接种AM菌根菌对柑橘铁素吸收效应的影响研究-硕士论文

西南大学 硕士学位论文 接种AM菌根菌对柑橘铁素吸收效应的影响研究 姓名：刘平 申请学位级别：硕士 专业：果树学 指导教师：曾明 20100501 摘要 接种A M 菌根菌对柑橘铁素吸收效应 的影响研究 果树学专业硕士研究生刘平 指导教师曾明教授 摘要 土壤的盐碱化对农业生产危害极大。碱性及钙质土壤上粮食作物和果树的缺 铁现象在世界范围内普遍存在。铁在土壤中尽管含量很丰富，但通常都呈不溶状 态很难被植物吸收。据统计，全球约2 5 - - 一3 0 的土壤存在潜在的植物缺铁现象。 果树作为一种与人民生活密切相关的重要经济作物，缺铁黄化一直以来是影响果 树增产、果农增收的一个主要生产问题。可是，时至今日缺铁现象还没有完全被 人们认识清楚，现行的矫治措施也收效不大，有些甚至还带来严重的环境问题。 近年来，利用生物工程措施进行综合治理越来越显示出其巨大的优越性。 丛枝菌根是土壤中的丛枝菌根真菌与寄主植物根系形成的一种互惠共生体， 能帮助寄主植物从土壤中吸收更多的水分和矿质元素，从而成为土壤与植物间物 质的运输载体，对植物的生长和发育显得尤为重要。柑橘是南方非常重要的水果 之一，多生长在丘陵地区。在栽培条件下柑橘根系根毛少且短，甚至无，需要依 赖丛枝菌根的吸收作用维持其生长，从而对丛枝菌根的依赖性强。柑橘是一类缺 铁敏感的果树，生产上常常因土壤中高钙或高p H 等因子影响出现缺铁现象，严重 引起产量降低、品质下降。 本试验从柑橘的应用推广出发，以卡里佐枳橙和温州蜜柑为试材，针对柑橘 在生长区的高p H 土壤中铁素难以吸收的现象，主要进行了不同p H 值的土壤田间 条件下，接种A M F 的处理对其生长发育以及其生理生化指标的影响。并对所得到 的数据进行相关统计分析，为柑橘的推广提供基础。 本研究以卡里佐枳橙( P t r i f o l i a t a ( L ) R a f x C s i n e n s i s ( L ) O s b e c k ) 和温州蜜柑 ( C i t r u su n s h i uM a r c ) 为试材，以丛枝菌根真菌球囊霉属( G l o m u s ) 中的3 个菌种 为菌剂，探讨其对柑橘铁吸收的影响及其作用机理，为阐明菌根真菌提高矿质营 养吸收提供理论依据，进而为丛枝菌根真菌在柑橘上的应用提供参考。本研究主 两南大学硕十学位论文 要内容和结果如下： ( 1 ) 丛枝菌根真菌对柑橘效应的研究。以G m o s s e a e ，G e t u n i c a t u m 和 G e b u r n e u n 为供试菌种，接种于卡里佐枳橙( 只t r i f o l i a t a ( L ) R a f XC s i n e n s i s ( L ) O s b e c k ) 上进行基质盆栽试验，从菌根侵染率、植株生长等方面比较3 种菌种的 接种效果。结果表明，丛枝菌根真菌对柑橘的作用存在种间差异，基质中，接种 G m o s s e a e 的柑橘菌根发育最好( 如菌根侵染率最高) ，其株高、茎粗和根系体积明 显高于接种G e t u n i c a t u m 和G e b u r n e u n 的。因此，G m o s s e a e 是这3 种丛枝菌根 真菌中最适合柑橘接种的。本试验研究了接种A N t i 对矿质营养吸收的影响，结果 表明接种A M F 有利于矿质营养的吸收，尤其对微量元素F e ，大量元素N 、P 的吸 收均表现出显著水平。 ( 2 ) 不同p H 下丛枝菌根真菌对柑橘铁吸收影响。在田间条件下取同样的管理水 平下的一年生卡里佐枳橙和一年生温州蜜柑，栽植于三个不同处理的基质中，再 进行接种和不接种A M F 的处理进行研究。以G l o m u sm o s s e a e 为供试菌种，接种于 植株上进行盆栽砂培试验，对基质营养液p H 设置3 个处理，分别为处理I ：p H5 5 6 4 ，处理I I - p H 6 5 7 4 和处理I I I - p H 7 5 - - 8 5 。主要试验结果如下： 1 通过对3 个不同p H 区间的柑橘叶片对比分析，可以发现，土壤中高p H 和低有效F e 能够引起柑橘黄化，导致柑橘有效铁的含量降低。 2 本试验研究证实了接种A M F 能有效促进植物可溶性蛋白质合成和积累；接 种A M F 能有效提高自由基清除酶和脯氨酸含量，增加其在叶片中的积累，提高其 抗盐碱性。结果表明接种丛枝菌根真菌降低或显著降低柑橘叶片的H 2 0 2 和0 2 含 量，提高各种抗氧化酶( 如P O D ，C A T ，和A A O ) 活性，从而减轻高p H 胁迫产生 的氧化破坏，使菌根化柑橘在高p H 胁迫下处于更有利的地位。 3 试验研究了在不同土壤p H 条件下进行接种A M F 的影响，结果表明在高p H 值土壤上接种A M F 对卡里佐枳橙根系铁素吸收表现出了明显的促进效果，这对于 矿质土壤的开发利用有十分重要的意义。 4 通过试验证实了，在高p H 胁迫下，丛枝菌根真菌能够提高柑橘对铁的吸收， 改善柑橘因缺铁引起的黄化现象。 