钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制

魏倩倩; 徐青山; 潘林; 孔亚丽; 朱练峰; 曹小闯; 田文昊; 刘佳; 金千瑜; 项兴佳; 张均华; 朱春权; 《中国水稻科学 》 2023 北大核心 CSCD

摘要：【目的】阐明钙离子与硫化氢相互作用缓解水稻铝毒害的分子和生理机制。【方法】以Kasalath为试验材料，选取0μmol/L和30μmol/L AlCl3,0.1 mmol/L和0.5 mmol/L CaCl₂,0.2μmol/L NaHS和100μmol/L硫化氢清除剂亚牛磺酸（HP）作为处理浓度，将种子置于30℃培养箱中黑暗培养24 h后取水稻根系，通过测定水稻根系伸长量、总铝含量、细胞汁液中铝含量、质外体中铝含量、细胞壁中铝含量、果胶含量、果胶甲酯酶活性以及OsSTAR2、Os NRAT1和Os FRDL4相对表达量，探究钙离子与硫化氢互作缓解铝对水稻根系伸长抑制作用的机制。【结果】铝胁迫下，相较于0.1 mmol/L CaCl₂处理，0.5 mmol/L CaCl₂处理显著提高了水稻根系伸长量、硫化氢含量、总钙含量和细胞质中钙含量，显著降低了水稻根系的总铝含量，细胞液、质外体和细胞壁中的铝含量。铝胁迫下，硫氢化钠预处理后，水稻根系的伸长量在两种钙浓度下均显著增加，水稻的根尖铝含量、根系总铝含量、细胞液中铝含量、质外体中铝含量和细胞壁中铝含量在两种钙浓度下均显著降低，OsSTAR2和Os FRDL4相对表达量在两种钙浓度下均显著提高，Os NRAT1相对表达量在两种钙浓度下均显著降低。铝胁迫下，添加HP则呈现相反的结果。【结论】铝胁迫下，钙离子通过增加水稻根系硫化氢的生成，降低水稻根系对铝的吸收和积累，最终缓解铝对水稻根系伸长的抑制作用。

关键词： 水稻 铝胁迫 钙离子 硫化氢

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