植物对铝胁迫的耐性及其解毒机制研究进展.doc

植物对铝胁迫的耐性及其解毒机制研究进展.doc植物对铝胁迫的耐性及其解毒机制研究进展
摘要：铝毒是酸性土壤中限制植物生长的主要因子，近年来人们从各个方 面研究植物解除铝毒或缓解铝毒害。从开始的施用化学物质来改良土壤的酸碱 性，使作物达到高产。到后来研究发现耐铝基因型植物，通过胁迫来培育耐铝基 因型品种。自从转基因技术发展起来以后，然门开始通过基因技术来改良作物的 耐铝性，使作物自身来适应酸性土壤，从根本上解决作物适应环境的能力。本文 通过参阅国内外相关报道和结合本实验室的相关研究，从以上几个方面的研究进 展进行综述，并对将来关于植物铝毒害的研究进行展望。
关键词：植物铝毒解毒机制进展
在地球表层铝是含量最丰富的金属元素，大约占到总量的7%[1\在酸性土壤 中铝是植物生长的主要限制因子，铝毒主要通过限制植物根的生长来限制作物的 产量⑵。酸性土壤占世界可耕地的40%,主要分布在东南亚、中亚和南非等粮食 需求最大的发展中国家在我国酸性土壤主要分布在长江以南的热带、亚热带 地区以及云贵川等地，面积多达204万hmL绝大部分土壤的pH值小于5. 5,其 [4]o近年来，由于工业的迅速发展，汽油、煤等工业原料的大 量燃烧，导致土壤酸化，酸雨等日趋严重。土壤的酸化使土壤PH值降低，使得 阳离子交换量增加，A1的交换量占土壤阳离子交换总量的1/5-4/5,导致了土壤 阳离子的流失，植物必须的营养元素缺乏，植物生长受阻。Hartwell等人在1981 年首次发现，铝导致大麦生长迟缓囱。此后，国内外研究工作者开始重视铝毒害 机制和铝毒害机制的研究，并开始筛选和培育耐铝植物品种，并开始有大量的相 关文献出现囱，目前对植物解除铝毒害有了较深的研究，本文将对其做简单的综 述。
一、细胞的作用
（一）、细胞壁的作用
细胞壁是离子进入细胞的第一道屏障，他对铝毒离子的结合作用是植物耐铝 的原因之一。该作用能阻止铝离子进入细胞原生质，是其免受铝毒的伤害。俞慧 娜等人研究发现，铝最先在细胞壁上积累，随着铝处理浓度的增加逐渐积累于部 分细胞器和细胞核中，其含量在细胞中的分布由外向里呈递减趋势'气研究发现 大麦耐铝品种与敏感品种用铝处理后使用Morin荧光检测观察到，耐铝品种根尖 细胞壁上铝的积累量少于敏感品种。且PEP活性变化与细胞壁上的铝积累有密切 相关性，因此PEP活性在铝敏感性中可能起着关键作用⑻。研究者通过研究4种 耐铝性不同的养麦品种发现，有机酸的分泌不能完全解释耐铝性差异。其进一步 研究发现在无铝胁迫下，耐铝养麦品种根尖果胶的含量低于敏感品种，而通过铝 处理后发现，耐铝品种与敏感品种的果胶含量都有所提高，且其根尖的果胶含量 与铝含量呈明显的线性关系。并且利用单克隆抗体检测发现耐铝品种具有较少的 低度甲脂化果胶和较多的高度甲脂化果胶，并且敏感性品种的甲脂酶活性高于耐 铝品种。由此可以证明，无论植物能否分泌有机酸，细胞壁的甲脂化程度都与耐 铝性有关。该实验结果还证明，养麦耐铝性与根尖细胞的果胶含量、果胶甲酯化 程度、果胶甲酯酶的活性及细胞对铝的吸附能力有关⑴。
此后相关研究也发现，铝胁迫下能诱导大豆边缘细胞的死亡，且随着铝浓度
的升高和处理时间的延长，细胞的死亡率增大。由于铝胁迫下附着于根尖的边缘 细胞比离体的边缘细胞有更高的活性，随着铝处理浓度的增加，根生长受抑制加 剧，而耐铝品种较