关键词：柑橘；丛枝菌根真菌；活性铁；铁吸收；缺铁黄化 I I A b s 仃a c t T h eE f f e c to fI n o c u l a t i o n o f A M F u n g i o nT h eF e a b s o r p t i o no fC i t r u s C a n d i d a t e ：L i up i n g S u p e r v i s o r ：P r o f Z e n gM i n g A b s t r a c t T h es o i ls a l i n i z a t i o ne n d a n g e r sa g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o ns e r i o u s l y 。I r o nc h l o r o s i so ff o o dc r o p p l a n t sa n df r u i tt r e e sg r o w no na l k a l i n e ，o rc a l c a r e o u ss o i l si saw i d e s p r e a da g r i c u l t u r a lp r o b l e mi n t h ew o r l d A l t h o u g ha b u n d a n ti nt h e s es o i l s ，i r o ni so f t e ni n s o l u b l ea n dt h e r e f o r ei su n a v a i l a b l ef o r t h ep l a n t sr o o t s S t a t i s t i c ss h o wt h a tp o t e n t i a li r o n - d e f i c i e n c ye x i s t si np l a n t sg r o w i n gi n2 5 3 0 s o i l so ft h eg l o b e F r u i tt r e e sa g ev e r yi m p o r t a n te c o n o m i cc r o p si np e o p l e Sl i f e ，t h ei r o nd e f i c i e n c y o ff r u i tt r e e si sam a i np r o d u c t i o np r o b l e mt h a ta f f e c t sa m o u n to ff r u i ti n c r e a s ea n dt h eb e n e f i to f f r u i tg r o w e r s U n f o r t u n a t e l y ，t h ew i d e s p r e a dp r o b l e mo fi r o nc h l o r o s i so ff r u i tt r e e sr e m a i n sp o o r l y u n d e r s t o o da n dt h er e s u l t so ft h em e t h o d sf o ri t sc o r r e c t i o na r en o ts a t i s f a c t o r y ，a n dt h e ys o m e t i m e s c a u s es e r i o u se n v i r o n m e n t a lp r o b l e m sa sw e l l W h i l ei nr e c e n ty e a r s ，t h eb i o e n g i n e e r i n gm e a s u r e s h a v ed e m o n s t r a t e dt h eg r e a ts u p e r i o r i t yo fc o m p r e h e n s i v et r e a t m e n t A r b u s c u l a rm y c o r r h i z a sa r em u t u a l i s t i cs y m b i o s e st h a tf o r mb e t w e e na r b u s c u l a rm y c o r r h i z a l ( A M ) f u n g ia n dt h er o o t so fh o s tp l a n t s T h es y m b i o s e sa r ec h a r a c t e r i z e db yb i m o v e m e n to f n u t r i e n t sw h e r ec a r b o nf l o w st ot h es y m b i o s i sa n di n o r g a n i cn u t r i e n t so rw a t e rm o v et ot h e p l a n t s ，t h e r e b yb e c o m i n gat r a n s p o r t e dc a