铝介导的降低Malus robusta Rehd.中锰毒性的作用：机制与意义的探讨

《Plant Cell Reports》：Aluminum-mediated alleviation of manganese toxicity in Malus robusta Rehd.: insights into mechanisms and implications

Al-Mn互作对苹果生理的影响及机制研究。Al通过调控Mn转运蛋白（MTP, VIT, ZIP等）表达、增强抗氧化酶活性（SOD, GSH等）和离子竞争，缓解Mn毒害，促进植物生长。研究发现Al减少Mn吸收并抑制其细胞内积累，同时改善P、Mo含量及调节Ca、Mg、K平衡，为抗逆育种提供理论依据。

　　

摘要

关键信息

本研究阐明了M. robusta中铝（Al）介导的锰（Mn）解毒机制，涵盖了器官特异性定位、亚细胞分布、转运蛋白调控以及离子竞争等方面。

摘要

锰（Mn）和铝（Al）的毒性是限制酸性土壤中作物生产力的主要因素。虽然现有研究主要关注铝或锰的单独效应，但它们之间的相互作用，尤其是铝如何调节锰的吸收、分布和稳态，仍缺乏深入研究。本研究探讨了铝和锰对Malus robusta Rehd.的协同影响，分析了锰的含量、亚细胞分布、锰转运蛋白的表达、活性氧（ROS）的稳态以及营养成分的变化。研究发现，铝可以减少锰的吸收，从而缓解锰引起的生长抑制，表现为植株高度增加、根系伸长和叶绿素保持能力增强。铝还能促进抗氧化酶的活性，包括超氧化物歧化酶、谷胱甘肽、非蛋白巯基化合物和脯氨酸的活性，这些在锰胁迫下会受到抑制。器官特异性分析显示，铝处理后根、茎和叶片中的锰积累减少，而叶片细胞质和细胞器中的锰含量略有增加。基因表达分析表明，在铝处理下关键锰转运蛋白（MTP、VIT、ZIP、NRAMP、YSL、CAX）的表达发生了变化，这表明存在协调的调控机制。在锰胁迫下，磷（P）和钼（Mo）的含量增加，并且这一效应会因铝的存在而进一步增强，而钙（Ca）、镁（Mg）和钾（K）的含量则下降，但铝可以缓解这种下降趋势。本研究为植物应激生理学提供了见解，有助于未来果树抗性育种的工作。