Abstract Highbush blueberry (Vaccinium corymbosum L.) is an important crop well adapted to acid soils, but sensitive to Al3+ toxicity. Gypsum amendments are frequently used to reduce Al3+ toxicity in V. corymbosum. However, little is known about the physiological and metabolic responses to gypsum application in plants growing in the presence of Al3+ toxicity. Thus, we evaluated the mechanisms displayed by gypsum application at the metabolite levels in V. corymbosum cultivars growing under Al3+ toxicity. We characterized three cultivars (Brigitta, Legacy, and Bluegold) with different response mechanisms to Al3+ toxicity. Furthermore, four treatments were applied: (i) Acid substrate without Al (Control), (ii) Acid substrate + 1.4 g CaSO4 kg−1, (iii) Acid substrate + 0.9 g AlCl3 kg−1 and (iv) Acid substrate + 0.9 g AlCl3 kg−1 + 1.4 g CaSO4 kg−1. After ten days of treatment exposition, leaves, and roots were harvested for metabolite profiling analyses. Starch and amino acid concentrations in leaves and roots decreased in all cultivars growing under toxic Al3+ levels. However, gypsum amendment reduced Al concentration in leaves and roots, as well as increased Ca concentrations in leaves, and recovered amino acid and starch levels. In addition, metabolite profiling and multivariate analyses indicated that in roots, gamma-aminobutyric acid (GABA) might be a metabolite related to Al3+ toxicity. Taken together that gypsum amendment ameliorates the Al3+ toxicity, mainly in the cultivar Al-sensitive, Bluegold. The two Al-resistant cultivars (Legacy and Brigitta) showed distinct Al mechanisms (tolerance and exclusion, respectively).

中文翻译：

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Vaccinium corymbosum L. 品种对Al3+毒性和石膏改良剂的代谢反应

摘要 高丛蓝莓（Vaccinium corymbosum L.）是一种重要的作物，适应酸性土壤，但对Al3+毒性敏感。石膏修正剂常用于降低球藻中的 Al3+ 毒性。然而，对于在 Al3+ 毒性存在下生长的植物中施用石膏的生理和代谢反应知之甚少。因此，我们评估了在 Al3+ 毒性下生长的 V. corymbosum 栽培品种在代谢物水平上施用石膏所显示的机制。我们对三种对 Al3+ 毒性具有不同反应机制的品种（Brigitta、Legacy 和 Bluegold）进行了表征。此外，应用了四种处理方法：(i) 不含铝的酸性底物（对照），（ii）酸性底物 + 1.4 g CaSO4 kg-1，（iii）酸性底物 + 0.9 g AlCl3 kg-1 和（iv）酸性底物 + 0.9 g AlCl3 kg-1 + 1.4 g CaSO4 kg-1。处理暴露十天后，收获叶子和根以进行代谢物谱分析。在有毒 Al3+ 水平下生长的所有栽培品种中，叶片和根中的淀粉和氨基酸浓度均降低。然而，石膏改良剂降低了叶子和根中的铝浓度，增加了叶子中的钙浓度，并恢复了氨基酸和淀粉水平。此外，代谢物分析和多变量分析表明，在根中，γ-氨基丁酸 (GABA) 可能是与 Al3+ 毒性相关的代谢物。总而言之，石膏改良剂改善了 Al3+ 毒性，主要是在栽培品种 Al-sensitive Bluegold 中。两个耐铝品种（Legacy 和 Brigitta）显示出不同的铝机制（分别为耐受性和排斥性）。并收获根以进行代谢物分析。在有毒 Al3+ 水平下生长的所有栽培品种中，叶片和根中的淀粉和氨基酸浓度均降低。然而，石膏改良剂降低了叶子和根中的铝浓度，增加了叶子中的钙浓度，并恢复了氨基酸和淀粉水平。此外，代谢物分析和多变量分析表明，在根中，γ-氨基丁酸 (GABA) 可能是与 Al3+ 毒性相关的代谢物。总而言之，石膏改良剂改善了 Al3+ 毒性，主要是在栽培品种 Al-sensitive Bluegold 中。两个耐铝品种（Legacy 和 Brigitta）显示出不同的铝机制（分别为耐受性和排斥性）。并收获根以进行代谢物分析。在有毒 Al3+ 水平下生长的所有栽培品种中，叶片和根中的淀粉和氨基酸浓度均降低。然而，石膏改良剂降低了叶子和根中的铝浓度，增加了叶子中的钙浓度，并恢复了氨基酸和淀粉水平。此外，代谢物分析和多变量分析表明，在根中，γ-氨基丁酸 (GABA) 可能是与 Al3+ 毒性相关的代谢物。总而言之，石膏修正剂改善了 Al3+ 毒性，主要是在栽培品种 Al-sensitive Bluegold 中。两个耐铝品种（Legacy 和 Brigitta）显示出不同的铝机制（分别为耐受性和排斥性）。在有毒 Al3+ 水平下生长的所有栽培品种中，叶片和根中的淀粉和氨基酸浓度均降低。然而，石膏改良剂降低了叶子和根中的铝浓度，增加了叶子中的钙浓度，并恢复了氨基酸和淀粉水平。此外，代谢物分析和多变量分析表明，在根中，γ-氨基丁酸 (GABA) 可能是与 Al3+ 毒性相关的代谢物。总而言之，石膏改良剂改善了 Al3+ 毒性，主要是在栽培品种 Al-sensitive Bluegold 中。两个耐铝品种（Legacy 和 Brigitta）显示出不同的铝机制（分别为耐受性和排斥性）。在有毒 Al3+ 水平下生长的所有品种中，叶片和根中的淀粉和氨基酸浓度均降低。然而，石膏改良剂降低了叶子和根中的铝浓度，增加了叶子中的钙浓度，并恢复了氨基酸和淀粉水平。此外，代谢物分析和多变量分析表明，在根中，γ-氨基丁酸 (GABA) 可能是与 Al3+ 毒性相关的代谢物。总而言之，石膏修正剂改善了 Al3+ 毒性，主要是在栽培品种 Al-sensitive Bluegold 中。两个耐铝品种（Legacy 和 Brigitta）显示出不同的铝机制（分别为耐受性和排斥性）。并恢复氨基酸和淀粉水平。此外，代谢物分析和多变量分析表明，在根中，γ-氨基丁酸 (GABA) 可能是与 Al3+ 毒性相关的代谢物。总而言之，石膏修正剂改善了 Al3+ 毒性，主要是在栽培品种 Al-sensitive Bluegold 中。两个耐铝品种（Legacy 和 Brigitta）显示出不同的铝机制（分别为耐受性和排斥性）。并恢复氨基酸和淀粉水平。此外，代谢物分析和多变量分析表明，在根中，γ-氨基丁酸 (GABA) 可能是与 Al3+ 毒性相关的代谢物。总而言之，石膏改良剂改善了 Al3+ 毒性，主要是在栽培品种 Al-sensitive Bluegold 中。两个耐铝品种（Legacy 和 Brigitta）显示出不同的铝机制（分别为耐受性和排斥性）。