r d e rb e t w e e nt h er o o t so fh o s tp l a n ta n ds o i l T h u s ，A M s y m b i o s e sa r ei m p o r t a n tf o rg r o w t ha n dd e v e l o p m e n to fh o s tp l a n t s C i t r u si so n eo fi m p o r t a n tf r u i t s p e c i e si ns o u t h e r nC h i n a ，m o s to fc i t r u st r e e sa r ec u l t i v a t e di nh i g h l a n d ，C i t r u sh a sr a r ea n ds h o r t r o o th a i r si nf i e l da n di sf a i r l yd e p e n d e n to nA Mf u n g it h a ta r em o s tG l o m u ss p e c i e s C i t r u si sv e r y s u s c e p t i b l et oi r o ne h l o r o s i st h a ti st h em o s tf r e q u e n tn u t r i t i o n a lp r o b l e mi nt h i st y p eo ff r u i td u et o h i g hc a l c i u mo rh i g hp Hi ns o i l w h i c hc a u s ed e c r e a s e dy i e l da n dn e g l e c t l ya f f e c t e do ff r u i tq u a l i t y T h i se x p e r i m e n ta i m e da tt h e a p p l i c a t i o na n dp o p u l a r i z a t i o n o fc i t r u s A i m e da tt h e p h e n o m e n o nt h a tc i t r u sh a st h ed i f f i c u l tt oa b s o r bi r o nn u t r i t i o n ，t h i st e s tm a d eU s eo fC a r r i z o c i t r a n g e ( 尸t r f o a t a ( L ) R a EX C s i n e n s i s ( L ) O s b e c k ) a n dS a t s u m am a n d a r i n ( C i t r u su n s h i u I I I 两南大学硕十学位论文 M a r c ) a sm a t e r i a l st os t u d yt h ee f f e c t so fi n o c u l a t i o nt r e a t m e n t ，d i f f e r e n tp Hv a l u eo fs o i l i n c r o p l a n d ，o nc i t r u sg r o w t ha n dp h y s i o l o g i c a la n db i o l o g i c a li n d e x e s A n dt h e nt h ed a t ao b t a i n e d w e r eu s e dt oh a v ec o r r e l a t i o ns t a t i s t i c a la n a l y s i s ，t oo f f e rt h er e a s o n a b l eg r o u n d sf o rt h e p o p u l a r i z a t i o na n ds a l t - r e s i s t a n c eb r e e d i n go f c i t r u s I nt h i ss t u d y , C a r r i z oc i t r a n g e 僻t r i f o l i a t a ( L ) R a f C s i n e n s i s ( L ) O s b e c k ) a n dS a t s u m a m a n d a r i n ( C i t r u su n s h i uM a r c ) w e r eu s e da st h et e s tm a t e r i a l s ，a n dt h r e ea r b u s c u l a rm y c o r r h i z a l f u n g io fG l o m u si no r d e rt oe v a l u a t et h ee f f e c ta n dm e c h a n i s mo fA Mf u n g io ni r o nu