銅脅迫對燕麥種子萌發(fā)的影響

摘 要：以西昌市巴汝鄉(xiāng)牧民自留燕麥種子為材料，采用溶液培養(yǎng)法，研究銅對燕麥種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明：在銅脅迫下，燕麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢隨著銅濃度的增加表現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢，并且在50mg/L時達到最高，促進種子的萌發(fā)，同時銅也影響種子萌發(fā)時根芽中CAT的活性及MDA的含量。

關(guān)鍵詞：燕麥；銅；種子萌發(fā)；MDA；CAT

中圖分類號 S512.6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）21-15-02

銅是植物正常生長所必需的微量元素，是某些氧化酶的組成部分，并且銅又存在于葉綠體的質(zhì)體藍素中，而質(zhì)體藍素是光合作用電子傳遞體系的一員[1]，如果缺乏將影響植物生長發(fā)育過程的代謝反應(yīng)，但環(huán)境中銅過量亦會對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生傷害。有關(guān)銅污染對植物危害的問題已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注。本文研究了不同濃度的Cu2+對燕麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢以及萌發(fā)時根芽CAT活性、MDA含量的影響，以期為研究重金屬銅脅迫對燕麥種子萌發(fā)的影響提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 以西昌市巴汝鄉(xiāng)牧民自留燕麥種子為材料。

1.2 方法

1.2.1 實驗設(shè)計 用CuSO4·5H2O配成濃度分別為20、50、80、110、140、170、200mg/L的銅溶液，以去離子水為對照。選取飽滿程度一致的燕麥種子，用0.1%HgCl2表面消毒5min，用去離子水沖洗種子數(shù)次，用吸水紙吸干種子表面的水，將種子放入鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中（每皿50粒），每天定量加入相應(yīng)濃度的銅溶液，以保持培養(yǎng)皿處理濃度的穩(wěn)定。

1.2.2 測定指標與方法

發(fā)芽率（%）GR=（N0/N）×100 （1）

式（1）中，N0為發(fā)芽終期全部發(fā)芽的種子數(shù)；N為供試種子數(shù)。

發(fā)芽勢（%）GE=（N4/N）×100 （2）

式（2）中，N4為種子發(fā)芽第4d的正常種子發(fā)芽數(shù)；N為供試種子數(shù)。

CAT活性的測定采用碘量法測定[2-3]。MDA含量的測定用TBA法測定[2-3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 銅脅迫對燕麥種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響 由圖1、圖2可知，在銅脅迫下燕麥種子7d的累積發(fā)芽率及發(fā)芽勢均呈波狀變化，不同濃度的銅脅迫對燕麥種子的發(fā)芽率及發(fā)芽勢均有一定的影響。在低濃度下，發(fā)芽率和發(fā)芽勢均呈現(xiàn)上升趨勢，銅處理濃度為50mg/L時，發(fā)芽率和發(fā)芽勢均最高，都為97.8%。隨著銅處理濃度的增大，發(fā)芽率、發(fā)芽勢逐漸下降，且發(fā)芽率、發(fā)芽勢均低于對照。

圖1 銅脅迫對燕麥種子發(fā)芽率的影響

圖2 銅脅迫對燕麥種子發(fā)芽勢的影響

2.2 銅脅迫對燕麥種子萌發(fā)時CAT活性的影響 由圖3可以看出：銅濃度對種子萌發(fā)7d后的根芽中過氧化氫酶（CAT）的活性具有一定的影響，從試驗結(jié)果來看，不同濃度的銅處理，酶的活性表現(xiàn)出不同的變化。所有脅迫都可以誘導(dǎo)CAT、SOD活性的增加，有效清除自由基，使膜的穩(wěn)定性增加[4]。CAT作為一種自由基的清除劑，對銅脅迫產(chǎn)生的膜的傷害有一定的緩解及解除作用，故在高濃度時（170mg/L）表現(xiàn)出活性較高。

圖3 銅脅迫對燕麥種子萌發(fā)時CAT活性的影響

2.3 銅脅迫對燕麥種子萌發(fā)時MDA含量的影響 丙二醛（MDA）含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度。植物器官衰老或遭受逆境脅迫時，自由基堆積，導(dǎo)致膜脂過氧化水平增高，膜脂過氧化作用的最終分解產(chǎn)物MDA含量增加，膜脂成分改變，不飽和指數(shù)下降，膜的相對透性增加，膜結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，從而引起一系列的生理代謝變化[4]。由圖4可知，在銅脅迫下燕麥種子萌發(fā)時根芽MDA含量隨銅濃度的增加而增加，隨著脅迫程度的加強，膜遭受到的傷害亦越大。

圖4 銅脅迫對燕麥種子萌發(fā)時MDA含量的影響

3 結(jié)論與討論

銅是植物正常生長所必需的微量元素，同時又是一種重金屬，過量的銅會對植物體造成傷害。在銅脅迫下，燕麥種子萌發(fā)時根芽MDA含量隨銅濃度的增加而增加，隨著脅迫程度的加強，膜遭受到的傷害亦越大，而CAT作為一種自由基的清除劑，對銅脅迫產(chǎn)生的膜的傷害有一定的緩解及解除作用，故在高濃度時（170mg/L）表現(xiàn)出活性較高；低濃度的銅對種子萌發(fā)具有一定的促進作用，高濃度的銅降低燕麥種子的發(fā)芽率，在銅處理濃度為50mg/L時，燕麥種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢均最高，這一結(jié)果與鄭愛珍、宋唯對黃瓜、玉米的研究一致[5]。有研究表明，重金屬對種子的萌發(fā)具有雙重效應(yīng)，即在低濃度時表現(xiàn)出促進效應(yīng)，在高濃度時表現(xiàn)出抑制效應(yīng)[6-8]。在本研究中，不同濃度的銅對燕麥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢的影響不同，總體規(guī)律是隨著銅濃度的增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢呈先升后降的波狀變化趨勢，其中50mg/L的銅對燕麥種子的萌發(fā)具有促進作用。

參考文獻

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[8]金進，葉亞新，李丹.重金屬銅對玉米的影響[J].玉米科學(xué)，2006，14（3）： 83-86. （責(zé)編：施婷婷）