适应酸性土壤的两种唇形科植物——白唇形（Lamium album）和水薄荷（Mentha aquatica）对锰毒性的耐受性

《Journal of Plant Growth Regulation》：Manganese Toxicity Tolerance in Lamium album and Mentha aquatica, Two Lamiaceae Species Adapted to Acidic Soils

酸性土壤中铝毒和锰（Mn2?）过量对敏感物种有害，两种耐性薄荷科植物在200 μM Mn处理下均促进生物量、光合色素及氮代谢，但高浓度（800 μM）仅抑制天蓝薄荷生长并引发叶绿素降解和MnIV沉积。天蓝薄荷细胞壁束缚酚类、木质素及纤维素含量显著低于水芹，而抗氧化酶活性更高；水芹则通过增加Mn2?结合化合物沉积和纤维素积累缓解毒性。两种植物通过差异化的细胞壁修饰和抗氧化机制应对锰毒，揭示了锰与叶结构成分的复杂互作关系。

　　

摘要

酸性土壤的特点是铝的根毒性水平较高，同时锰（Mn²⁺）的浓度过高，而锰对某些敏感物种具有毒性。适应这种环境的物种如何耐受锰（Mn²⁺的机制目前尚不明确。本研究选用两种原生于酸性土壤的唇形科植物——Lamium album和Mentha aquatica，在受控条件下进行繁殖，并分别暴露于2.0（对照组）、200和800 μM的锰溶液中（pH 5.0），持续四周。结果表明，200 μM的锰浓度增强了这两种植物的生物量产生、光合色素含量、光化学性能、氮同化能力、碳水化合物合成以及营养平衡，并提高了其抗氧化应激能力。只有在L. album中，800 μM的锰浓度导致了生长抑制，同时还出现了明显的症状，如幼叶黄化以及成熟叶片出现棕色病斑（这可能与局部锰（MnIV）沉积有关）。与M. aquatica相比，L. album的细胞壁（CW）中天然存在的以及锰诱导产生的酚类物质、木质素和卡拉胶的含量显著降低，而抗氧化酶活性则更高。M. aquatica未出现共质体锰毒性症状，且细胞外毒性症状也较轻，这归因于其叶片中锰的积累量较低，以及通过增加锰（Mn²⁺结合化合物的沉积量和卡拉胶的积累增强了细胞屏障功能。这些发现揭示了不同物种对锰毒性的特异性响应机制，同时也强调了锰与叶片结构成分之间的复杂相互作用。