p t a k ei n c i t r u s ，S Oa st op r o v i d eb a s i ct h e o r yf o ri m p r o v e m e n to fm i n e r a le l e m e n t s T h em a i nc o n t e n t sa n d r e s u l t si nt h ep r e s e n ts t u d ya r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) S t u d yo ne f f e c t so f A Mf u n g io nc i t r u s E x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u ti np o tc u l t u r ea n de f f e c t so ft h r e eG l o m u ss p e c i e s ( G l o m u s m o s s e a e ，G e t u n i c a t u ma n dGe b u r n e u n ) o nm y c o r r h i z a li n f e c tp e r c e n t a g e ，p l a n tg r o w t hi nC a r r i z o c i t r a n g e 僻t r i f o l i a t a ( L ) R a f o C s i n e n s i s ( L ) O s b e c k ) w e r es t u d i e d D i f f e r e n tA Mf u n g is h o w e dt h e d i f f e r e n c eo fi n t e r - s p e c i e si nc i t r u s T h er e s u l t ss h o w e dt h a ti n o c u l a t i o nw i t hG m o s s e a eh a dt h e g r e a t e s te f f e c t sc o m p a r e dw i t h G e t u n i c a t u ma n d G e b u r n e u ni nc i t r u s ，i th a dh i g h e s tA M c o l o n i z a t i o n ，p l a n th e i g h t ，s t e md i a m e t e r ，r o o tv o l u m e I ts u g g e s t e dt h a tG m o s s e a eW a st h eb e s ti n t h et h r e eA Mf u n g u si nc i t r u s I ts h o w e dt h a tG m o s s e a eW a st h em o s ts u i t a b l ef o rc i t r u si nt h e t h r e eA M F I nt h et e s t ，w es t u d i e dt h ee f f e c t so fa b s o r p t i o no fm i n e r a l s n u t r i t i o nu n d e rt h e c o n d i t i o ni n o c u l a t e dA M F ：T h er e s u l t ss h o w e dt h a ti n o c u l a t i n gA M Fi sc o n d u c i v et oa b s o r p t i o no f m i n e r a ln u t r i t i o n ，e s p e c i a l l yt h ea b s o r p t i o no fm i c r o e l e m e n t sF e ，m a c r o e l e m e n t sNa n d Pw a s n o t a b l e ( 2 ) E f f e c t so f A Mf u n g u so ni r o nu p t a k ei nc i t r u su n d e rd i f f e r e n tp Hc o n d i t i o n s U n d e rt h ef i e l dc o n d i t i o n ，a n n u a lc i t r u sp l a n t sw i t ht h es a m em a n a g e m e n tl e v e lw e r ec h o s et o p l a n ti nt h r e ek i n d so f s o i l sw i t hd i f f e r e n tp Hv a l u e ，t h e ne a c ho f t r e a t m e n t sh a sad i f f e r e n c eb e t w e