摘要
生姜(ZingiberofficinaleRosc.)起源于热带雨林地区，喜酸性土壤，而铝(Al)毒害是酸性土壤中限制作物生长发育的主要因素之一。为探讨Al对生姜产量品质的影响，本文以‘山农一号’生姜为试材，研究了土壤不同Al胁迫水平对生姜生长发育及生理代谢的影响，并探讨了外源褪黑素对生姜Al胁迫的缓解效应。试验取得的主要结果如下: 1.不同Al水平对生姜生长存在“低促高抑”现象，并表现出较强的时间与剂量效应。旺盛生长期后，250mg/kgAl水平处理的生姜植株各器官生长量均显著高于对照，而超过500mg/kgAl水平处理的生姜生长量显著降低。Al胁迫显著抑制生姜根系发育，幼苗期生姜根表面积与根系活力均显著降低，且随Al水平升高，抑制作用增强;旺盛生长期后，250mg/kgAl处理对生姜根系生长与根系活力无显著影响，超过250mg/kg后则生姜根长、根体积、表面积与根系活力均显著降低。 2.Al胁迫通过非气孔限制显著降低了生姜的净光合速率，Fv/Fm、Y(Ⅱ)和ETR显著降低，而NPQ显著升高，Al胁迫对光合系统的损伤最终导致过剩光能激活ROS积累，同时抗氧化酶活性显著提高;随着Al胁迫水平升高，叶片中ROS大量积累，突破抗氧化酶活性升高极限，活性氧平衡被打破，导致PSⅡ受体侧性能受限，净光合速率降低。但250mg/kgAl处理增强了生姜叶片光合电子传递效率，提高了光合速率，并通过提高NPQ，降低qP,避免生姜叶片光损伤。 3.A1胁迫可导致生姜各器官Al元素大量富集，影响Mg、Fe、Mn等元素的吸收，干扰生姜正常生理代谢。Al胁迫下生姜根、叶、茎、根茎中Al含量均显著提高，但250mg/kg较低水平的Al胁迫对生姜植株地上部Mg、Mn的吸收有一定促进作用。 4.褪黑素可有效缓解Al对生姜生长发育的抑制，促进根系发育，增强抗氧化系统活性，对膜结构有保护作用。不同浓度的褪黑素对Al胁迫缓解效果存在差异。Al胁迫下，随着褪黑素浓度的增加，生姜生长量、渗透调节物质含量与抗氧化酶活性呈先上升后下降的趋势，以MT200μM缓解Al胁迫效果最好。 5.褪黑素有利于维持Al胁迫下生姜叶片叶绿素含量，通过调节光合作用相关基因表达量，平衡反应中心、供体侧、受体侧电子传递，减少PSⅡ的损伤，提高了生姜Al胁迫下的光合效率与光化学活性;暗反应活性的升高、热耗散程度的降低及光合电子传递效率的升高，减少了ROS的积累，保护细胞膜系统免受损伤。
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