鄰苯二甲酸對花生根系邊緣細(xì)胞發(fā)生的影響

張永平+喬永旭

摘要：采用不同濃度鄰苯二甲酸處理花生種子，研究花生發(fā)芽過程中露白率、根生長情況、根邊緣細(xì)胞的數(shù)量及黏膠層厚度。結(jié)果表明，中、低濃度鄰苯二甲酸處理對花生種子露白率及根長影響不大，高濃度鄰苯二甲酸處理抑制花生種子的露白率及根長；隨著鄰苯二甲酸濃度的增大，花生根邊緣細(xì)胞的數(shù)目增加；隨著培養(yǎng)時間的延長及鄰苯二甲酸濃度的增大，花生根邊緣細(xì)胞外側(cè)黏膠層厚度增加。

關(guān)鍵詞：鄰苯二甲酸；花生；根邊緣細(xì)胞；黏膠層

中圖分類號： S565.201文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2014）02-0076-02

收稿日期：2013-07-24

基金項目：河北省唐山市科技局項目（編號：11150203A-1）。

作者簡介：張永平（1978—），女，河北唐山人，博士，副教授，主要從事植物逆境生理生化研究。E-mail：zh-yongping@163.com。花生是我國主要的油料作物之一，近年來我國花生連作現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致花生產(chǎn)量及品質(zhì)大幅度下降，連作障礙已成為制約我國花生生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要因素?；ㄉB作障礙原因很多，自毒物質(zhì)是重要因素之一[1]。鄰苯二甲酸是花生根系分泌的一種重要的自毒物質(zhì)，鄰苯二甲酸濃度較高時能抑制花生種子的萌發(fā)[2]。根邊緣細(xì)胞（root border cells）是從作物根冠表皮游離出來并聚集在根尖周圍的一群不同于根冠細(xì)胞的特殊活細(xì)胞群。作物根系分泌釋放到土壤中的物質(zhì)首先作用于根冠外圍的根邊緣細(xì)胞，當(dāng)游離在根冠外圍的根邊緣細(xì)胞受到一些物質(zhì)如鋁離子作用時，就會通過自身降解死亡、增加黏膠分泌量來減輕有毒物質(zhì)對根冠的傷害[3]。筆者采用不同濃度鄰苯二甲酸處理花生種子，研究花生發(fā)芽過程中露白率、根生長情況、根邊緣細(xì)胞的數(shù)量及黏膠層厚度，探討鄰苯二甲酸對花生根邊緣細(xì)胞發(fā)生的影響，旨在為解決花生連作問題提供參考。

1材料與方法

1.1材料

供試花生品種為河北省唐山地區(qū)主栽品種8252，種子購自河北省唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院。挑選顆粒飽滿，無病斑、霉點、蟲害，大小整齊一致的花生種子，用0.5%NaClO溶液浸泡5 min，再用蒸餾水清洗5次，晾干。分別用不同濃度（006、0.6、6 mmol/L）的鄰苯二甲酸溶液浸種2 h，以蒸餾水處理作為對照，在培養(yǎng)皿中放入2層無菌濕紗布及1層濾紙，每皿放入10粒種子，種子上面再蓋1層濾紙，然后再滴加相應(yīng)濃度的鄰苯二甲酸溶液，溶液量以上層濾紙濕潤、傾斜時皿底無溶液聚合為宜。將種子置于（25±1） ℃保溫箱中培養(yǎng)，每處理3次重復(fù)。

1.2方法

分別測定培養(yǎng)12、24、36、48、60、72 h后的花生露白種子數(shù)及幼苗根長，每處理測量10株，取平均值。待花生根長至所需長度時，采用張永平的方法[4]測定花生邊緣細(xì)胞數(shù)目、活性及黏膠層厚度，至少取10個反映邊緣細(xì)胞黏膠層厚度的平均值。

2結(jié)果與分析

2.1鄰苯二甲酸對花生露白率的影響

由圖1可知，蒸餾水處理下的花生種子露白率明顯高于鄰苯二甲酸處理，說明鄰苯二甲酸溶液對花生種子露白起到了一定的抑制作用。除了培養(yǎng)24 h時6 mmol/L鄰苯二甲酸溶液對花生種子抑制作用較強(qiáng)外，其他各處理下花生種子露白率差別不大。