e n i n o c u l a t e da n dn o n i n o c u l a t e dA Mf u n g i ( A M F ) T h ee f f e c to ft h eA Mf u n g i ( G l o m u sm o s s e a e ) o n i r o nc o n t e n t si nc i t r u sr o o t s t o c kC a r r i z oc i t r a n g e ( Pt r i f o l i a t a ( L ) R a f xCs i n e n s i s ( L ) O s b e c k ) a n d S a t s u m am a n d a r i n ( C i t r u su n s h i uM a r c ) W a ss t u d i e di ns a n dp o tc u l t u r eu n d e rd i f f e r e n tp H r a n g e s T h et e s tw a sc a r r i e do u ta tt h r e ed i f f e r e n tp Hl e v e l sb ya p p l y i n gn u t r i e n ts o l u t i o na tp H5 5 6 4 ，6 5 - - 7 4 ，a n d 7 5 8 5 T h em a i nt e s tr e s u l t sc o u l db eg e n e r a l i z e da sf o l l o w s ： 1 T h r o u g ht h ec o n t r a s t i v ea n a l y s i so nl e a v e si nd i f f e r e n tp Hl e v e l s ，w ef i n dt h a tt h eh i g hp H a n dl o ws o i lF eC a na f f e c tc i t r u sc h l o r o s i s ，l e a d i n gt ot h ee f f e c t i v ei r o nc o n t e n tW a sd e c r e a s e d 2 I tW a sc o n f i r m e dt h a ti n o c u l a t i n gc o u l de f f e c t i v e l yp r o m o t et h es y n t h e s i sa n da c c u m u l a t i o n o fs o l u b l ep r o t e i n ，e n h a n c et h ec o n t e n to fo x y g e nf r e er a d i c a ls c a v e n g e r sa n dp r a l i n e ，i n c r e a s et h e i r a c c u m u l a t i o ni nl e a f , i m p r o v ei t sr e s i s t a n c es a l i n ea n da l k a l i n e T h er e s u l t ss h o wt h a ti n o c u l a t i o no f A b s t r a c t a r b u s c u l a rm y c o r r h i z a lf u n g ic o u l dr e d u c eo rs i g n i f i c a n t l yr e d u c et h ec o n c e n t r a t i o n so fs u p e r o x i d e a n i o nr a d i c a la n dh y d r o g e np e r o x i d ei nl e a v e so ft h ec i t r u sr o o t s t o c k s A Mi n f e c t i o na l s oi n c r e a s e d t h ea c t i v i t i e so fa n t i o x i d a n te n z y m e si n c l u d i n gp e r o x i d a s e ，e a t a l a s ea n da s c o r b i co ) 【l d a s e ，h e l p i n gt o a l l e v i a t eo x i d a t i v ed a m a g ea n de n h a n c i n gh i g np Hr e s i s t a n c eo fh o s tp l a n t s 3 W es t u d i e dt h ee f f e c t so fA M Fi n o c u l a t i o ni nd i f f e r e n ts o i lp Hv a l u ei nt h i se x p e r i m e n t T h e r e s u l t ss h o w e dt h a tA M Fi n o c u l a t i o nc o u l ds i g n i f i c a n t l yp r o m o t et h ea b s o r p t i o no ft h em i c r o e l e m e n t F ew h e nt h es o i lp Hv a l u ew a sh i g h e r I tw a si m p o r t a n tf o re x p l o i t a t i o no fm i n e r a ls o i l s 4 I tW a ss h o w e dt h a t 。