桉树人工林的发展是木材市场的重要支撑，中国速生桉木材年产量超过木材总产量的1/3。桉树人工林主要营造在中国南方热带和亚热带地区，虽然这些气候区有利于桉树的生长，但在酸性土壤中交换性铝（Al³⁺）普遍存在，较高浓度的Al³⁺会产生铝毒胁迫，抑制根系伸长，导致植物对水分和养分的吸收不足。不同的桉树品种对Al³⁺的反应不同，某些品种表现出较强的耐铝性。目前，桉树耐铝反应的研究主要集中在不同的品种上，但是桉树已进入无性系管理阶段，已经培育了优良的桉树杂交无性系。在酸性土壤中推广种植耐铝品种和无性系是抵御铝毒最有效的途径之一。因此，速生桉杂交无性系的耐铝调控机制亟待研究。

广西大学林学院杨梅教授团队假设桉树无性系之间铝耐能力的差异源自Al³⁺在根尖的分布及其浓度对根尖形态、根亚细胞组分和大量营养元素含量等的影响。因此，选择耐铝无性系（尾巨桉Eucalyptus grandis×E. urophylla广林9号）和铝敏感无性系（尾叶桉Eucalyptus urophylla广林4号）为试验材料，探索Al³⁺含量在桉树幼苗根尖的分布，以及根尖细胞壁多糖含量和细胞程序性死亡特点。结果表明：虽然Al³⁺在2个供试的桉树无性系的根尖细胞壁中分布情况相似，但广林9号无性系对铝毒性的耐受性更强，广林4号更容易遭受铝胁迫的不良影响。造成2个无性系耐铝性能差异的原因可能是细胞壁多糖含量和果胶甲基酯酶活性较低造成根尖细胞壁中用作铝结合位点的羧基较少，从而导致广林9号中的铝排斥现象更加明显；2个桉树无性系在抵御“高铝-低磷”胁迫方面可能存在协同多效的作用，维持根系较高的氮和钾水平可能是有效缓解铝毒的重要机制。

注：图1a和1b表示未经铝处理的铝敏感G4样品；图1c和1d表示经过铝处理的铝敏感G4样品；图1e和1f表示未经铝处理的抗铝G9样品；图1g和1h表示经铝处理的耐铝G9样品；图1i-l表示使用FDA-PI对根尖细胞进行染色，并在荧光显微镜下观察。绿色荧光表示活细胞，红色荧光表示死细胞。（a、c、e、g、i-l）放大1000倍，（b、d、f、h）放大250倍。

图1 G4和G9在24h铝胁迫下根尖电镜扫描图和细胞程序性死亡程度

注：图中方块里的数字1表示完全正相关，-1表示完全负相关，0表示无相关性。CW（细胞壁），PCT（果胶），OGN（细胞器），CTP（细胞质），TS（总糖含量）。

图2铝胁迫下根尖亚细胞组分中Al³⁺浓度与PME活性、GA和TS含量以及N、P、K含量间的相关性

本研究可以为优良耐铝无性系的筛选与培育提供理论依据，并为揭示桉树耐铝机制做出了贡献。相关研究结果以“Effects of elevated aluminum concentration and distribution on root damage, cell wall polysaccharides, and nutrient uptake in different tolerant Eucalyptus clones”为题发表在《International Journal of Molecular Sciences》上（DOI: https://doi.org/10.3390/ijms232113438）。我院博士研究生李万年和博士后Saif Ullah为该论文的共同第一作者，杨梅教授和蒋维昕老师为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(31070560和31260176)，以及广西自然科学基金重点项目（2021GXNSFDA196003）的共同资助。