过量铜在两个柑橘品种幼苗中的分布特征及根细胞壁响应机制

摘要：

[目的]探究过量铜在两个柑橘品种幼苗组织水平和亚细胞水平上的分布特征以及根细胞壁对铜毒害的响应机制,以揭示柑橘耐铜毒害机理,为优化不同柑橘品种铜养分管理提供科学依据.[方法]以砂培的雪柑(Citrus sinensis)和沙田柚(Citrus grandis)实生苗为试验材料,进行连续18周不同浓度铜处理,即Cu?0.5?μmol/L(对照)和300?μmol/L?(过量铜).处理结束后,分析铜在柑橘幼苗不同组织水平(主根、侧根、茎和叶)、侧根亚细胞水平(细胞壁、细胞器和可溶性部分)以及侧根细胞壁多糖组分(果胶、半纤维素Ⅰ、半纤维素Ⅱ和纤维素)上的分布特征;采用透射电镜(TEM)以及傅里叶变换红外光谱(FTIR),分析柑橘侧根细胞壁微结构变化(厚度、化学基团构成等).[结果]1)?组织水平上,不论是对照还是过量铜处理的柑橘苗,侧根是铜分布的主要部位,且过量铜处理的沙田柚侧根铜含量显著高于雪柑.对照组的雪柑和沙田柚侧根铜分布率分别为57.32％和51.31％;过量铜处理后,雪柑和沙田柚侧根铜分布率分别提高到90.87％和91.99％.相反,过量铜处理显著降低了两个柑橘品种幼苗茎和叶的铜分布率.2)?在侧根亚细胞水平上,细胞器是铜在对照组柑橘苗的主要分布部位.对照组的雪柑和沙田柚侧根细胞器铜分布率分别为58.61％和39.26％;过量铜处理后,雪柑和沙田柚侧根细胞器的铜分布率分别降低到14.34％和11.49％.与对照相比,过量铜处理显著提高了两个柑橘品种幼苗侧根细胞壁和可溶性部分的铜含量,且过量铜处理的沙田柚侧根细胞壁铜含量显著高于雪柑.3)与对照相比,过量铜处理显著提高了两个柑橘品种幼苗侧根细胞壁各多糖组分的铜含量.其中,对照组的雪柑和沙田柚侧根细胞壁果胶铜分布率分别为44.69％和37.15％;过量铜处理后,雪柑和沙田柚侧根细胞壁果胶铜分布率分别提高到98.45％和98.48％.但过量铜处理的两个柑橘品种幼苗侧根细胞壁上的半纤维素Ⅰ、半纤维素Ⅱ和纤维素中的铜分布率显著降低.4)分级提取细胞壁并结合TEM分析表明,过量铜处理显著提高两个柑橘品种幼苗侧根细胞壁的提取率以及细胞壁厚度,且过量铜处理的沙田柚细胞壁提取率与细胞壁厚度均显著高于雪柑.5)?FTIR分析表明,沙田柚侧根细胞壁果胶、纤维素和蛋白质等成分上羟基、羧基和氨基官能团参与了铜的吸附和固定.[结论]亚细胞水平上,300?μmol/L过量铜处理的柑橘苗侧根可溶性部分和细胞壁是铜的主要分布部位,细胞壁果胶对铜的固定降低了铜向地上部的运输.提高细胞壁含量、增厚细胞壁以及促进细胞壁对铜的吸附可能是沙田柚幼苗耐铜性强于雪柑的主要原因.

关键词：柑橘、铜分布、细胞壁、透射电镜、傅里叶红外光谱

所属期刊栏目：28

分类号：S666.3;Q945.78;O657.3

资助基金：国家自然科学基金;福建农林大学科技创新项目

在线出版日期：2022-07-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1067-1080