a th i g hp Hs t r e s s ，A Mf u n g iC a l li n c r e a s ei r o na b s o r p t i o no fc i t r u sa n d i m p r o v et h ei r o nc h l o r o s i sp h e n o m e n o nc a u s e db yt h ei r o nd e f i c i e n c y K e yw o r d s ：C i t r u s ；A r b u s c u l a rm y c o r r h i z a lf u n g i ；A c t i v ei r o n ；I r o nu p t a k e ； i r o n d e f t c i e n tc h i o r o s i s V 英文缩略词 英文缩略词 缩略词英文中文 a b b r e v i a t i o n E n g l i s h C h i n e s e A M A M F G m C h I P o D C A r A A o A r b u s c u l a rM y c o r r h i z a A r b u s c u l a rM y c o r r h i z a lF u n g i c h l o r o p h y l l s P e r o x i d a s e C a t a l a s e P r o l i n e A s c o r b i co x l d a s e 丛枝菌根 丛枝菌根真菌 摩西球囊霉 叶绿素 过氧化物酶 过氧化氢酶 脯氨酸 抗坏血酸氧化酶 5 3 独创性声明 学位论文题目：接盘趔萱褪萱挝挝插迭塞丞蝗邀廑鲍受啮珏窥 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中己加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：刘乎 签字日期： 7 0 1 0 年莎月J 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 | ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：o ，不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：蟊侔导师签名： lJ 签字日期： z 加年彭月f 日 签字日期： 7 新 弦哞 少 几 第一章文献综述 第一章文献综述 1 1 国内外植物体内铁的研究现状 1 1 1 铁在植物体内的分布 植物体内全铁含量一般在5 0 - - 3 0 0 m g k g 干重之间，不同植物种类和植株部位 则有一定的差异。一般而言，苹果、梨、桃等果树和其它林木含铁较高，约为1 0 0 3 0 0 m g k g 干重；水稻、玉米等粮食作物的含铁量比较低，约为5 0 - - ，1 8 0 m g k g 干重， 但玉米茎节或其附近组织中有大量铁的沉积，而叶片中铁含量相对较低。 植物叶片中约有8 0 的铁固定在叶绿体中，叶绿体的含铁量约0 1 ，其中6 0 的铁被固定在叶绿体的类囊体膜上，2 0 在叶绿体基质中贮存，其余的2 0 则在叶 绿体外【l o 1 1 2 植物体内铁的主要生理功能 根据铁在植物体内的分布以及存在形态，可以将植物体内铁的主要功能分为 以下几类： ( 1 ) 铁参与叶绿素和光合作用的合成 铁虽不是叶绿素的组成成分，但在叶绿素的合成过程中必须有铁的存在。据 报道，缺铁条件下，叶片中作为蛋白质合成场所的核糖核蛋白体数量急剧下降， 而叶绿体中的蛋白质含量甚至降低了8 2 ，同时，叶绿体中色素蛋白质复合体中的 类胡萝卜素、铁氧还蛋白等的含量也降低，进而抑制了叶绿素前体物质的合成， 减少了叶绿素含量【1 2 1 。铁还参与光合磷酸化作用，直接参与C 0 2 的还原过程，且还 影响光合作用中的其它氧化还原系统，以影响到整个光合作用过程。此外，铁还 影响植物叶片的蒸腾作用和气孔的开闭【1 3 , 1 4 】，从而影响到植物的光合作用。 ( 2 ) 铁参与体内氧化还原反应和电子传递 铁参与植物体内的氧化还原反应和电子传递，其实质是三价的铁离子和二价 亚铁离子之间的化合价变化和电子得失。这在植物体内生物化学代谢中是经常发 生的【2 1 。