊縣無芒六棱高（圖4B）；相反，在100和150μmol/L AlCl3處理中，嵊縣無芒六棱POD酶活性始終比滬麥8號(hào)高（圖4C）。這一結(jié)果表明，鋁毒脅迫能夠誘導(dǎo)大麥根細(xì)胞的氧化還原酶系統(tǒng)發(fā)揮作用，且耐鋁品種滬麥8號(hào)的SOD和CAT酶活性比鋁敏感品種嵊縣無芒六棱高，而POD酶活性則相反。對(duì)MDA含量測定結(jié)果（圖5）表明：Al3+處理均促進(jìn)了2個(gè)大麥品種初生根中MDA的積累，且MDA含量與Al3+濃度呈正相關(guān)；其中，嵊縣無芒六棱根的MDA含量明顯比滬麥8號(hào)高。這一結(jié)果暗示鋁毒脅迫使鋁敏感品種嵊縣無芒六棱的脂質(zhì)過氧化程度或膜損傷程度比耐鋁品種滬麥8號(hào)更高。

2.3 鋁毒對(duì)大麥初生根質(zhì)膜Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性的影響

圖4 鋁毒對(duì)大麥初生根超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性的影響Fig.4 Effects of Al toxicity on superoxide dismutase(SOD),peroxidase(POD)and catalase(CAT)in primary roots of barley

已有研究表明，植物細(xì)胞質(zhì)膜和液泡膜ATP酶活性對(duì)低溫、鹽及鋁毒脅迫敏感[28,31-34]。為探索質(zhì)膜Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶是否在植物耐鋁機(jī)制中起作用，本研究分析了鋁毒對(duì)2個(gè)大麥品種初生根Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性的影響。結(jié)果（圖6）表明：與空白對(duì)照相比，鋁毒均明顯抑制了2個(gè)大麥品種初生根的Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性；但鋁毒對(duì)嵊縣無芒六棱中這2種酶活性的抑制作用明顯高于滬麥8號(hào)，其中50μmol/L AlCl3處理極顯著或顯著地抑制了嵊縣無芒六棱的Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性，但對(duì)滬麥8號(hào)無顯著影響；而當(dāng)AlCl3處理濃度達(dá)100μmol/L時(shí)，滬麥8號(hào)的Ca2+-ATP酶活性產(chǎn)生顯著變化，對(duì)Mg2+-ATP酶活性的抑制作用則到150μmol/L AlCl3處理時(shí)才達(dá)顯著。這一結(jié)果暗示，耐鋁品種滬麥8號(hào)的Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性比鋁敏感品種嵊縣無芒六棱對(duì)鋁毒有更強(qiáng)的耐性。

圖5 鋁毒對(duì)大麥初生根丙二醛含量的影響Fig.5 Effects of Al toxicity on malonaldehyde(MDA)concentration in primary roots of barley

3 討論與結(jié)論

Al3+對(duì)植物根的毒性特別明顯，能夠迅速抑制根的生長，而且只有正在進(jìn)行細(xì)胞分裂和延伸的細(xì)胞會(huì)受到Al3+的影響，如根的伸長[1]；因此，在Al3+對(duì)植物的毒性研究中，初生根成為很好的材料。本研究選擇2個(gè)耐鋁性存在顯著差異的大麥品種，耐鋁的滬麥8號(hào)和鋁敏感的嵊縣無芒六棱，以初生根為材料，經(jīng)50、100和150 μmol/LAlCl3處理后，測定了初生根活躍吸收面積、質(zhì)膜相對(duì)透性和游離脯氨酸含量，以及3種氧化酶活性和MDA含量，同時(shí)，還測定了初生根質(zhì)膜Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性，通過多維評(píng)價(jià)來研究Al3+對(duì)大麥的毒害機(jī)制。

Al3+會(huì)損害正常的細(xì)胞生長和新陳代謝，可溶性Al3+在進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)并在胞內(nèi)起作用前，必須先與細(xì)胞壁和質(zhì)膜外表面相互作用[1]，并損傷細(xì)胞壁和質(zhì)膜的正常結(jié)構(gòu)[15]。本研究證明，經(jīng)Al3+脅迫后，初生根活躍吸收面積減小，質(zhì)膜相對(duì)透性和對(duì)膜的傷害率顯著增加，這與我們之前的結(jié)果一致[15]。細(xì)胞膜是細(xì)胞的屏障，具有選擇通透性，Al3+對(duì)質(zhì)膜的損傷必然會(huì)影響正常膜的選擇通透性，影響細(xì)胞的正常功能，表現(xiàn)出根活躍吸收面積減少，根的生長受抑制。從本研究的結(jié)果看，Al3+對(duì)耐鋁品種滬麥8號(hào)質(zhì)膜的損傷較小，而對(duì)鋁敏感品種嵊縣無芒六棱損傷更加顯著，這也是造成兩者耐性差異的直接原因之一。

