铝胁迫下大豆水杨酸信号传导途径及与柠檬酸分泌的关系

铝毒是影响酸性土壤上作物产量的主要限制因子。我们的前期工作表明，铝诱导根系分泌柠檬酸是大豆重要的耐铝机制之一，而水杨酸对铝诱导大豆根系分泌柠檬酸具有调控作用。本项目拟在前期研究基础上，进一步利用整株、分根实验及同位素示踪技术研究铝胁迫下水杨酸在大豆体内的积累、分布及转移；利用水杨酸合成抑制剂、过氧化氢抑制剂、一氧化氮清除剂等进一步研究铝胁迫下水杨酸与过氧化氢及一氧化氮信号分子间的关系以及对铝抑制大豆根伸长的调控作用；通过对水杨酸、过氧化氢及氧化氮对柠檬酸代谢关键酶及柠檬酸转运体的调控的研究，解析水杨酸对铝诱导大豆根系柠檬酸分泌的调控机理，为最终阐明大豆耐铝机制并培育耐铝毒大豆品种提供科学依据。

铝（Al）处理提高大豆根尖内源自由态及结合态水杨酸(SA)含量，促进14C-SA在大豆体内向上及向下运输速率。分根实验表明，SA倾向分配于受Al胁迫的根部。外源SA提高Al诱导的根系柠檬酸分泌量，降低根尖Al含量，并减轻Al对大豆根伸长的抑制作用。SA合成抑制剂则降低内源自由态SA的含量，并减少柠檬酸的分泌量。与单独Al处理相比，SA与Al共处理降低线粒体顺乌头酸酶的活性以及柠檬酸转运体基因Gm-MATE1的转录表达水平。Al诱导的SA的累积可能作为一个早期信号调控大豆根系柠檬酸的代谢和运输。. SA降低Al诱导的O2-生产速率及丙二醛含量。外源外源H2O2预处理减轻Al诱导的根伸长抑制，降低根尖Al和丙二醛的含量。SA可以迅速减少H2O2的产生量，6 小时时最明显。而H2O2预处理对Al诱导的自由态和结合态SA均不影响。SA和H2O2均提高Al诱导的抗氧化酶活性，而SA对超氧歧化酶和抗坏血酸氧化酶活性的提高可被H2O2清除剂所逆转。因此，我们推测H2O2作为SA的下游信号调控抗氧化系统而提高大豆抗Al性。. Al胁迫提高大豆根尖一氧化氮（NO）的含量，外源NO供体SNP减轻了Al对大豆根伸长的抑制。SA共处理首先提高（2小时）、进而抑制（6小时及24小时）Al诱导的NO含量增加。ABA和ABA的抑制剂分别抑制和提高根尖NO的含量。而SNP与Al共处理能在不同程度上提高SA和ABA的含量。上述结果表明，NO在调控大豆抗Al性过程中作为上游信号与SA及ABA互作。. 该项目揭示了SA、NO及H2O2是调控大豆耐Al的重要信号物质，并详细研究了三者的互作关系。研究结果对进一步阐明大豆耐Al机制提供了实验支撑。项目已在plant and soil及吉林农业大学学报上发表两篇文章，发表四篇国际会议论文，四篇文章正在撰写中。共有二名博士、三名硕士参与到该项目中。一名青年科技人员参与项目并获得吉林省教育厅的科研奖励。