Cu2+對(duì)“鄭巨1號(hào)”葡萄試管苗生長(zhǎng)的影響

王漢海 (濰坊學(xué)院生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東省高校生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濰坊 261061)

隨著對(duì)無(wú)公害栽培技術(shù)認(rèn)識(shí)的提高和推廣，銅制劑在農(nóng)業(yè)尤其是在防治果樹(shù)病害方面開(kāi)始逐漸引起人們的重視并且使用面積不斷擴(kuò)大［1］。Cu2+可使病原體的蛋白質(zhì)凝固而失去活性，對(duì)常見(jiàn)的真菌和細(xì)菌病害都有較好的防治作用，由于銅制劑有殘留期短、不易產(chǎn)生抗藥性等特點(diǎn)，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境比較安全，故在無(wú)公害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都提倡使用。在葡萄產(chǎn)業(yè)方面，使用波爾多液防治葡萄炭疽病、白腐病、黑痘病、霜霉病等已經(jīng)有130年的歷史，葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以說(shuō)與銅制劑的使用密不可分，但長(zhǎng)時(shí)間大劑量的使用銅制劑也會(huì)對(duì)土壤、果樹(shù)、果品等產(chǎn)生影響［2－3］，甚至影響人體健康。筆者選用在全國(guó)各地區(qū)種植較廣、抗性和適應(yīng)性較強(qiáng)的“鄭巨1號(hào)”作為試驗(yàn)材料，研究了不同濃度Cu2+對(duì)葡萄試管苗生長(zhǎng)的影響，旨在為葡萄園區(qū)合理使用銅制劑提供參考。

1 材料與方法

1．1 材料

1．1．1 試驗(yàn)植物?！班嵕?號(hào)”葡萄試管苗由濰坊學(xué)院組織培養(yǎng)研究室提供，篩選生長(zhǎng)一致無(wú)污染的試管苗50瓶，每瓶3棵，為保持試管苗的相對(duì)一致性，全部采用繼代苗，1葉1芽，莖段保持在1．5 cm左右。

1．1．2 試劑。CuSO4、丙酮由上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)。

1．1．3 培養(yǎng)基。GS培養(yǎng)基+0．5%瓊脂+2%蔗糖，調(diào)節(jié)pH為 5．8 ～6．0。

1．1．4 儀器。723型可見(jiàn)光分光光度計(jì)由上海光譜儀器有限公司生產(chǎn)。

1．2 方法

1．2．1 CuSO4濃度梯度的設(shè)置。向培養(yǎng)基中添加CuSO4使其濃度分別為 0、5、10、20、40 mg/L，其中 0 mg/L 為空白對(duì)照，5～40 mg/L為試驗(yàn)組，每組各10瓶30棵。

1．2．2 培養(yǎng)條件。為保證培養(yǎng)條件的可控性，培養(yǎng)瓶置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度為(28±1)℃，光照時(shí)間每天14 h，光照強(qiáng)度為3 000 lx。

1．2．3 檢測(cè)方法。培養(yǎng)過(guò)程中隨時(shí)觀察試管苗生長(zhǎng)情況，剔除污染苗，記錄不同時(shí)間段試管苗葉片數(shù)目、葉片顏色變化、生根數(shù)目及長(zhǎng)度等;培養(yǎng)30 d后測(cè)定試管苗高度，統(tǒng)計(jì)葉片數(shù)量，測(cè)定試管苗根數(shù)、根長(zhǎng)，取樣測(cè)定葉綠素含量。葉綠素含量測(cè)定方法:稱取各組葡萄試管苗葉片0．5 g，剪碎后置于研缽中，加入5 ml 80%丙酮、少許CaCO3和石英砂，研磨成勻漿，用漏斗過(guò)濾并定容到50 ml容量瓶中，在723A型分光光度計(jì)分別測(cè)定663和645 nm波長(zhǎng)下的吸光度。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同濃度Cu2+對(duì)“鄭巨1號(hào)”葡萄試管苗株高、生根數(shù)和葉片數(shù)的影響 與空白對(duì)照組比較，5和10 mg/L Cu2+處理組在株高、生根數(shù)目和葉片數(shù)3個(gè)方面差異不顯著，而20和40 mg/L組差異極顯著(P＜0．01)，尤其是40 mg/L濃度組，植株生長(zhǎng)矮小，葉片數(shù)少且面積小，葉片邊緣也變淺變黃，甚至出現(xiàn)明顯黃褐斑且邊緣卷曲;高濃度Cu2+對(duì)試管苗根系的生長(zhǎng)影響最明顯，其特點(diǎn)是生根數(shù)少而短，側(cè)根少，根基部出現(xiàn)團(tuán)塊狀松散白色或淺紅色愈傷組織，根脆性大且易與植株脫離。

