铝诱导不同耐铝型速生桉无性系根有机酸分泌特征及调控机理

我国南方土壤属于富铝化酸性土壤，酸雨、作物连作及持续施肥等加剧了土壤酸化程度，极易产生活性铝的积累，酸雨严重地区的森林衰亡与土壤活性铝毒害有关。桉树是南方重要的速生商品材树种，本项目在前期研究基础上，以不同耐铝型速生桉无性系为研究对象，采用HPLC-MS鉴定根分泌有机酸的种类，测定和分析有机酸含量、分泌方式以及对铝毒害的降解能力，运用DIGE-MALDI-TOF-TOF/MS系统鉴定、筛选与有机酸分泌相关的特异蛋白，结合铝胁迫下速生桉生长形态及生理响应变化，从植物生理学和分子生物学等角度揭示速生桉对铝毒害适应机制及有机酸分泌的调控机理，并为筛选和培育耐铝的优良速生桉新品系及桉树人工林林地的可持续经营奠定理论基础和科学依据，同时也为南方酸性土壤铝毒害的防治及其他树种的耐铝性研究提供参考。

铝是酸性土壤中植物生长发育的主要限制因子。植物种间和品种间存在着耐酸土(铝)性明显差异，选育和利用高耐酸铝的作物品种是最经济、有效、无污染的根本措施。桉树是南方重要的速生商品材树种，本研究对巨尾桉9号、巨尾桉12号、韦赤桉3和尾叶桉4号等4个桉树优良无性系进行了耐铝性研究，探讨不同耐铝性桉树无性系对铝的响应机理和防御机制。以巨尾桉9号长势最好，只发现极少量叶片的皱缩，生长指标、各器官含水率及光合速度比其他三种无性系降低幅度小，而其它3个无性系不同程度地出现现芽变形、叶片皱缩、边缘变形和枯萎现象。利用层次分析法判定对4个无性系的耐铝性强弱为：巨尾桉广林9号>巨尾桉广林12号>韦赤桉3号>尾叶桉4号。 根部Al含量及增幅随着耐铝性的减弱而增大，说明耐铝基因型具有较强的排斥功能或内部解毒能力。巨尾桉广林9号根叶的质膜损伤最小，根系活力下降幅度较小，而尾叶桉4号PME活性均明显比巨尾桉广林9号大，说明其催化果胶水解能力较活跃，容易导致根尖细胞壁内吸附较多铝。巨尾桉广林9号根尖端细胞壁在铝处理前后的果胶含量及提高幅度均比尾叶桉4号含量稍小，有利于维护铝胁迫下细胞壁柔韧性和活性，有利于根伸长。铝诱导下桉树无性系叶片的差异蛋白主要与光合作用和呼吸作用、抗氧化作用、蛋白质代谢及渗透调节作用及氮代谢相关。巨尾桉广林9号和尾叶桉4号分泌有机酸种类主要有乙酸、苹果酸、草酸、柠檬酸，并分泌少量甲酸、酒石酸、顺乌头酸，草酸含量最大。巨尾桉广林9号苹果酸、柠檬酸、草酸分泌均比尾叶桉4号量多，可能与巨尾桉广林9号有机酸合成能力较强有关。乙酸、甲酸，苹果酸、草酸在0.5h时在水培液中明显增多，表明其受铝刺激后在较短时间内分泌有机酸，且与阴离子通道开启紧密相关。