酸铝胁迫下不同耐铝型杉木无性系根系分泌物鉴定及耐铝机制

高铝是我国南方红壤林区的主要特征。本课题以不同耐铝型杉木无性系为试验材料，通过分析酸铝胁迫下不同耐铝型杉木无性系根系分泌物的释放机制，应用GC-MS及HPLC-MS鉴定有机酸的种类，并测定其含量；测定有机酸与铝形成配合物的络合平衡常数，采用IR，UV，1HNMR和13CNMR测定有机酸与铝形成配合物的结构，X射线衍射测定有机酸与铝络合物的晶体结构，并构建相关数学模型，从而从植物生理学和植物营养学等角度探讨不同耐铝型杉木无性系在酸铝胁迫下的生理应答机制及有机酸与Al的作用机制，这不仅为杉木铝毒害增添新的研究资料，而且为今后杉木铝毒害防治，实现杉木人工林林地的可持续经营，均具有重要的理论参考价值及应用前景，同时该项目的研究也为其他树种的铝毒害防治提供理论借鉴。

以耐铝型及铝敏感型杉木无性系为材料，提取并鉴定了酸铝胁迫下不同耐铝型杉木无性系分泌的有机酸；测定了有机酸与铝离子形成络合物的络合平衡常数以及有机酸与铝离子形成络合物的结构，并构建相关数学模型，探讨了不同耐铝型杉木无性系在铝胁迫下的生理应答机制以及有机酸与Al的作用机制，研究结果如下：. （1）高酸不同铝浓度胁迫条件下，耐铝型杉木无性系MDA含量随胁迫时间的延长而增加；同一胁迫时间段，MDA含量随铝浓度的增加逐渐减少；无铝、低铝、中铝等处理下，SOD活性随着胁迫时间增加而下降；高铝处理SOD活性先上升再下降；同一胁迫时间段， SOD含量随铝浓度的增加下降速度变慢。POD及CAT活性变化趋势与SOD活性相近。. （2）高酸不同铝浓度处理下，铝敏感型杉木无性系MDA含量随胁迫时间的延长而增加，高铝处理MDA含量上升最大；同一胁迫时间段，MDA含量随铝浓度的增加逐渐增加，SOD活性随胁迫时间的增加先上升再下降；同一胁迫时间段， SOD活性随铝浓度的增加逐渐降低；POD活性随时间变化先升后降；CAT活性变化与SOD活性相似。.（3）高酸高铝复合胁迫下杉木无性系根系分泌物鉴定结果显示：耐铝型和铝敏感型杉木无性系在胁迫8天分别鉴定出各种酯类、醇类等共计25种和18种；在胁迫16天分别鉴定出各种酯类、醇类等共计30种和18种；在胁迫24天分别鉴定出各种酯类、醇类等共计23种和23种。.（4）选用络合系数最大的耐铝型杉木无性系根系分泌物DL-异柠檬酸-γ-内酯作为试验材料。培养液活性铝浓度随其初始浓度的增大以及铝胁迫时期的推后而增大；不同铝胁迫时期，培养液活性铝浓度随着DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度以及培养液营养浓度的增加均有下降。培养液络合铝浓度随活性铝浓度的增加先上升后下降，且在铝胁迫前期、后期随DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加而上升，中期随DL-异柠檬酸-γ-内酯浓度的增加先上升后下降；培养液络合铝浓度随培养液营养浓度的增加而上升。DL-异柠檬酸-γ-内酯存在条件下，耐铝型杉木无性系对铝的吸收集中在根部。鉴定发现与2个DL-异柠檬酸-γ-内酯失去羟基上的氢与1个Al3+与形成较稳定络合物可能是DL-异柠檬酸-γ-内酯降低活性铝对杉木幼苗毒害作用的主要机制。