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世界上约50%的潜在可耕地土壤为酸性(pH<5.0)。铝(Al)毒是酸性土壤上影响作物产量的主要限制因子之一。根尖是植物感应Al并产生应激反应的主要部位。Al胁迫条件下根系有机酸的分泌被认为是植物最重要的耐Al机理之一,但其调控机制目前仍未明确。过氧化氢(H2O2)参与植物体内多种生理生化过程,近年来关于H2O2增强植物对各种非生物和生物胁迫抗性方面的功能得到了广泛关注。水杨酸(SA)作为植物体内一种重要的信号分子,在植物抗生物胁迫和非生物胁迫中发挥着重要作用。本实验室前期试验研究证明,Al能诱导大豆根尖内源SA含量的增加,SA作为一种信号分子参与了大豆根系柠檬酸的代谢与运输,缓解Al诱导的大豆根尖氧化胁迫,在大豆耐Al过程中起着重要作用。本试验以大豆耐Al品种吉育70为试验材料,研究了Al胁迫下H2O2预处理对大豆耐Al性的调控,并进一步研究其与SA信号分子的互作关系。首先从Al胁迫下外源H2O2预处理对大豆根伸长、根尖Al含量、丙二醛(MDA)含量、根系柠檬酸分泌速率及相关转运体基因定量表达等方面的影响,探讨了H2O2对大豆耐Al性的调控;从抗氧化系统方面研究了Al胁迫下H2O2与SA信号分子的互作关系,为进一步揭示大豆耐Al机理以及耐Al性状的遗传改良提供了理论依据。取得的实验结果主要有:1.过氧化氢对大豆耐铝性的调控外源H2O2能缓解Al对根伸长的抑制作用,且在低浓度(10μM)时效果最显著,同时降低了Al在根尖中的积累。此外,10μM H2O2预处理能通过降低内源H2O2和丙二醛(MDA)含量,来缓解Al毒引起的氧化胁迫。Al胁迫条件下H2O2预处理在前期能增加Al诱导大豆根系柠檬酸的分泌,并提高了大豆柠檬酸转运体Gm-MATE1基因的转录表达水平。上述结果表明,H2O2可能在Al胁迫诱导的柠檬酸运输过程中起着重要的调控作用。2. Al胁迫下H2O2与SA信号互作关系的研究Al胁迫下,外源SA可诱导大豆根尖内源H2O2的快速积累,且在6h处达到峰值,但随着处理时间的延长(9,12h)内源H2O2反而下降; Al胁迫条件下,利用外源H2O2进行预处理,内源自由态SA含量只在6h处稍有增加,其余时间点均没有明显变化,内源结合态SA(SAG)含量也没有发生显著变化, SA合成关键酶PAL的活性也没有显著性影响。上述结果说明,Al胁迫下H2O2可能参与并作为SA信号转导途径的下游信号分子对大豆耐Al性进行调控。SA通过调控抗氧化系统相关酶活性,降低了Al诱导的氧化胁迫伤害,从而缓解了Al毒。而施加过氧化氢清除剂(DMTU)可逆转SA对抗氧化系统酶APX、SOD的调控作用,CAT除外。而Al胁迫下外源H2O2预处理也可提高APX与SOD的活性,但对CAT活性没有显著影响。这与DMTU逆转SA调控的APX、SOD活性相一致,进一步证明了Al胁迫条件下H2O2参与介导了SA对抗氧化系统的调控。综上结果表明,H2O2可能参与了SA调控大豆耐Al的信号转导途径,并作为该信号转导途径的下游信号分子对大豆耐Al性进行调控。