铝对黄瓜生长的毒性效应：从生理到分子水平的全面解析

为探究铝对黄瓜的毒性影响，研究发现铝在多层面产生负面效应，证实其抑制黄瓜生长。

　　铝（Al）毒性是限制植物生长的重要因素，而黄瓜（Cucumis sativus）对铝的吸收和转运机制尚未完全明晰。本研究旨在探究硫酸铝（Al₂(SO₄)₃）对黄瓜产生的植物毒性和基因毒性的程度。研究人员在霍格兰（Hoagland’s）溶液中设置了 4 种不同浓度的硫酸铝：0（未处理）、500、1000 和 1500 μM ，以此来研究其影响。遭受铝毒害的黄瓜生物量显著下降，根体积和根长减小，叶片上还出现了少量黄斑。此外，当铝浓度增加至 1000 μM 时，叶绿素含量随之降低。与未处理的黄瓜相比，处理后的黄瓜根系细胞膜完整性受损，地上部分和根系中的过氧化氢（H₂O₂）和丙二醛（MDA）含量增加。在地上部分样本中，当硫酸铝浓度为 1000 和 1500 μM 时，愈创木酚过氧化物酶（GPX）显著增加，而只有在铝浓度达到 1500 μM 时，过氧化氢酶（CAT）才显著增加。在根系样本中，所有铝浓度处理下，GPX 和 CAT 均显著增加。处理后的植株根尖高度积累并富集铝元素。硫酸铝处理后，抗氧化酶基因（CAT）、过氧化物酶（POX）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPOX）的转录积累增加，这与抗氧化活性增强相关。此外，随机扩增多态性 DNA（RAPD）分析表明，铝处理对黄瓜具有基因毒性。总体而言，该研究从生理、生化和分子水平证实了铝对黄瓜生长的负面影响。