2.2鄰苯二甲酸對花生根長的影響

由圖2可知，當(dāng)花生根長小于15 mm時，根生長速度較快；當(dāng)花生根長大于15 mm時，根生長速度緩慢。0.06、0.6 mmol/L 鄰苯二甲酸溶液處理下的花生根長與蒸餾水處理下的花生根長沒有明顯差異；6 mmol/L鄰苯二甲酸處理下的花生根長比對照短，說明6 mmol/L鄰苯二甲酸對花生根長生長有抑制作用。由此可知，低濃度的鄰苯二甲酸對花生根長生長沒有抑制作用，高濃度的鄰苯二甲酸對花生根長生長有一定的抑制作用。

2.3鄰苯二甲酸對花生根系邊緣細(xì)胞數(shù)目的影響

從圖3可以看出，當(dāng)花生根長約5 mm時，根系邊緣細(xì)胞數(shù)目較多；待根長長至15 mm時，各鄰苯二甲酸濃度處理下花生根系邊緣細(xì)胞數(shù)目均達(dá)到最大值；當(dāng)花生根長大于 15 mm 時，花生根系邊緣細(xì)胞數(shù)目隨根長的增加而逐漸減少。

此外，相同根長下，花生根系邊緣細(xì)胞數(shù)目隨著鄰苯二甲酸濃度的增加而增多，0.06 mmg/L鄰苯二甲酸處理下的花生邊緣細(xì)胞數(shù)目與蒸餾水處理下花生邊緣細(xì)胞數(shù)目差異不明顯。

2.4鄰苯二甲酸對花生根系邊緣細(xì)胞活性的影響

由圖4可見，當(dāng)花生根長達(dá)15 mm時，各處理下花生根系邊緣細(xì)胞活性均最大。總體而言，隨著鄰苯二甲酸濃度的增大，花生根系邊緣細(xì)胞活性降低。

2.5鄰苯二甲酸對花生根系邊緣細(xì)胞黏膠層厚度的影響

由圖5可知，隨著培養(yǎng)時間的延長，花生根系邊緣細(xì)胞黏膠層厚度不斷增大。隨著鄰苯二甲酸溶液濃度的增加，花生根系邊緣細(xì)胞黏膠層厚度逐漸增加。

3結(jié)論與討論

酚酸類物質(zhì)作為自毒物質(zhì)可以增加細(xì)胞膜的透性，引起胞內(nèi)離子流失并抑制細(xì)胞對礦質(zhì)元素的吸收，阻礙作物生長[5-6]。本研究表明，中、低濃度鄰苯二甲酸處理對花生種子露白率及根長影響不大，高濃度鄰苯二甲酸處理抑制花生種子的露白率及根長。植物根系邊緣細(xì)胞產(chǎn)生的時間分為2種模式：一種是根系邊緣細(xì)胞幾乎與根尖同時出現(xiàn)，另一種是當(dāng)根系長到一定長度時邊緣細(xì)胞才出現(xiàn)[7]。本研究表明，當(dāng)花生根長約5 mm時，對照處理下花生根系邊緣細(xì)胞數(shù)量約 3 000個，說明花生根邊緣細(xì)胞的產(chǎn)生時間屬于第1種模式。與花生同科的豌豆根長約5 mm時才出現(xiàn)第1個根邊緣細(xì)胞，根長≥25 mm 時邊緣細(xì)胞數(shù)目達(dá)到4 000 個[8]，屬于后一種模式。作物邊緣細(xì)胞從根尖分離后，向外分泌一系列糖類、小分子蛋白、氨基酸、花色素苷、過氧化物酶、半乳糖苷酶等化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)包被在邊緣細(xì)胞的外側(cè)形成黏膠層，形成了根系的外圍環(huán)境，可暫時保證根尖及頂端分生區(qū)不受外界傷害[9-10]。本研究表明，隨著鄰苯二甲酸濃度的增大，花生根邊緣細(xì)胞的數(shù)目增加，隨著培養(yǎng)時間的延長及鄰苯二甲酸濃度的增大，花生根邊緣細(xì)胞外側(cè)黏膠層厚度增加，這可能是花生根對鄰苯二甲酸傷害的一種抗逆性反應(yīng)。大豆的邊緣細(xì)胞在鋁脅迫環(huán)境中也出現(xiàn)類似結(jié)果[11-12]，黃瓜受NaCl脅迫后也出現(xiàn)類似結(jié)果[13]。本研究表明，中、低濃度的鄰苯二甲酸對花生生長影響不大，高濃度的鄰苯二甲酸可對花生的根系造成一定傷害，影響其生長，花生根系邊緣細(xì)胞通過增加數(shù)目與黏液分泌量，保護(hù)根系健康生長。

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