硼与果胶RGⅡ交联对铝在根边缘细胞行为的调控

铝毒和缺硼均是南方酸性土农业生产的重要问题，普遍认为施硼可以减轻植物铝毒，然而其机理尚不清楚。根边缘细胞是根尖缺硼和铝毒反应最迅速的区域，我们推测铝毒时硼与果胶RGⅡ的交联，直接调控铝在根边缘细胞的行为。采用雾培法培养根边缘细胞，利用SE-HPLC分离检测不同形态果胶RGⅡ聚合度，研究硼在果胶和活细胞水平与果胶RGⅡ交联情况及其对细胞壁果胶性质的影响；利用3-硝基苯硼酸(3NBA)不能与果胶RGⅡ等交联的性质，研究硼与果胶RGⅡ在不同层面上交联对铝在果胶、细胞壁、细胞骨架-质膜连续体和根边缘细胞吸附解吸行为的影响；并利用非损伤微测技术（NMT）和TEM/EDX技术研究细胞壁/质膜完整性对铝离子跨膜运输/微区分布的意义及硼与果胶RGⅡ等交联的贡献。试图以根边缘细胞为模式细胞，解析硼与果胶RGⅡ交联对铝在细胞壁及从细胞壁到细胞内行为的调控作用。为解决酸性土土壤生产障碍提供科学依据。

铝毒是酸性土壤上影响植物生长发育的主要限制因素，普遍认为施硼可以减轻植物铝毒，然而其机理尚不清楚。我们采用自行设计并改进的雾培法，利用3-硝基苯硼酸（3NBA）和果胶RGⅡ形成单酯键mB-RGⅡ不能实现果胶交联作用，而硼酸(B)和果胶RGⅡ形成果胶二酯键RGⅡ-B-RGⅡ（dB-RGⅡ）实现果胶的交联作用，研究了硼与果胶的交联作用与豌豆根和根边缘细胞铝毒的关系及其机制, 结果表明：铝在豌豆根边缘细胞的行为主要受到细胞壁的调控，细胞壁螯合态果胶结合的铝易解吸，从细胞壁的解吸意味着容易通过跨膜运输进入细胞内引起细胞毒害；细胞壁碱溶态果胶结合大量的铝，且不易解吸，起着固定铝的作用，为细胞耐铝机制。硼与果胶RGII的交联，抑制螯合态果胶对铝的吸附作用及向细胞内部的运输，而促进碱溶态对铝的吸附固定作用，从而缓解根边缘细胞及根尖的铝毒。同时进一步的研究表明：硼促进根边缘细胞H+-flux，铝抑制根边缘细胞H+-flux；铝抑制根边缘细胞Ca2+-influx，硼促进根边缘细胞Ca2+-influx，表明硼通过维持细胞膜稳定性和促进离子的跨膜运输，可以减轻铝毒；同时根边缘细胞耐铝性与豌豆品种耐铝性一致；豌豆品种（及根边缘细胞）耐铝性与细胞壁果胶甲基酯化度有关。研究结果阐释了硼缓解铝毒的细胞学机理及硼缓解铝毒和铝含量可能增加的机制。