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全世界有30％左右的土地面积属于酸性土壤，占到了世界总耕地土壤的40％以上。在酸性土壤中，铝毒胁迫被认为是限制农作物产量的主要限制因素之一。针对酸性土壤的铝毒问题，传统方法中多采用施石灰减轻铝毒对植物的毒害作用，但是长期施用会破坏土壤结构，并造成严重的环境污染。由于不同植物之间以及同种植物不同品种之间的抗铝能力相差很大，因此研究植物的抗铝生理生化机制，进而采用生物技术方法提高植物的抗铝性，具有越来越重要的理论意义和现实意义。
水稻不仅是重要的粮食作物，并且也是单子叶模式植物，还是强抗铝性作物。然而，与小麦、玉米和大麦等其它作物相比，人们对水稻的抗铝机制了解还很有限。为了进一步了解水稻的抗铝性生理生化机制，本实验以强抗铝性水稻品种XN1和铝敏感品种XX2为材料，研究了铝胁迫对不同耐铝水稻品种根中抗氧化系统的影响，包括相关的酶活性与抗氧化代谢物含量等的变化及其差异。主要结果如下：
1．在铝毒胁迫下，XN1和XX2根中MDA和脯氨酸含量都被大量诱导提高，其中MDA在XX2中诱导提高量较XN1高，而脯氨酸含量在XN1中诱导提高量较XX2高，说明铝毒对XX2的伤害更大，抗铝品种中脯氨酸诱导提高量更大可能在其抗铝性中起作用。
2．对水稻根的抗氧化酶测定结果显示，铝胁迫下XN1中SOD、POD和CAT活性均显著提高，并且随时间的延长，诱导更加明显；铝胁迫下XX2中SOD活性比XN1中提高得更多，并且随时间的延长，诱导更加明显，而POD和CAT活性虽显著提高，但随时间的延长，诱导量有所下降。这可能与XN1抗铝性强，在铝胁迫下受到伤害小于XX2，膜脂过氧化程度低，产生的MDA较少，活性氧的伤害也较小，因此XN1中诱导SOD活性较XX2中少。由于铝胁迫下XN1中POD和CAT活性诱导量均高于XX2，也可以有效降低植物细胞内的过氧化氢含量，使活性氧在细胞内维持在较低的水平。
3．铝毒处理下，两品种根中CS活性都得到了提高，但品种间的差异不大，说明水稻CS在二个水稻品种的抗铝性差异中的作用不大。XN1根中的GSH含量和GST活性都被铝毒显著诱导，并随时间的延长，诱导效果更加明显；XX2根中的GSH含量和GST活性在铝毒处理3天时均被诱导，但在6天时GST活性的诱导量降低，GSH含量甚至较对照降低。
上述研究结果表明：(1)POD，CAT,GST,GSH和脯氨酸，尤其是GSH和GST可能在XN1的抗铝性中起到重要作用，因为它们在XN1中受铝毒诱导提高的幅度显著大于在敏感品种XX2中的幅度，并且呈现出了一定的协同性；(2)进一步证实XN1是一个抗铝性较强的品种，因为在铝毒胁迫下，XN1中的MDA积累量明显低于敏感品种XX2，亦即XN1的铝毒伤害相对较轻。