低pH对柑橘实生苗生长和相关生理特性影响的研究

摘要

世界上约30%的不冻土为酸性土壤，大约12%的农作物种植在酸性土壤上。更严重的问题是，由于不合理的农业措施和环境问题，土壤酸度日益增加。柑橘为常绿果树，多种植于酸性和强酸性土壤，容易受到低pH（H+）的危害。目前，有关低pH对柑橘生理生化方面影响相关的报道甚少。基于此，本文以pH6、pH5（对照）、pH4、pH3和pH2.5处理9个月的雪柑（Citrus sinensis）和酸柚（Citrus grandis）实生苗为试验材料，通过砂培法研究了低pH对柑橘生长、叶片气体交换、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）活性、叶绿素（Chl）a荧光、Chl含量、根茎叶营养元素（N、P、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、B和Zn）含量、根叶可溶性蛋白质含量、相对含水量（RWC）、电解质渗漏以及活性氧（ROS）代谢[即H2O2和超氧阴离子产生速率、丙二醛（MDA）含量、抗氧化物质（还原型和氧化型抗坏血含量及其比，以及还原型和氧化型谷胱甘肽含量及其比）、参与抗氧化的酶（抗坏血酸过氧化物酶、愈创木酚过氧化物酶、单脱氢抗坏血酸还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶、谷胱甘肽还原酶、超氧物岐化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸氧化酶、磷酸甘露糖异构酶、ATP硫酸化酶、半胱氨酸合成酶、谷胱甘肽S转移酶、谷胱甘肽合成酶、5'-腺苷磷酸硫酸还原酶、亚硫酸盐还原酶、谷氨酰胺合成酶和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶）活性]和甲基乙二醛（MG）代谢（即：MG含量、乙二醛酶Ⅰ和乙二醛酶Ⅱ活性）的影响，旨在从生理生化水平揭示柑橘低pH毒害及柑橘耐酸的原因，为柑橘高产优质栽培提供科学依据。主要研究结果如下： 1.与pH5相比，仅pH2.5大大地降低柑橘实生苗根茎叶和整株植株干重（DW），pH3仅轻微抑制实生苗生长，pH4几乎不影响实生苗的生长，pH5下实生苗生长达到最佳。整个实验期间，所有处理均无实生苗死亡现象发生。所有这些结果均表明，柑橘对低pH值不敏感。此外，许多与气体交换、Chl a荧光、ROS和MG代谢相关的生理参数也仅在pH2.5下发生改变，进一步证实了柑橘对低pH并不敏感的观点。 2.在pH2.5下，有许多须根腐烂死亡，即使活的根也变成了不正常的深褐色。pH对根ROS和MG代谢（抗坏血酸代谢）的影响大于对叶片的影响；低pH下抗坏血酸代谢受损可能是根死亡和生长受制的原因。低pH可能首先直接伤害柑橘根生长和功能，从而影响水分和营养的吸收，进而限制地上部生长。 3.pH2.5下叶CO2同化减少可能主要是非气孔限制所致，因为pH2.5增加或并不显著影响胞间CO2浓度，随胞间CO2浓度的增加叶CO2同化减少。pH2.5下叶光合能力下降可能是光合电子传递受阻、电子传递速率（ETR）下降和ROS产生增加，以及水分和N、P、Ca和Mg等养分吸收减少的联合作用所致。 4.本研究仅在pH2.5处理的酸柚叶片上观察到斑驳漂白叶。此外，pH2.5对酸柚叶CO2同化、水分利用效率、Chl含量、Chl a荧光（OJIP）曲线和许多荧光参数、根叶总的可溶性蛋白质含量和电解质渗漏，以及根叶ROS和MG代谢的影响比对雪柑大。雪柑似乎比酸柚稍耐低pH。 总之，低pH下抗坏血酸代谢受损可能是根死亡和生长受抑的原因；低pH首先直接损伤根生长和功能，从而影响水分和营养的吸收，进而限制了地上部生长。

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