铁是植物中必需的微量营养素,在植物的生长发育中起着重要作用。虽然地壳中的铁含量非常丰富,但主要以过氧化物的形式存在,很难被吸收和利用,因此缺铁现象普遍存在于植物的生长发育过程中。苹果(Malus domestica)作为我国的主要水果,在栽培过程中经常施用大量肥料,造成土壤板结,盐渍化等现象,久而久之就会阻碍苹果铁营养的吸收和利用。因此研究果树的营养环境与铁素的吸收和利用的关系对果实产量和品质的提高有至关重要的作用。铁和磷的拮抗作用在很大程度上影响了铁的有效利用。尽管缺乏磷有助于在铁充足的条件下提高铁的有效性,但控制这种现象的潜在生理机制仍不清楚。另外,激素调节作为植物生长发育的关键因素,广泛参与植物的各种胁迫反应,包括铁缺乏反应。之前的研究表明铁蛋白的积累与脱落酸(ABA)的积累相平行,ABA在拟南芥中参与了铁的转运和再利用,但是在苹果中的作用机制尚不清楚。本研究以平邑甜茶为实验材料,在苹果根际分别采用不同浓度的磷酸盐(Pi)和ABA进行处理,在探究激素和营养元素在苹果响应铁缺乏的生理机制研究方面取得以下结果:1.磷调控苹果酸和柠檬酸介导的铁的吸收与利用在这项研究中,我们发现低磷处理减轻了苹果中的铁缺乏表型。此外,低磷(0,0.125和0.5 mM磷)处理增加了根际中的铁螯合还原酶(FCR)活性,促进了质子外泌,并增加了根和地上部的铁含量,提高铁的有效利用。相反,高磷(5 mM磷)处理抑制了上述过程。在低磷条件下,无论铁充足还是缺乏,苹果根中苹果酸和柠檬酸盐的渗出都会发生。另外,用0.5 mM苹果酸和柠檬酸盐处理可有效缓解铁和磷缺乏症。综上所述,适当降低磷供应有助于降低铁磷的拮抗作用并促进有机酸的渗出从而增强铁的吸收。2.ABA促进铁的转运在铁缺乏条件下,内源ABA在苹果根中快速积累,外施低浓度(5μM)的ABA可以增加地上部的铁含量,但根部无明显变化。后续的实验表明ABA提高了木质部汁液的铁含量,证明ABA参与了铁的运输。有趣的是,在缺铁条件下,外源ABA不仅显著减轻了新叶的萎黄病,而且还缓解了铁缺乏条件下根系生长的压力。综上,我们的研究表明外施5μM的外源ABA可以有效地调节苹果根和地上部中铁的分布。