更重要的是，无机铁盐的氧化还原能力较弱，如果铁与某些有机物结合形 成铁血红素或进一步形成铁血红素蛋白，它们的氧化还原能力就可提高千倍、万 倍。如过氧化氢酶、过氧化物酶等含铁的有机物，作为重要的电子传递者或催化 剂，参与植物体内的各种代谢活动。植物缺铁时，这些酶的活性受到影响，并进 一步使植物体内一系列氧化还原作用减弱，电子不能正常传递，呼吸作用受阻， A T P 合成减少，植物生长发育及产量受到明显的影响。 两南大学硕十学位论文 1 1 3 植物吸收铁的机理 土壤中全铁的含量较高，但可被植物直接吸收利用的铁很少。土壤中的铁绝 大多数以无机形态存在，结合在有机物中的铁为数不多，无机形态中的代换态和 溶液中的铁在一般土壤中都是很少的【3 】，尤其是在氧化条件和中性到碱性土壤中， 这些离子态的铁( F e 3 + 和F e 2 + ) 的浓度非常低，约为1 0 。1 0 m 0 1 L 1 或更低【1 引。根据植物 对缺铁的反应，可以将高等植物吸收铁的机理分为机理I 与机理I I 【1 6 1 。 机理I 植物包括大多数双子叶植物和非禾本科单子叶植物。环境缺铁诱导根细 胞原生质膜产生一个氧化还原系统，并伴随着旷和螯合剂的分泌，进一步酸化根 际周围环境，提高铁还原能力，使F e 3 + 还原成F e 2 + ，进而被植物吸收【1 7 】。这种还原 作用发生在细胞质膜表面，植物缺铁时根系还原能力极大提高，在质膜还原酶的 作用下，F e 3 + 被还原成F e 2 + ，F e 2 + 再通过运载蛋白运输到细胞质中【1 8 】。随着根部还 原能力的增强，铁的吸收速率以及向地上部运输的速率急剧上升，增加了植物体 内的铁含量。机理I 型植物在缺铁条件下，根系原生质膜上由A T P 酶控制的质子泵 受缺铁诱导激活，增加质子向膜外泵出的数量，表现为根际周围质子的大量积累 和根际p H 值明显下降。除此之外，根系还可分泌有机物质如有机酸、酚类等【2 0 2 2 1 。 大量的酚被释放到根系外部溶液中，并通过络合和( 或) 还原作用有效地活化无机三 价铁化合物中的铁。部分机理I 植物缺铁时，除分泌螯合剂外，其根系形态和结构 也发生变化。如根尖加厚、根皮层细胞分裂增加、根毛数量增多等，进而根、茎、 叶上的转移细胞大量增加，加速了旷和还原剂的释放，因此有利于铁的吸收和运 输。 机理I I 型植物主要是单子叶的禾本科植物，其缺铁主要反应特点与高亲和的微 生物铁同化系统相似，表现为根系分泌植物铁载体，如麦根酸( m u g i n e i c a c i d s ) 类物 质【2 印4 】。植物铁载体是一类非蛋白质氨基酸，对三价铁有强烈的亲和力，并能够 形成稳定的八面体螯合物 F e ( I I I ) 一M a s 。该螯合物在土壤中移动至根系表面并被 质膜所吸收，植物铁载体又重新释放到土壤中，而F e ”则被根系吸收。机理I I 型植 物缺铁时通过M a s 的诱导并向根际分泌，通过对根际难溶性铁的活化和对 F e ( I I I ) M a s 螯合物的吸收适应缺铁环境，因此，这些植物铁载体受土壤溶液p H 以及碳酸 钙含量的影响很小，这也是即使在高p H 土壤中该类植物很少发生缺铁黄化的原因 1 , 2 5 , 2 6 o 1 2 果树缺铁原因、诊断与矫正 果树是双子叶植物中最易缺铁失绿的植物。早在1 8 4 5 年，法国化学家G r i s 就发 现生长在石灰性土壤上葡萄的一种失绿现象，并通过喷施硫酸亚铁验证和矫治这 种缺铁失绿症。果树缺铁是世界范围内普遍的生产现象，包括南北美大陆、地中 2 第一章文献综述 海沿岸、非洲南部、东亚、印度和巴基斯坦等地，都属于缺铁最严重的地区。在 我国，西起黄土高原、东至淮北平原，南到四川盆地、北至内蒙古高原都有缺铁 发生。但酸性土壤上植物吸收锰过多，也会出现缺铁黄化，目前初步统计，缺铁 植物有3 6 种，包括1 5 种果树、9 种观赏植物、7 种林木、4 种豆科植物和1 种粮食 作物。具体如下：果树包括甜橙、酸橙、柚、柠檬、桔、桃、李、樱桃、苹果、 白梨、沙梨、枇杷、柿、葡萄、杏等对缺铁都非常敏感。 1 2 1 果树缺铁黄化的主要原因 1 2 1 1 土壤高含量碳酸钙和重碳酸盐 紫色土富含碳酸钙是导致柑桔缺铁黄化的主要因素。李学柱等研究表明枳砧 伏令夏橙( C i t r u ss i n e n s i s ( L ) O s b e c k ) 单株年产量与碳酸钙含量成极显著直线负相 关。其原因是碳酸钙使土壤p H 升高，土壤活性铁失效，植株吸铁量减少，叶绿素 含量下降，致使减产和糖酸含量下降 2 7 1 。 石灰性土壤影响植物对铁的活化吸收、运输和利用。高浓度的碳酸盐及碳酸 氢盐提高并缓冲T p H 值，降低了可溶性铁的浓度，同时高p H 值严重抑制双子叶植 物根系对缺铁的适应反应，使旷泵活度减弱，降低酸的释放和减弱质膜上F e 3 + 的还 原。高浓度的H C 0 3 - 可以增加根中有机酸的合成，一些有机酸在液泡中螯合铁可能 抑制向地上部运输。高浓度的H C 0 3 还可抑制根系生长，并降低根压一驱动木质部 中的溶质流由根向地上部运输，造成铁向地上部运输受阻，使铁在叶组织中分布 不均匀，另外降低了细胞分裂素向上运输的速度，影响叶绿素形成，造成失绿叶 F e 3 + 的积累【2 引。 