圖6 鋁毒對(duì)大麥初生根質(zhì)膜Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性的影響Fig.6 Effects of Al toxicity on the activities of Ca2+-ATPase and Mg2+-ATPase in plasma membrane of primary roots of barley

游離脯氨酸的積累是許多植物對(duì)滲透脅迫的本能反應(yīng)[35]，在植物脅迫耐受中發(fā)揮重要作用[36]。有研究表明，水稻耐鹽品種的游離脯氨酸積累低于鹽敏感品種[37]，故而有研究者認(rèn)為游離脯氨酸量的高低可以作為鑒定植物抗性的生理指標(biāo)。在不同AlCl3濃度脅迫下，本研究的鋁敏感品種嵊縣無芒六棱較耐鋁品種滬麥8號(hào)均積累了更多的游離脯氨酸，可見游離脯氨酸的累積量也是評(píng)價(jià)耐鋁性的重要生理指標(biāo)。

Al3+誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致ROS的產(chǎn)生，如超氧自由基（superoxide radicals,O2·-）、羥基自由基（hydroxyl radicals,·OH）和過氧化氫（hydrogen peroxide,H2O2），它們可能會(huì)影響生物大分子如細(xì)胞膜中的不飽和脂肪酸，引起膜脂過氧化，進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的細(xì)胞損傷[5,14]。誘導(dǎo)過氧化脅迫是鋁毒的主要表現(xiàn)形式之一，而MDA是反映脂質(zhì)過氧化的主要產(chǎn)物，其濃度高低反映膜損傷和受脅迫程度的強(qiáng)弱。本研究結(jié)果顯示，在不同濃度Al3+脅迫下，2個(gè)大麥品種的MDA含量均顯著增加，但敏感品種嵊縣無芒六棱更為顯著，并且在較低的Al3+濃度（50μmol/L）處理后即顯著增加，說明鋁敏感品種嵊縣無芒六棱細(xì)胞更易產(chǎn)生氧化應(yīng)激。同時(shí)，植物細(xì)胞也有一套清除ROS的酶系統(tǒng)，如SOD、POD、CAT等抗氧化酶，以及非酶抗氧化劑[9]。本研究結(jié)果顯示，SOD和POD活性在Al3+脅迫下顯著提高，而CAT活性則在鋁敏感品種嵊縣無芒六棱中呈現(xiàn)先增后降的變化趨勢，說明植物細(xì)胞受Al3+脅迫后，體內(nèi)各種抗氧化酶基因表達(dá)存在明顯差異，其中耐性品種滬麥8號(hào)的SOD、CAT活性較鋁敏感品種嵊縣無芒六棱強(qiáng)，而鋁敏感品種嵊縣無芒六棱的POD活性更強(qiáng)，這與MDA累積一致。

ATP酶是膜上主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的酶蛋白，能調(diào)節(jié)胞內(nèi)相關(guān)離子濃度。Ca2+是一種調(diào)節(jié)多種細(xì)胞功能的胞內(nèi)第二信使，其作用的中心環(huán)節(jié)是細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平的變化[38]，但ATP酶活性高度依賴于Mg2+的存在，而非Ca2+[39]，因而，我們選擇研究Al3+脅迫對(duì)Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性的影響以揭示Al3+對(duì)膜酶的作用。有研究顯示，大麥根經(jīng)1 mmol/L AlCl3處理5 d后，其ATP酶活性降至55.3%[31]。張芬琴等[28]用小麥幼苗根尖制備質(zhì)膜、液泡膜微囊制劑，加入1 mmol/LAl3+到制劑中，質(zhì)膜和液泡膜微囊Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性均明顯下降。在本研究中，嵊縣無芒六棱初生根的Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶在50μmol/LAlCl3脅迫24 h后就開始顯著下降，而該濃度對(duì)滬麥8號(hào)則無明顯抑制作用。有研究認(rèn)為，質(zhì)膜Ca2+-ATP酶活性降低可減少胞質(zhì)Ca2+跨質(zhì)膜外運(yùn)，緩解由于Al3+阻塞質(zhì)膜Ca2+通道造成的胞內(nèi)Ca2+濃度降低，說明Ca2+-ATP酶活性降低對(duì)植物細(xì)胞而言也是一種保護(hù)機(jī)制[40]；因此，Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性可能與耐鋁性有關(guān)。

