不同木豆品種耐鋁性的基因型差異及其機(jī)理研究

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1、黎曉峰等：不同木豆品種耐鋁性的基因型差異及其機(jī)理研究693不同木豆品種耐鋁性的基因型差異及其機(jī)理研究黎曉峰1，秦麗鳳1，李耀燕1，顧明華1，玉永雄2，梁冬玲11.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西南寧530005；2.西南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，四川重慶400716摘要：以6個(gè)品種的木豆為材料，探討了木豆品種間耐鋁性的基因型差異及其機(jī)制。鋁對(duì)根伸長(zhǎng)的抑制大小及蘇木精對(duì)根尖的染色模式的研究結(jié)果表明，不同品種木豆的耐鋁性基因型差異明顯。在鋁脅迫條件下，去除根尖吸附的粘膠，耐鋁的基因型MD2和敏感的基因型MD5根的伸長(zhǎng)率均減少，而根尖被蘇木精染色程度加深；去除粘膠對(duì)MD2的影響大于MD5

2、，說(shuō)明粘膠對(duì)根尖的保護(hù)是木豆抵御鋁毒的一個(gè)重要機(jī)制。雖然鋁脅迫可誘導(dǎo)木豆根系分泌檸檬酸和蘋果酸，但根系蘋果酸的分泌量在MD2和MD間無(wú)顯著差異，MD2檸檬酸的分泌量甚至低于MD5。關(guān)鍵詞：木豆；鋁；耐性；基因型；粘膠；有機(jī)酸中圖分類號(hào)：Q948.113文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-2175（2005）05-0690-05黎曉峰等：不同木豆品種耐鋁性的基因型差異及其機(jī)理研究693木豆是木豆屬Cajanus中唯一的一個(gè)栽培種Cajanuscajan，為世界第6大食用豆類，也是迄今為止唯一的一種木本食用豆類作物。1996年開始，中國(guó)農(nóng)科院從國(guó)際半干旱熱帶作物研究所有選

3、擇地重新引進(jìn)木豆改良品種，在云南、貴州、廣西、廣東、四川、福建、湖南和海南等省區(qū)試種、示范、推廣，得到了研究人員、農(nóng)民和政府的充分肯定[1]。木豆能適應(yīng)各種類型的土壤，砂土、壤土、石礫土都能種植，適宜土壤pH值為5～7。耐鹽性較好，許多品種能在鹽漬土中正常生長(zhǎng)。木豆可作糧食、蔬菜、飼料、放養(yǎng)紫膠蟲、工業(yè)原料、藥用植物、蜜源作物、防護(hù)林、綠肥和薪柴等，因地制宜地發(fā)展木豆生產(chǎn)既可防止水土流失，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，增加山區(qū)農(nóng)民收入，又可加快飼料工業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[1,2]。我國(guó)酸性土壤遍及南方15個(gè)?。▍^(qū)0，總面積為2030萬(wàn)

4、hm2，約占全國(guó)土地面積的21%。過(guò)多的Al離子是酸性土壤中影響植物生長(zhǎng)的主要障礙因子[3,4]。鋁毒害的最初反應(yīng)是抑制植物根的生長(zhǎng)，并因而抑制水分、養(yǎng)分的吸收。許多研究表明，不同種類的植物間或同種植物不同品種間的耐鋁能力存在著較大基因型差異。一些植物由于長(zhǎng)期生長(zhǎng)在酸性土壤中，逐步形成了一系列抵御鋁毒的機(jī)制，包括：外部排斥機(jī)制和內(nèi)部解毒機(jī)制[5–7]。在植物對(duì)鋁毒的外部排斥機(jī)制中，根系分泌物（特別是低分子有機(jī)酸以及大分子粘膠物質(zhì)）起了極其重要的作用[6–8]。近年來(lái)，通過(guò)挖掘作物自身潛力、使用遺傳改良的途徑培育耐鋁性品種來(lái)提高酸性土壤的生產(chǎn)力的方法倍受廣大科學(xué)研究者

5、的密切關(guān)注。本文通過(guò)研究不同木豆品種的耐鋁性的基因型差異以及對(duì)鋁毒脅迫的適應(yīng)性反應(yīng)，探討木豆抵御鋁毒的機(jī)理，旨在為進(jìn)一步選育耐鋁木豆品種、提高酸性土壤的生產(chǎn)力提供一定的理論基礎(chǔ)。1材料與方法1.1供試材料供試的木豆品種為木豆1號(hào)（MD1）～木豆6號(hào)（MD6），購(gòu)自廣西農(nóng)科院。1.2植株的培養(yǎng)條件供試材料均在廣西大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的人工光照培養(yǎng)室中培養(yǎng)，每天的光照與黑暗時(shí)間分別為14h和10h，并對(duì)應(yīng)于25℃和20℃的溫度。1.3木豆幼苗的培養(yǎng)選取顏色、大小較為一致的種子作為供試材料，用w=1％的次氯酸鈉浸泡消毒20min，去離子水洗凈至無(wú)次氯酸鈉氣味為止。浸種

6、12h后，將種子洗凈平鋪于濕潤(rùn)的毛巾上，并覆蓋濕潤(rùn)的毛巾。24h后將發(fā)根的種子播于塑料框中，塑料框置于盛有約3.5L的1mmol·L-1CaCl2溶液（pH6.0）的塑料盆中，使框底部恰好與液面相接觸。用去離子水飽和的濾紙覆蓋于種子上，以確保一定的空氣濕度。每天更換新的氯化鈣溶液。在遮光條件下培養(yǎng)兩天后除去覆蓋在種子上的濾紙。1.4根伸長(zhǎng)量的測(cè)量選取萌芽程度、根長(zhǎng)勢(shì)較為一致的幼苗，用直尺測(cè)量幼苗主根長(zhǎng)度。幼根經(jīng)0、10、20、30μmol·L-1的AlCl3溶液（含1.0mmol·L-1CaCl2，pH黎曉峰等：不同木豆品種耐鋁性的基因型差異及其機(jī)理研究6934.5

7、）處理24h后，再次測(cè)量幼根的長(zhǎng)度。兩次測(cè)量值之差即為木豆幼苗根的伸長(zhǎng)量。每個(gè)品種每個(gè)處理共測(cè)量9株幼苗。圖中Al0、Al10、Al20、Al30分別表示AlCl3的處理濃度為0、10、20、30mmol·L-1，誤差線代表±標(biāo)準(zhǔn)誤差，以下同，n＝9圖1鋁對(duì)不同木豆品種幼根伸長(zhǎng)的影響Fig.1EffectsofAlontherootelongationofseedlingindifferentcultivarsofpigeonpea為研究粘膠對(duì)木豆耐鋁性的影響，在鋁處理前按Li等的方法[9]輕輕地將各處理一半幼苗根尖上的粘膠去除。處理開始后每隔6h去除粘膠一次。