Effects of aluminum treatments on Cinnamomum camphora and Rhododendrom mucronatum seedlings

本研究主要是探討鋁處理對平戶杜鵑(Rhododendron mucronatum)和樟樹(Cinnamomum camphora)苗木根分泌物和根萃取液的影響。將苗木移植到裝珍珠石之盆栽進行試驗，以蒸餾水、0.5 mM AlCl3和1 mM AlCl3進行澆灌，模擬野外土壤酸化後，重金屬被釋放出來的環境。結果顯示，根淨生長量平戶杜鵑在添加1mM鋁處理有增加的趨勢；樟樹則是蒸餾水組會高於添加鋁處理。平戶杜鵑根萃取液主要以草酸、檸檬酸及磷酸為主。樟樹則是只有草酸和磷酸。平戶杜鵑的根部植體鋁鈣比雖大於1，但仍沒根生長衰退的徵兆，可能平戶杜鵑屬於鋁累積型的植物；樟樹的根部植體鋁鈣比雖小於1且淨生長量能夠不斷增加的原因，可能是因為樟樹根部含有多量的草酸，能夠分泌與鋁螯合。本試驗中平戶杜鵑和樟樹根分泌物皆有草酸和磷酸，其中平戶杜鵑根分泌磷酸，在試驗第一天起添加0.5 mM和1 mM鋁處理與蒸餾水組就有顯著差異，其值分別為蒸餾水的10 %和12 ％；而樟樹根分泌磷酸則是在第三天起添加0.5 mM和1 mM鋁處理與蒸餾水組才有顯著減少，為蒸餾水的8％。因此在面對鋁毒害時，推測兩種植物根部除了分泌草酸之外，相較於樟樹，平戶杜鵑能夠較早分泌磷酸來和鋁螯合，藉此降低鋁對根部的傷害。The objective of this study was to examine the effects of acid rain on root exudation and extraction of Rhododendron mucronatum and Cinnamomum camphora. We planted with seedlings in the pots with perlites and added to pour distilled water, 0.5 mM and 1 mM AlCl3. It was to simulate the heavy metal released when soil acidification. Rhododendron mucronatum and Cinnamomum camphora seedlings were choosed to compare what the response when they grew under different aluminum solution treatments. The net root growth of Rhododendron mucronatum increased in 1 mM AlCl3, but Cinnamomum camphora didn't. Rhododendron mucronatum released oxalic acid, citric acid and phosphate in the extractions. But, Cinnamomum camphora had only oxalic acid and phosphate in the extractions. Although the Al:Ca ratio in Rhododendron mucronatum was more than 1, but it still grew well. Rhododendron mucronatum may be Al-accumulattion plant. Both Rhododendron mucronatum and Cinnamomum camphora exudated oxalic acid and phosphate. Exudation of phosphate Rhododendron mucronatum's root significantly reduced in 0.5 mM and 1 mM AlCl3 in the first day (10% and 12%). Exudation of phosphate in Cinnamomum camphora's significantly reduced in 0.5 mM and 1 mM AlCl3 in the third day (8%). According to the concentration of aluminium in the solution, we concluded that Cinnamomum camphora and Rhododendron mucronatum exudated oxalic acid and phosphate to chelate aluminium by complex anion.摘要...…………………………………………………………………………………….i Absbract...………………………………………………………………………………..ii 目錄..…………….……………………………………………………………………...iv 表目錄..……….……………………………………………………………………..….vi 圖目錄...……….……………………………………………………………………….vii 一、前言…………………………………………………………………………………8 二、前人研究…………………………………………………………………………..10 （一）土壤酸化及鋁釋出……………………………………………..…………….10 （二）鋁處理對植物根部之影響……………………………….…………………10 （三）植物對抗鋁機制-有機酸分泌及功能………………………………………12 三、材料與方法…………………………………………………………………….…16 （一）供試苗木.……………………………………………………………………16 （二） 營養液成分………………………………………………………………….18 （三）試驗設計………………………...………....