Al3+能夠破壞膜的結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)ROS引起脂質(zhì)過氧化，從而損壞膜結(jié)構(gòu)的完整性，增加膜的透性；ROS也能激活Ca2+涌入細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加[41]，同時(shí)對(duì)質(zhì)膜或液泡膜的Mg2+-ATP酶活性亦有明顯抑制[33]；膜ATP酶活性受脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，尤其是酶蛋白周圍的磷脂，而磷脂結(jié)構(gòu)受多種環(huán)境因素（如陽離子）的影響[31]。以上問題的核心是Al3+誘導(dǎo)膜產(chǎn)生ROS，因而在鋁毒影響下，減少膜ROS產(chǎn)生和降低脂質(zhì)過氧化是植物耐鋁性的內(nèi)在關(guān)鍵之一。

綜上所述，鋁毒能誘導(dǎo)2個(gè)大麥品種初生根活躍吸收面積的減小，膜滲透率提高，游離脯氨酸的積累增加，誘導(dǎo)產(chǎn)生ROS從而引起質(zhì)膜過氧化，導(dǎo)致MDA含量增加，Ca2+-ATP酶和Mg2+-ATP酶活性下降，但抗氧化酶（SOD、CAT和POD）活性提高。造成的這種效應(yīng)與Al3+誘導(dǎo)膜脂質(zhì)過氧化有直接的關(guān)聯(lián)。雖然植物細(xì)胞有抗氧化酶保護(hù)系統(tǒng)，但因大麥基因型的差異導(dǎo)致了耐鋁性的差異。本研究為進(jìn)一步剖析大麥鋁毒和耐鋁機(jī)制提供了新的觀點(diǎn)。

:

[1] JONES D L,RYAN P R.Aluminum toxicity.Encyclopedia of Applied Plant Sciences,2003:656-664.

[2] SINGH S,TRIPATHI D K,SINGH S,et al.Toxicity of aluminium on various levels of plant cells and organism:A review.Environmental and Experimental Botany,2017,137:177-193.

[3] 王生銀,袁世力,謝建平,等.植物耐鋁分子機(jī)制研究進(jìn)展.植物生理學(xué)報(bào),2016,52(12):1804-1810.WANG S Y,YUAN S L,XIE J P,et al.Progress on molecular mechanisms of aluminum tolerance in plants.Plant Physiology Journal,2016,52(12):1804-1810.(in Chinese with English abstract)

[4] CHEN Z C,ZHAO X Q,SHEN R F.The alleviating effect of ammonium on aluminum toxicity in Lespedeza bicolor results in decreased aluminum-induced malate secretion from roots compared with nitrate.Plant and Soil,2010,337:389-398.

[5]INOSTROZA-BLANCHETEAU C,RENGEL Z,ALBERDI M,et al.Molecular and physiological strategies to increase aluminum resistance in plants.Molecular Biology Reports,2012,39(3):2069-2079.

[6]KOCHIAN L V,HOEKENGA O A,PINEROS M A.How do crop plants tolerate acid soils?Mechanisms of aluminum tolerance and phosphorous efficiency.Annual Review of Plant Biology,2004,55:459-493.

[7]RYAN P R,TYERMAN S D,SASAKI T,et al.The identification ofaluminium resistance genes provides opportunities for enhancing crop production on acid soils.Journal of Experimental Botany,2011,62(1):9-20.

[8]RODRIGUESA A,VASCONCELOS-FILHO SC,RODRIGUES C L,et al.Aluminum influence on Hancornia speciosa seedling emergence,nutrient accumulation,growth and root anatomy.Flora,2017,236/237:9-14.

[9] SILVA S.Aluminium toxicity targets in plants.Journal of Botany,2012,2012:219462.

