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1、148-155草业学报第17卷第6期12/2008ACTAPRATACULTURAESINICAVol.17,No.6草类植物耐铝性的研究进展1,223阎君,刘建秀(1.南京农业大学园艺学院,江苏南京210095;2.江苏省中国科学院植物研究所,江苏南京210014)摘要:酸土在全世界热带、亚热带及温带地区广泛存在,酸雨的频繁沉降,加速了土壤酸化。酸性土壤中铝毒害是植物生长发育的主要限制因子。笔者综述了国内外关于铝毒害对草类植物生长发育的影响、草类植物耐铝机理以及草类植物耐铝性遗传育种的研究进展。最后分析了目前草类植物耐铝性研究存在的问题,并对草类植物耐铝性研究前景进行展
2、望。关键词:草类植物;耐铝性;研究进展中图分类号:Q946文献标识码:A文章编号:100425759(2008)0620148208322据统计,全世界约有39.5亿hm酸性土壤,其中可耕地面积为1.79亿hm,主要分布在热带、亚热带及温带2[1]地区。在中国,酸性土壤的分布遍及14个省区,总面积达203万hm,约占全国耕地面积的21%。当土壤pH3+2++值低于5时,高活性铝[Al、Al(OH)和Al(OH)2]的含量增加,且随着pH值的进一步降低,其含量会迅速[2]上升,严重制约植物生长,铝毒害是酸性土壤中植物生长发育的主要限制因子。早在1918年Hartwell和P
3、em2[3]ber就已经报道了有关铝对植物毒害的研究。在世界很多地区,土壤酸化是草坪建植养护及牧草生产过程中的[4]一个重要问题。关于粮食作物的耐铝性已有较为深入的研究,草类植物的耐铝性研究起步较晚,尚处于初步阶段。本研究综述了近年来国内外关于铝毒对草类植物生长发育的影响、耐性机制及耐铝毒遗传育种等方面的研究成果。1铝毒害对草类植物生长发育的影响1.1对植株根系生长发育的影响植物吸收的铝主要分布在根部,且根尖(根冠、分生组织和伸长区)积累的铝明显多于成熟根部。Rengel和[5]3+Robinson报道了一年生黑麦草(Loliummultiforum)在Al胁迫下,根系吸
4、收的铝向茎中运输的很少,大部分[6]3+都留在根系组织里。Foy和Murray发现铝胁迫后早熟禾(Poapratensis)茎里的Al含量比根中少很多。铝毒对根系的毒害最初的表现是抑制根的伸长和根毛的形成,对铝胁迫下紫花苜蓿(Medicagosativa)初生根伸长[7][8]的研究发现,3μmol/L铝处理8h对初生根伸长的抑制率超过50%,张芬琴和于金兰研究表明高浓度的铝[9]3+对紫花苜蓿幼苗的生长有明显的抑制作用,其中对根伸长的抑制作用较强。Care发现在≥2.2μmol/LAl的3+营养液里,白三叶草(Trifoliumrepens)的根毛比对照短,而在≥4.4
5、μmol/LAl的营养液里根毛的数量明显减少。铝毒还会影响豆科植物根瘤的形成,经过一系列的试验研究了铝胁迫对白三叶草根的伸长、侧根的形成、根[10～12]瘤的形成及根毛的长度和密度的影响,结果表明根的伸长和根瘤的形成受抑制最明显。紫花苜蓿在酸性环[13,14][15]境里生长时,其生长和结瘤均受到了抑制。杨敏等认为铝胁迫下紫花苜蓿根毛变形受阻可能是铝抑制结瘤信号传递的结果。1.2对植株营养吸收的影响3++铝毒害阻碍了植物根系的伸展,从而减少了植物对营养元素的吸收,此外Al可与果胶质结合,竞争K、2+2+3+2+Ca、Mg等在根细胞膜上的吸附位点,并干扰Fe向Fe转变,诱导
6、缺铁症,还可在根表或质外体与磷发生沉[16]淀,使磷吸收受阻。Foy和Murray发现在铝处理后,高羊茅(Festucaarundinacea)根系和茎中的磷含量都减[17]2+3+少了。Kuo发现生长在酸性土壤上的匍匐翦股颖(Agrostisstolonifera)对Ca的吸收受Al影响较大,而一3收稿日期:2007212219;改回日期:2008201224作者简介:阎君(19832),女,安徽安庆人,在读博士。E2mail:ylgw_07@yahoo.com.cn3通讯作者。E2mail:turfunit@yahoo.com.cn第17卷第6期草业学报2008年14
7、93+[5]年生早熟禾(Poaannua)对磷吸收受Al的影响较大。Rengel和Robinson报道了随铝处理浓度的增加一年+[18]3+生黑麦草K的吸收下降。Christian等的研究表明,Al影响了10种暖季型草坪草对磷和钙的吸收,对钾的影响不明显。2草类植物的耐铝机理已有很多研究报道了植物的耐铝机制,这些耐铝机制可分为外部和内部机制,植物外部耐铝机制主要包括降[19][20,21]低细胞壁离子交换能力,使植物铝吸收减少;提高根际pH值,使铝沉淀,降低其有效性;根系分泌物螯合[22][23]根际铝等。内部机制主要是细胞溶
