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锌作为许多酶和蛋白结构和功能的组成部分,是植物生长发育必不可少的一种微量金属元素。在所有矿质元素中,农作物缺锌胁迫现象最为普遍。苹果是对缺锌胁迫敏感的果树,各器官中矿质离子和营养物质的合理分配是确保树木正常生长发育的物质基础,而已有研究证明锌胁迫会造成果树不同生育期、不同器官锌积累量明显变化。有机酸是碳循环过程中的中间物,其易与锌元素形成复合态形式,从而影响植株对锌元素的利用、运输和分配。缺锌可以改变果树体内有机酸代谢,从而改变锌离子在果树体内的稳态平衡。本研究选用不同锌浓度处理的两年生红富士/平邑甜茶幼树和平邑甜茶幼苗作为实验材料,通过探究缺锌处理下有机酸代谢对果树各器官中锌元素分配规律的影响,对明确锌胁迫下锌元素在多年生果树各器官中的累积规律及生理机制有重要理论价值。主要研究结果如下: (1)对两年生砂培幼树进行不同供锌水平:正常(15μmol·L-1)、低锌(5μmol·L-1)和缺锌(0μmol·L-1)处理后,结果表明不同程度的缺锌胁迫对植物的影响不同。随着处理时间的延长,低锌和缺锌处理均表现出明显的缺锌症状:株高和根系生长受到明显的抑制,新生叶片小而簇生,而正常处理症状不明显。对平邑甜茶水培幼苗根系构型和根系活力的研究结果表明:缺锌胁迫初期促进幼苗根系生长,而随着锌胁迫时间的延长,在低锌处理后的第7d,表现为根长度、根系表面积、根系总体积及新生根面积均显著低于正常处理,说明随着锌胁迫程度的加深根系的生长受到抑制。即缺锌初期可促进根系的生长,而以缺锌7d为转折点,之后缺锌抑制根系的生长,从而影响根系对锌离子的吸收能力。 (2)缺锌胁迫初期,缺锌促进了锌离子向代谢活跃的部位转运,缺锌胁迫下,锌离子在各器官中的含量为:新梢>吸收根>粗根>叶、枝干,且新梢中锌含量明显高于正常处理,而其他器官锌含量均低于正常处理。随着处理时间的延长,正常处理各器官锌含量变化不显著,而低锌胁迫下植株地上部器官新梢和枝干中锌含量显著降低,吸收根和粗根中锌含量均显著增加。即缺锌胁迫下,锌在苹果幼树根系内表现出累积的趋势,且低锌的效果更明显。 (3)缺锌胁迫下苹果幼树四种根系分泌有机酸总量显著增加,根际pH显著降低。四种有机酸中草酸是分泌量最多的有机酸,其和柠檬酸都随缺锌胁迫时间的延长分泌速率逐渐增大,缺锌处理下柠檬酸分泌量约是正常处理的2倍,且根系中锌含量与其呈明显正相关。即:缺锌胁迫促进苹果根系有机酸的分泌,增加了根际环境中可利用态锌离子的数量。 (4)不同锌浓度处理对苹果幼树根系内四种有机酸总量有显著影响,在锌胁迫后期显著低于正常处理,缺锌和低锌处理下均降低至正常处理的30%-50%。四种有机酸含量之间均存在明显差异。随着处理时间的延长,在10月份锌胁迫后期,缺锌胁迫下根系内柠檬酸含量大幅度降低,约降低至正常处理的1/3-1/2,而其与根系中锌含量呈显著负相关,与新梢中锌含量呈显著正相关。表明缺锌胁迫显著降低了根系内有机酸的含量,抑制了锌离子通过木质部向地上部的转运。 总之,有机酸参与根系锌累积的可能机制为:缺锌胁迫一方面促进了根系有机酸的分泌,使根际环境中可利用态锌离子的数量增加,促进根系对锌离子的吸收;另一方面降低了根系内有机酸的含量,抑制了锌离子通过木质部向地上部的转运,最终导致缺锌胁迫下锌离子在苹果树根系内的含量逐渐增加。