代谢驯化支持更高的铝诱导分泌柠檬酸和苹果酸在桉树耐铝杂种无性系( Metabolic acclimation supports higher aluminium-induced secretion of citrate and malate in an aluminium-tolerant hybrid clone of Eucalyptus )

W Li PM Finnegan Q Dai D Guo M Yang

背景桉树是主要的人工林树种，多生长在含铝酸性土壤中。为了解桉树无性系对铝毒害的反应,以耐铝巨桉×尾叶桉无性系GL-9（简称“G9”）和敏感尾叶桉无性系GL-4（简称“W4”）为材料,研究了其根系对柠檬酸和苹果酸的产生和分泌。结果水培桉树幼苗在pH4.0条件下,有无4.4mM铝处理24 h。应用蛋白质合成抑制剂放线菌酮(CHM)和阴离子通道阻断剂苯乙二醛(PG)探讨有机酸分泌的可能途径。G9的苹果酸和柠檬酸分泌早于W4且多于W4,对应于G9的铝积累较少。G9根系中Al浓度在1 h后达到峰值，随后逐渐下降，与苹果酸分泌的迅速诱导相对应。G9的柠檬酸盐外排滞后约6小时，随后是旺盛的分泌以支持持续的铝解毒。单独分泌苹果酸可能减轻铝毒，因为W4的铝积累高峰和苹果酸分泌高峰同时出现，而W4不分泌明显的柠檬酸盐。G9中柠檬酸合成酶(CS)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性升高,异柠檬酸脱氢酶(IDH)、乌头酸酶(ACO)和苹果酸酶(ME)活性降低,与G9中柠檬酸分泌增加密切相关。PG有效地抑制了两个桉树无性系柠檬酸和苹果酸的分泌。CHM还抑制了G9的苹果酸和柠檬酸的分泌，抑制了W4的柠檬酸的分泌，但对W4的苹果酸分泌无显著影响。结论G9立即从根中分泌苹果酸，对铝解毒起到初步作用，随后延迟分泌柠檬酸。先存在的阴离子通道蛋白首先有助于苹果酸的分泌，而载体蛋白的合成似乎需要柠檬酸的排泄。有机酸浓度对铝的响应可以通过增强CS和PEPC活性来实现，但与有机酸代谢有关的其它酶的活性变化也是支持的。上述信息可能有助于进一步探索桉树耐铝相关基因。

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