不同質(zhì)量濃度的LiCl對(duì)蠶豆種子萌發(fā)的影響

漆愛紅,李三相

（1.天水師范學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院,甘肅天水741000；2.天水師范學(xué)院生物工程與技術(shù)學(xué)院,甘肅天水741000）

不同質(zhì)量濃度的LiCl對(duì)蠶豆種子萌發(fā)的影響

漆愛紅1,李三相2

（1.天水師范學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院,甘肅天水741000；2.天水師范學(xué)院生物工程與技術(shù)學(xué)院,甘肅天水741000）

用不同質(zhì)量濃度LiCl處理蠶豆種子,研究鋰離子對(duì)蠶豆種子萌發(fā)的影響.結(jié)果表明：低質(zhì)量濃度的LiC（l0至80 mg/L）對(duì)蠶豆的萌發(fā)具有促進(jìn)作用,LiCl質(zhì)量濃度為80 mg/L時(shí)對(duì)蠶豆的促進(jìn)作用最大,與對(duì)照相比,發(fā)芽率增加了78%,芽長增加了66.7%,MDA含量降低了37%,脯氨酸含量降低了78%,POD活性增加了55%.高質(zhì)量濃度的LiC（l80至280 mg/L）抑制蠶豆種子的萌發(fā),LiCl質(zhì)量濃度為280 mg/L時(shí),與對(duì)照相比較,發(fā)芽率降低了18%,芽長減少了77%,MDA含量升高了40%,脯氨酸含量增加了79%,POD活性降低了44%,抑制作用隨LiCl質(zhì)量濃度的升高而增強(qiáng).

蠶豆；脯氨酸；丙二醛；過氧化物酶；種子萌發(fā)；鋰離子

蠶豆是世界上栽培面積較大的一年生草本或多年生攀緣本豆類植物.它根系發(fā)達(dá),主根入土深度可達(dá)2 m,故很耐旱；固氮能力極強(qiáng),每公頃可固氮50 kg；其莖葉是優(yōu)良的飼料原料.因它有極耐旱的特點(diǎn),對(duì)于我國西北、西南和其他廣大干旱、半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1].蠶豆還含有豐富的營養(yǎng)成分.蠶豆中含有調(diào)節(jié)大腦和神經(jīng)組織的重要成分鈣、鋅、錳、磷脂等,并含有豐富的膽石堿,有增強(qiáng)記憶力的健腦作用[2-3].

鋰是自然界中非?；顫姷膲A金屬元素,廣泛應(yīng)用于電池、陶瓷、玻璃、潤滑劑、制冷液、核工業(yè)以及光電等行業(yè).隨著電腦、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)電動(dòng)工具等電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展,電池行業(yè)已經(jīng)成為鋰最大的消費(fèi)領(lǐng)域.鋰離子電池是較為常用的一種二次電池（充電電池）,人們多誤認(rèn)為其為綠色電池,對(duì)廢棄的鋰離子電池沒有很好地回收,造成了環(huán)境、土壤的污染,并間接污染到農(nóng)作物,影響人們的身體健康.由于廢電池污染不像垃圾污染、空氣污染和水污染那樣可以直觀地感受到,具有很大的隱蔽性,所以一直沒有得到應(yīng)有的重視.目前,我國已經(jīng)成為電池的生產(chǎn)和消費(fèi)大國,廢電池污染是迫切需要解決的一個(gè)重大問題[4].本試驗(yàn)研究不同質(zhì)量濃度的鋰離子對(duì)蠶豆種子萌發(fā)的影響,以期為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供相關(guān)數(shù)據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

蠶豆種子為市售產(chǎn)品；所有化學(xué)試劑均為無機(jī)分析純,購于Sigma公司.

723C可見光分光光度計(jì)（上海欣茂儀器有限公司制造）；TG16-W微量高速離心機(jī)（長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司）.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 發(fā)芽試驗(yàn)配制質(zhì)量濃度分別為0、40、80、120、160、200、240、280 mg/L的LiCl溶液.挑選大小相同、籽粒飽滿且嫩綠的蠶豆種子若干,用不同質(zhì)量濃度的LiCl溶液分別浸泡30粒蠶豆種子12 h.取潔凈的培養(yǎng)皿,分別鋪上3層紗布,每個(gè)處理取15粒浸泡過的蠶豆種子,置于培養(yǎng)皿中并用對(duì)應(yīng)質(zhì)量濃度的LiCl溶液培養(yǎng),以0 mg/L質(zhì)量濃度處理作為對(duì)照組.共5個(gè)重復(fù).此后每天早晚有規(guī)律地加入對(duì)應(yīng)的LiCl溶液,培養(yǎng)時(shí)間為10 d.每天觀察記錄種子的發(fā)芽數(shù),到第10天記錄發(fā)芽種子的芽長[5-6].

1.2.2 生理指標(biāo)的測(cè)定丙二醛（MDA）含量的測(cè)定、過氧化物酶（POD）活性的測(cè)定和脯氨酸含量的測(cè)定采用張志良等的方法[7].

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量濃度的LiCl對(duì)蠶豆種子發(fā)芽率的影響

不同質(zhì)量濃度的LiCl處理后蠶豆種子的發(fā)芽率見圖1.