1 2 1 2 土壤中高含量的磷 土壤中高含量的磷元素会诱发果树缺铁是因为土壤中可溶性磷酸根离子能够 与铁反应产生难溶性的磷酸盐，减少土壤中活性铁的含量。而且，果树吸收过量 的磷酸根离子，与铁结合成难溶的化合物，影响铁在果树体内的运转，阻碍铁参 与植株的生理代谢1 2 9 1 。 1 2 1 3 土壤中的氮素形态 N 素能促进植物生长，但是在不适宜时期过高会引起植物旺长或徒长，加剧F e 素供求矛盾，易出现缺F e 症状。N 素形态的不同，对植物铁营养也有不同的影响。 供应N H 4 + _ - N 时植物释放H + 使根际p H 下降；供应N 0 3 N 时，植物释放H C 0 3 或 O H 。使根际p H 升高1 30 。，这种p H 值的变化极大影响F e 的吸收。N 0 3 一- N 的吸收使植物 体内有机酸水平明显高于N H 4 + 一N ，有机酸的增多加大对铁的束缚同时限制铁的运 两南大学硕十学位论文 输【3 l 】。N 0 3 一N 进入植物体内使其代谢还原产生O H 。，从而使得体内F e 易钝化沉淀， 转移困难；同时O H 。使质外体p H _ E 升抑制叶内F e 穿过原生质膜进入细胞执行其功 能。因此，在控制好氮素用量的同时，多选择氨氮进行土壤施氮来帮助作物的生 长。 1 2 1 4 其它因子 据研究，钾与植物的复绿有关，石灰性土壤施用钾肥可以部分矫治高粱和花 生的失绿【3 2 3 5 1 ，但在柑橘上发现黄化叶片钾的含量相对较高，黄化越严重，K C a 越高，因此，钾对植物黄化的作用可能还需要进一步研究。高浓度的铜可诱导植 物缺铁，据研究，铜的作用可能是影响铁的运输【3 6 1 。土壤有机质的情况一般认为 是：土壤腐殖质含量越高，果树黄化越轻，这主要是由于腐殖质的螯合作用；而 未经充分腐熟的绿肥和有机肥施入土壤后，由于其分解产生大量的C 0 2 ，使失绿加 重。土壤的物理性状直接影响到土壤水分和土壤的透气状况，一般来说，透气良 好的土壤失绿程度较粘土为轻，排水不畅的土壤加剧失绿的发生。 此外，不同的树种、树龄甚至不同的砧木，对缺铁失绿的抗性也是不同的。 在果树中，柿、枣、橄榄等很少发生缺铁失绿，而柑橘、桃、葡萄、苹果等则易 发生失绿。不同的栽培技术、环境因子的变化等都可以影响到果树的生长发育和 黄化程度，如充足的阳光、适宜的温度、湿度、微生物的活动及其人为的耕作措 施等都可以影响到果树对铁的吸收和利用。作物失绿多是由于土壤中有效铁含量 较低和生理性缺铁所致。 1 2 2 果树缺铁的诊断方法 1 2 2 1 土壤分析 一般土壤中的含铁量较高，但并不代表土壤的供铁能力，北方石灰性土壤常 采用D T P A 浸提的有效铁作为指标来分析铁的含量。这种有效铁在0 2 5 m g k g 为缺 乏，2 0 - - 4 5 m g l ( g 为缺乏边缘，高于4 5 m g 瓜g 则对植物是足够的【3 7 1 。然而生产中， 许多缺铁黄化与上述土壤有效铁状况并不相符，有人建议用F e P ，F e M n ，C a K ， Z n F e 等进行诊断，如M l F e 大于1 时，表明土壤供铁不足【3 8 】。因此，分析土壤有效 铁及其它元素对分析黄化症是不可缺少的。 1 2 2 2 叶分析 李比希的植物矿质营养“最小养分律 为叶分析奠定了理论基础。通过叶分 析来判断植物营养状况始于2 0 世纪3 0 年代，叶分析一直被认为是果树铁营养诊断 比较成熟的方法，应用也比较普遍。李港丽【3 9 1 已提出了我国北方苹果及其他落叶 4 第一章文献综述 果树的叶内矿质元素含量的标准值，认为铁的标准值一般苹果2 2 0 _ + 7 0 m g k g 、梨 l O O m g k g 、桃1 0 0 - 2 5 0 m g k g ，葡萄3 0 - - 1 0 0 m g k g 。但叶片中缺铁的临界值或标准 值与果树品种、采样部位、采样时间和分析方法有关，这也为缺铁诊断增加难度。 叶分析虽是诊断植物缺铁性黄化最普遍的方法，但越来越多的研究表明，在采用 叶分析诊断果树的铁营养状况时无论在理论上还是实践上都有些不足。目前，从 国内外试验结果来看，花分析是一个诊断果树铁营养状况的更好的方法。 1 2 2 - 3 花分析 用花分析评价植物体中矿质元素丰缺状况由S a n z1 9 9 2 年在试验中首次用。近 几年来花样分析己经在梨、桃、葡萄、苹果以及柑橘4 0 4 2 1 等果树中有报道。该分 析方法最大的优点即是能早期预测果树当年铁营养状况，以便早期采取相应的防 治措施，为生产上进行矫正缺铁的实施提供了充足的时间。其次，果树花器官中 活性铁的含量比叶片中铁的含量高，正常果树和缺铁果树的花器官之间全铁含量 差异较大，因而通过花器官中铁的含量比叶片中铁的含量更容易区分正常果树和 缺铁果树，对诊断结果的确认比较容易把握。此外，花器官的诊断对象是果树的 花，与叶相比，单位数量的生物量小，在保证采样有代表性的基础上，实施更简 便、劳动强度更小。 1 2 3 果树缺铁的矫治技术与方法 土壤中铁含量较少或者果树易吸收的铁含量较少时，常常发生缺铁黄化现象。 一般矫治缺铁失绿黄化症可从土施铁肥、叶面喷肥、土壤改良、树干注射、更换 砧