2．2 不同濃度Cu2+對(duì)“鄭巨1號(hào)”葡萄試管苗葉綠素含量的影響 由表1可知，5 mg/L Cu2+處理組葉綠素a和b及總色素的含量與空白對(duì)照組大體一致，隨著Cu2+濃度的升高，3個(gè)參數(shù)的數(shù)值逐步降低。

表1 不同濃度Cu2+對(duì)“鄭巨1號(hào)”葡萄試管苗生長(zhǎng)的影響

3 討論

葡萄是我國(guó)的主要水果之一，針對(duì)葡萄抗性的研究主要集中在抗病蟲(chóng)害尤其是抗病毒的領(lǐng)域，利用組織培養(yǎng)方法進(jìn)行葡萄脫毒快繁可提高果品的品質(zhì);有關(guān)生境脅迫對(duì)葡萄生長(zhǎng)影響的研究較少［4］。該試驗(yàn)通過(guò)觀測(cè)不同濃度的Cu2+處理對(duì)“鄭巨1號(hào)”葡萄試管苗幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)和生理指標(biāo)的影響，發(fā)現(xiàn)在5 mg/L Cu2+脅迫處理下試管苗各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)與對(duì)照組相比無(wú)明顯差異，進(jìn)一步證明Cu2+作為植物生長(zhǎng)必需的微量元素，對(duì)維持植物正常的新陳代謝具有重要意義。但當(dāng)Cu2+濃度升高后，過(guò)量的Cu2+進(jìn)入植株可損傷植物細(xì)胞膜以及細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)，影響植物細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而影響到植物的光合作用及新陳代謝等正常的生理代謝［5］。

通過(guò)分析試管苗生長(zhǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)可以看出，當(dāng)Cu2+濃度高于10 mg/L時(shí)，各項(xiàng)參數(shù)均下降，除污染的試管苗外，各組試管苗無(wú)死亡現(xiàn)象，但40 mg/L組試管苗在14 d左右停止生長(zhǎng)，形成“小老苗”現(xiàn)象，葉片少且與空白對(duì)照組比較面積明顯變小，植株部分褐化，生根數(shù)目少且短，根基部形成塊狀的松軟愈傷組織，根脆性大，非常容易與植株分離，10 mg/L濃度組和20 mg/L濃度組也出現(xiàn)上述現(xiàn)象，但癥狀相對(duì)較輕。Cu2+對(duì)植株的危害首先出現(xiàn)在根部且抑制作用明顯，可能是由于Cu2+首先被根吸收，這與管虹［6］的試驗(yàn)結(jié)果相似，但從Cu2+對(duì)試管苗生長(zhǎng)的影響看，各項(xiàng)指標(biāo)包括對(duì)葉綠素含量的影響均優(yōu)于其結(jié)果，原因可能與選取的試材及培養(yǎng)的條件有關(guān)，該試驗(yàn)采用的“鄭巨1號(hào)”葡萄抗性和適應(yīng)性較強(qiáng)，試驗(yàn)時(shí)的光照強(qiáng)度大、光照時(shí)間長(zhǎng)。根部大量松散愈傷組織的出現(xiàn)未見(jiàn)于以前的研究，這可能是受到銅傷害時(shí)植物的應(yīng)激性保護(hù)機(jī)制。

高濃度的Cu2+可阻礙植物細(xì)胞正常的生長(zhǎng)代謝，這主要是通過(guò)損傷細(xì)胞器的膜系統(tǒng)(包括葉綠體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等)、擾亂植物體內(nèi)的離子穩(wěn)態(tài)、改變DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程等機(jī)制完成的。隨著現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，大量的Cu2+以不同的形式進(jìn)入生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而影響人體健康;而葡萄作為銅制劑使用最多的植物之一，葡萄園區(qū)表層土的銅含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他耕作區(qū)，因此，研究Cu2+對(duì)葡萄苗生長(zhǎng)的影響對(duì)于指導(dǎo)葡萄的種植以及在葡萄園區(qū)合理使用銅制劑具有指導(dǎo)意義。

［1］隆旺夫．銅制劑在果樹(shù)上的使用［J］．柑桔與亞熱帶果樹(shù)信息，2004(4):41．

［2］張鐵錚，劉樹(shù)慶，楊志新．張家口葡萄產(chǎn)區(qū)土壤中微量元素空間變異性及對(duì)葡萄品質(zhì)影響［J］．北方園藝，2010(4):15－19．

［3］郭修武，李坤，郭印山，等．不同種植年限葡萄園根區(qū)土壤養(yǎng)分變化及對(duì)再植葡萄生長(zhǎng)的影響［J］．中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010(3):477－481．

［4］趙秀梅，張劍俠，王躍進(jìn)．葡萄組培苗耐鹽性研究［J］．果樹(shù)學(xué)報(bào)，2005，22(3):202 －206，304．

［5］常紅巖，孫百曄，劉春生．植物銅素毒害研究進(jìn)展［J］．山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2000，31(2):227 －230．

［6］管虹．銅離子對(duì)葡萄試管苗的毒害機(jī)理研究［J］．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009(21):61 －62．