[10]朱睦元,周建華,徐阿炳.大麥耐鋁性與根際pH值變化的關(guān)系.杭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1995,22(1):83-89.ZHU M Y,ZHOU J H,XU A B.Relationship between differential acid aluminum tolerance and rhizosphere pH change of medium in Hordeum vulgare L.Journal of Hangzhou University(Natural Science),1995,22(1):83-89.(in Chinese with English abstract)

[11]周建華,潘偉槐,徐阿炳,等.恒定pH系統(tǒng)中不同大麥品種的耐鋁性.杭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1997,24(1):85-90.ZHOU J H,PAN W H,XU A B,et al.Aluminum tolerance of different barley cultivars in a constant system of pH.Journal of Hangzhou University(Natural Science),1997,24(1):85-90.(in Chinese with English abstract)

[12]周建華,潘建偉,朱睦元.鋁脅迫下大麥根過氧化物酶同工酶及根中Al、Ca和P含量的變化.浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2001,13(4):190-196.ZHOU J H,PAN J W,ZHU M Y.The changes of peroxidase isozyme and Al,Ca and P contents in barley roots under Al stress.Acta Agriculturae Zhejiangensis,2001,13(4):190-196.(in Chinese with English abstract)

[13]PAN J W,YE D,WANG L L,et al.Root border cell development is a temperature-insensitive and Al-sensitive process in barley.Plant and Cell Physiology,2004,45(6):751-760.

[14]GUO T R,ZHANG G P,ZHANG Y H.Physiological changes in barley plants under combined toxicity of aluminum,copper and cadmium.Colloids and Surfaces B,2007,57(2):182-188.

[15]PAN W H,SHOU J X,ZHOU X R,et al.Al-induced cell wall hydroxyproline-rich glycoprotein accumulation is involved in alleviating Al toxicity in rice.Acta Physiologiae Plantarum,2011,33(2):601-608.

[16]鄭炳松.現(xiàn)代植物生理生化研究技術(shù).北京:氣象出版社,2006:234-237,264-265.ZHENG B S.Modern Research Techniques of Plant Physiology and Biochemistry.Beijing:China Meteorological Press,2006:234-237,264-265.(in Chinese)

[17]白書農(nóng).一種改進(jìn)的排水式體積計(jì).植物生理學(xué)通訊,1987(5):51-52.BAI S N.An improved water-displaced volumenomter.Plant Physiology Communications,1987(5):51-52.(in Chinese with English abstract)

[18] üNYAYAR S,KELES Y,üNAL E.Proline and ABA levels in two sunflower genotypes subjected to water stress.Bulgarian Journal of Plant Physiology,2004,30(3/4):34-37.

[19]BATES L S,WALDREN R P,TEARE I D.Rapid determination of free proline for water stress studies.Plant and Soil,1973,39(1):205-207.

[20]GIANNOPOLITIS C N,RIES S K.Superoxide dismutases:Ⅰ.Occurrence in higher plants.Plant Physiology,1977,59(2):309-314.

[21]CUI X M,ZHANG Y K,WU X B,et al.The investigation of the alleviated effect of copper toxicity by exogenous nitric oxide in tomato plants.Plant Soil and Environment,2010,56(6):274-281.

[22]謝衛(wèi)華,姚菊芳,袁勤生.連苯三酚自氧化法測定超氧化物歧化酶活性的改進(jìn).醫(yī)藥工業(yè),1988,19(5):217-220.XIE W H,YAO J F,YUAN Q S.Modification of pyrogallol autoxidation method for assay of superoxide dismutase.Pharmaceutical Industry,1988,19(5):217-220.(in Chinese with English abstract)

[23]鄒國林,桂興芬,鐘曉凌,等.一種SOD的測活方法:鄰苯三酚自氧化法的改進(jìn).生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展,1986(4):71-73.SHAO G L,GUI X F,ZHONG X L,et al.A SOD activity assay:Modification of pyrogallol autoxidation method.Progress in Biochemistry and Biophysics,1986(4):71-73.(in Chinese)

[24]AEBI H.Catalase in vitro//Methods in Enzymology.New York,USA:Academic Press,1984,105:121-126.

[25]CAKMAK I,MARSCHNER H.Magnesium deficiency and high lightintensity enhance activitiesofsuperoxide dismutase,ascorbate peroxidase,and glutathione reductase in bean leaves.Plant Physiology,1992,98(4):1222-1227.

[26]王偉玲,王展,王晶英.植物過氧化物酶活性測定方法優(yōu)化.實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010,29(4):21-23.WANG W L,WANG Z,WANG J Y.Optimization of determination method ofperoxidase activity in plant.Research and Exploration in Laboratory,2010,29(4):21-23.(in Chinese with English abstract)

[27]KUMAR G N M,KNOWLES N R.Changes in lipid peroxidation and lipolyticand free-radicalscavenging enzyme activities during aging and sprouting of potato(Solanum tuberosum)seed-tubers.Plant Physiology,1993,102(1):115-124.

