信号分子硫化氢参与硫肥缓解铝对水稻生长抑制作用的机制OA北大核心CSTPCD

【目的】探究基于施硫肥提高水稻体内硫化氢(H_(2)S)生成缓解水稻在酸性土壤中铝(Al)毒害的栽培方式及其内在机制。【方法】以Al敏感品种Kasalath为试验材料,设置CK,CK+S(硫肥),CK+NaHS(H_(2)S供体),Al,Al+S,Al+NaHS六个盆栽处理,通过测定不同时期水稻体内H_(2)S含量、Al含量、抗氧化系统酶活性,分蘖期根系和光合作用相关指标,明确外源施加硫肥通过调控水稻体内H_(2)S生成缓解Al毒的机制。【结果】与Al处理相比,Al+S处理显著提高水稻体内H_(2)S含量,叶片中的H_(2)S含量在分蘖期和齐穗期分别增加了19.27%和34.99%;根部H_(2)S含量在分蘖期、齐穗期和成熟期分别增加了39.72%、21.08%和30.73%。相比Al处理,Al+S处理显著促进了分蘖期水稻根系的生长,提高了水稻的光合作用能力,同时降低了不同时期水稻根茎叶中的Al含量,在分蘖期分别下降了40.98%、28.47%和24.18%;齐穗期下降了14.58%、50.30%和13.17%;成熟期下降了14.44%、29.78%和8.70%。进一步研究发现,Al+S处理显著增强了水稻体内抗氧化酶(SOD、CAT、APX、POD)的活性,降低了水稻体内过氧化氢(H_(2)O2)、丙二醛(MDA)、超氧阴离子(O_(2)^(-)·)含量,增加了与细胞质Al在液泡中进行分室相关的基因OsALS1以及与修复被Al破坏的细胞壁相关基因OsSTAR1和OsSTAR2的相对表达量。同时,外源施加硫肥还通过调控土壤pH值降低水稻根际土中交换态Al、无机吸附态Al和水溶态Al的含量,增加Al的水合物和氢氧化物的含量。Al+NaHS处理具有同样的效果。【结论】外源增施硫肥能够通过提高水稻体内的H_(2)S含量缓解Al对水稻根系生长和光合作用的抑制,提高抗氧化系统酶活性降低Al对水稻的过氧化损伤,同时促进液泡对水稻细胞质Al的区室化作用,降低细胞壁对Al的吸附或改变土壤中Al的形态,最终降低水稻根系内的Al含量来缓解Al对水稻生长的抑制作用。