………………………………..18 （四）根部有機酸萃……………………………………………………………….18 （五）根分泌物收集………………………………………………………………..19 （六）植體分析-根與葉片………………………………………………………….19 （七）有機酸分析條件…………………………………………………………......20 （八）資料分析………………………………………………………………….....20 四、結果………………………………………………………………………………...21 （一）植體含水率…………………………………………………………………..21 （二）葉片鈣含量…………………………………………………………………..22 （三）葉片磷含量…………………………………………………………………..23 （四）根淨生長量…………………………………………………………………..24 （五）根部植體鋁鈣比………………………………..……….................................25 （六）植體萃取與根分泌分析……………………………………………………..26 1.根部萃取草酸……………………………………………………………..27 2.根部萃取檸檬酸…………………………….…………………………….28 3.根部萃取磷酸……………………………………………………………..29 4.根分泌草酸………………………………………………………………..30 5.根分泌磷酸………………………………………………………………..31 （七）植體含水率、根淨生長、根分泌和根萃取物相關性分析……………….32 五、討論………………………………………………………………………………..34 六、結語………………………………………………………………………………..39 七、參考文獻…………………………………………………………………………..40 八、附圖-試驗過程…………….………………………………………….………......48 九、附表-試驗原始數據……………………………………………..…………………..51 表目錄 表 1有關植物根分泌物有機酸之研究報告………………..….…………………….15 表 2離子層析儀之條件…………………………………………………….…………20 表 3添加不同濃度AlCl3試驗期間，平戶杜鵑根淨生長量(RNG)、根部萃取草酸(R-Oxalic)、根部萃取磷酸(R-PO4)、根部萃取檸檬酸(R-Citric)、根部植體鋁鈣比(Al/Ca)、根分泌草酸(E-Oxalic)及根分泌磷酸(E-PO4)、根部含水率(RM)、莖含水率(SM)以及葉含水率(LM)的皮爾森相關係數……………………….…………………………………………………….….32 表 4添加不同濃度AlCl3試驗期間，樟樹根淨生長量(RNG)、根部萃取草酸(R-Oxalic)、根部萃取磷酸(R-PO4)、根部植體鋁鈣比(Al/Ca)、根分泌草酸(E-Oxalic)及根分泌磷酸(E-PO4) 、根部含水率(RM)、莖含水率(SM)以及葉含水率(LM)的皮爾森相關係數……………………………...…………………33 附表1根淨生長原始數據……………………………………………………………..53 附表2根部鋁鈣比原始數據…………………………………………………………..54 附表3根部檸檬酸原始數據………………………………………………………….55 附表4根部草酸原始數據……………………………………………………………..56 附表5根部磷酸原始數據……………………………………………………………..57 附表6根分泌草酸原始數據…………………………………………………………..58 附表7 根分泌磷酸原始數據………………………………………………………….59 圖目錄 圖1 試驗流程圖………………………………………………………………………17 圖2 添加不同濃度AlCl3(a)平戶杜鵑根部(b)平戶杜鵑莖部(c)平戶杜鵑葉部和(d)樟樹根部(e)樟樹莖部(f)樟樹葉部試驗期間之含水率…………………………...21 圖3 添加不同濃度AlCl3(a)平戶杜鵑和(b)樟樹試驗期間之葉片鈣含量………......22 圖4 添加不同濃度AlCl3(a)平戶杜鵑和(b)樟樹試驗期間之葉片磷含量……….….23 圖5 添加不同濃度AlCl3(a)平戶杜鵑和(b)樟樹試驗期間之根淨生長量…………..24 圖6 添加不同濃度AlCl3試驗期間(a)平戶杜鵑和(b)樟樹之根部植體鋁鈣比……..25 圖7 有機酸和陰離子之(a)標準品與(b)樣本層析圖…………………….…………...26 圖8 添加不同濃度AlCl3試驗期間(a)平戶杜鵑和(b)樟樹之根部萃取草酸………..27 圖9 添加不同濃度AlCl3試驗期間(a)平戶杜鵑和(b)樟樹之根部萃取檸檬酸……..28 圖10添加不同濃度AlCl3試驗期間(a)平戶杜鵑和(b)樟樹之根部萃取磷酸………29 圖11添加不同濃度AlCl3試驗期間(a)平戶杜鵑和(b)樟樹之根分泌草酸…………30 圖12添加不同濃度AlCl3試驗期間(a)平戶杜鵑和(b)樟樹之根分泌磷酸…………31 附圖1平戶杜鵑(Rhododendron mucronatum)清洗根部後，全株照片……………...50 附圖2樟樹(Cinnamomum camphora)清洗後，全株照片……………………………50 附圖3利用清水將苗木的介質洗淨…………………………………………………..50 附圖4苗木介質洗淨擦乾後，全株秤重，並綁上蘭花牌編號……………………..50 附圖5試驗苗木全移至珍珠盆內之情形……………………………………………..51 附圖6試驗開始時，將苗木依照分組處理擺放……………………………………...51 附圖7從上面依照不同處理澆灌蒸餾水或AlCl3，從下方利用漏斗接取流經根部之淋洗液………………………………………………………………………...51 附圖8將收集之淋洗液通過陽離子樹脂(IR-120B)，以25 mL定量瓶定量………51 附圖9將新鮮根取5g剪碎，加入30 mL沸騰去離子水後，利用植體粉碎機打碎..52 附圖10新鮮根打碎後過濾至100 mL定量瓶內定量………………………………...5