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

[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、OsNRAT1和OsFRDL4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OsFRDL4相对表达量在两种钙浓度下均显著提高,OsNRAT1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.