[28]張芬琴,沈振國,劉友良.鋁和鋁+鈣對(duì)小麥幼苗根尖質(zhì)膜、液泡膜微囊ATP酶和膜流動(dòng)性的影響.植物生理學(xué)報(bào),2000,26(2):105-110.ZHANG F Q,SHEN Z G,LIUYL.Effect ofAl3+andAl3++Ca2+on ATPases and membrane fluidities of plasma membrane and tonoplast vesicles from root tips of wheat seedlings.Acta Phytophysiologica Sinica,2000,26(2):105-110.(in Chinese with English abstract)

[29]OHNISHI T,GALL R S,MAYER M L.An improved assay of inorganic phosphate in the presence of extralabile phosphate compounds:Application to the ATPase assay in the presence of phosphocreatine.Analytical Biochemistry,1975,69(1):261-267.

[30]BRADFORD M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding.Analytical Biochemistry,1976,72(1/2):248-254.

[31]MATSUMOTO H,YAMAMOTO Y,KASAI M.Changes of some properties of the plasma membrane-enriched fraction of barley roots related to aluminum stress:Membraneassociated ATPase,aluminum and calcium.Soil Science and Plant Nutrition,1992,38(3):411-419.

[32]張芬琴，沈振國.鋁處理下小麥幼苗根系膜脂過氧化作用和質(zhì)膜微囊ATP酶活性的變化.西北植物學(xué)報(bào),1999,19(4):578-584.ZHANG F Q,SHEN Z G.Changes of lipid peroxidation and ATPases activities of wheat root plasma membrane vesicles under aluminium stress.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，1999,19(4):578-584.(in Chinese with English abstract)

[33]王精明,李美茹.低溫對(duì)水稻幼苗根細(xì)胞質(zhì)膜、液泡膜Mg2+-ATP酶活性的影響.湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2000,20(4):295-297.WANG J M,LI M R.Effect of low temperature on the activity of Mg2+-ATPase in root plasma membrane and tonoplast membrane of rice seedlings.Journal of Hubei Agricultural College,2000,20(4):295-297.(in Chinese with English abstract)

[34]何龍飛,沈振國,劉友良.鋁脅迫下鈣對(duì)小麥根系細(xì)胞質(zhì)膜ATP酶活性和膜脂組成的效應(yīng).中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2003,36(10):1139-1142.HE L F,SHEN Z G,LIU Y L.Effects of calcium on ATPase activity and lipid composition of plasma membranes of wheat roots under aluminum stress.Scientia Agricultura Sinica,2003,36(10):1139-1142.(in Chinese with English abstract)

[35]MILLER G,STEIN H,HONIG A,et al.Responsive modes of Medicago sativa proline dehydrogenase genes during salt stress and recovery dictate free proline accumulation.Planta,2005,222:70-79.

[36]VERBRUGGEN N,HERMANS C.Proline accumulation in plants:Areview.Amino Acids,2008,35(4):753-759.

[37]LUTTS S,KINET J M,BOUHARMONT J.Effects of salt stress on growth,mineral nutrition and proline accumulation in relation to osmotic adjustment in rice(Oryza sativa L.)cultivars differing in salinity resistance.Plant Growth Regulation,1996,19(3):207-218.

[38]張宗申,利容千,王建波.Ca2+預(yù)處理對(duì)熱脅迫下辣椒葉肉細(xì)胞中Ca2+-ATP酶活性的影響.植物生理學(xué)報(bào),2004,27(6):451-454.ZHANG Z S,LI R Q,WANG J B.Effect of Ca2+pretreatment on the Ca2+-ATPase activity in the mesophyll cells of pepper seedling under heat stress.Acta Phytophysiologica Sinica,2004,27(6):451-454.(in Chinese with English abstract)

[39]MATSUMOTO H,YAMAYAT.Inhibition of potassium uptake and regulation of membrane-associated Mg2+-ATPase activity of pea roots by aluminium.Soil Science and Plant Nutrition,1986,32(2):179-188.

[40]RENGEL Z.Uptake of aluminum by plant cells.New Phytologist,1996,134(3):389-406.

[41]KAWANO T,KADONO T,FURUICHI T,et al.Aluminuminduced distortion in calcium signaling involving oxidative bursts and channel regulation in tobacco BY-2 cells.Biochemical and Biophysical Research Communications,2003,308(1):35-42.