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铝元素对阔叶波利亚草(Borreria latifolia)生长发育的关键作用:首次揭示铝在塞拉多草本植物中的必需性
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月05日 来源:Planta 3.6
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为解决铝(Al3+)对多数植物的毒性与特定物种适应性的矛盾问题,研究人员通过水培实验探究铝超富集植物阔叶波利亚草(Borreria latifolia)的铝依赖性。研究发现,缺铝导致顶端分生组织坏死和根系凝胶化,而补充500 μM铝(T0+500)后恢复分生组织活性并促进新根形成,首次证实铝是该塞拉多草本植物的必需元素,为酸性土壤植物适应性研究提供新见解。
虽然三价铝离子(Al3+)对大多数植物具有毒性,但这项研究揭示了其在酸性土壤物种中的特殊生理价值。以巴西稀树草原(Cerrado)特有的铝超富集植物——阔叶波利亚草(Borreria latifolia)为研究对象,科研团队设计了精妙的水培实验:对照组(T0)全程无铝暴露,干预组(T0+500)则在前40天铝剥夺后,补充17天500 μM铝处理。
通过综合运用形态解剖学、营养分析和共聚焦显微镜铝组织定位技术,研究发现缺铝植株出现叶片萎黄、顶端分生组织死亡等典型应激症状,丙二醛(MDA)含量升高表明氧化损伤,电解质泄漏加剧导致根系凝胶化。而铝补充后戏剧性逆转了这些表型——茎部萌发不定芽,导管分子(vessel elements)和腺毛(colleters)成为新的铝储存位点。
最引人注目的发现是铝对分生组织活性的调控作用:铝剥夺直接导致根尖和茎尖分生组织坏死,而重新供铝后这些关键生长点恢复活性,证实铝是该物种生长发育的"分子开关"。这项研究不仅首次确立铝在草本植物中的必需元素地位,更为理解植物在酸性环境中的进化适应提供了全新视角。
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