圖1 不同質(zhì)量濃度的LiCl處理后蠶豆種子的發(fā)芽率Fig.1 The germination percentage of broad bean seeds treated with different concentration LiCl

由圖1可知,隨著LiCl質(zhì)量濃度的不斷增加,蠶豆種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì).質(zhì)量濃度為40、80、120 mg/L的LiCl對(duì)蠶豆種子的萌發(fā)有明顯的促進(jìn)作用,80 mg/L質(zhì)量濃度時(shí)達(dá)到最大值87%；質(zhì)量濃度超過80 mg/L之后,蠶豆種子的發(fā)芽率隨LiCl質(zhì)量濃度的升高而降低,用400 mg/L質(zhì)量濃度的LiCl處理時(shí),發(fā)芽率僅為7%.這可能是由于鋰離子在蠶豆種子萌發(fā)的初期開始發(fā)揮作用,并且低質(zhì)量濃度的鋰離子溶液能促進(jìn)細(xì)胞膜的通透性,促進(jìn)種子對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,高質(zhì)量濃度處理時(shí),使得種子細(xì)胞膜脹破,發(fā)芽率降低[8].

2.2 不同質(zhì)量濃度的LiCl對(duì)蠶豆種子芽長的影響

不同質(zhì)量濃度的LiCl對(duì)蠶豆種子芽長的影響見圖2.

圖2 不同質(zhì)量濃度的LiCl處理時(shí)蠶豆的芽長Fig.2 The height of broad bean seeds treated with different concentration LiCl

由圖2可知,隨著LiCl質(zhì)量濃度的不斷增加,蠶豆種子的芽長呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì).在0至80 mg/L的低質(zhì)量濃度范圍內(nèi),蠶豆種子的芽長隨LiCl質(zhì)量濃度的升高而增大,80 mg/L質(zhì)量濃度時(shí)達(dá)到最大值6 cm；在80至400 mg/L的高質(zhì)量濃度范圍內(nèi),蠶豆種子的芽長隨LiCl質(zhì)量濃度的升高而逐漸降低,LiCl質(zhì)量濃度為400 mg/L時(shí),芽長僅為0.8 cm,與對(duì)照組相比降低了77%.

2.3 不同質(zhì)量濃度的LiCl處理對(duì)蠶豆種子萌發(fā)過程中MDA含量的影響

植物器官在逆境條件下或衰老時(shí),往往發(fā)生膜脂過氧化作用,MDA是其產(chǎn)物之一,一般將其作為膜脂過氧化指標(biāo),用于表示細(xì)胞膜脂過氧化程度和植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱[9-10].LiCl處理對(duì)蠶豆種子萌發(fā)過程中MDA含量的影響見圖3.

圖3 不同質(zhì)量濃度的LiCl處理對(duì)蠶豆萌發(fā)過程中MDA含量的影響Fig.3 Effect of different concentration LiCl on MDA content of broad bean seeds

由圖3可知,隨著LiCl質(zhì)量濃度的增加,蠶豆種子中MDA的含量呈現(xiàn)出先減后增的趨勢(shì).在0至80mg/L的低質(zhì)量濃度范圍內(nèi),種子在萌發(fā)的過程中細(xì)胞內(nèi)的MDA含量隨LiCl質(zhì)量濃度的增加而逐漸減少, LiCl質(zhì)量濃度為80 mg/L時(shí),MDA含量最低,與對(duì)照組相比降低37%；在80至400 mg/L的高質(zhì)量濃度范圍內(nèi),細(xì)胞內(nèi)MDA含量隨LiCl質(zhì)量濃度的增加而逐漸上升,LiCl質(zhì)量濃度為280 mg/L時(shí)達(dá)到最大值,與對(duì)照組相比,增加了45%；LiCl質(zhì)量濃度為160 mg/L時(shí),細(xì)胞內(nèi)MDA含量高于對(duì)照組,即從160 mg/L時(shí),高質(zhì)量濃度的LiCl抑制蠶豆種子的萌發(fā),萌發(fā)過程中,膜脂過氧化程度越來越高.

2.4 不同質(zhì)量濃度的LiCl對(duì)蠶豆種子萌發(fā)過程中POD活性的影響

過氧化物酶（POD）為植物內(nèi)源自由基消除劑,屬于保護(hù)酶系統(tǒng).逆境中植物POD活性增強(qiáng)或保持較高水平,使生物自由基維持在一個(gè)較低的水平,從而防止自由基傷害[11].植物體內(nèi)的POD與呼吸作用、光合作用及生長素的氧化等都有密切關(guān)系,在植物生長發(fā)育過程中,它的活性不斷發(fā)生變化,因此測(cè)量這種酶,可以反映某一時(shí)期植物體內(nèi)代謝的變化和生長活力等情況[12].蠶豆種子萌發(fā)過程中,萌發(fā)的狀況與種子內(nèi)的過氧化物酶的活性呈正相關(guān).LiCl處理對(duì)蠶豆種子萌發(fā)過程中POD活性的影響見圖4.

圖4 不同質(zhì)量濃度的LiCl處理對(duì)蠶豆萌發(fā)過程中POD活性的影響Fig.4 Effect of different concentration LiCl on POD activity of broad bean seeds

由圖4可知,隨著LiCl質(zhì)量濃度的增加,種子內(nèi)POD的活性呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì),LiCl質(zhì)量濃度為80 mg/L時(shí),POD活性值達(dá)到最大,與對(duì)照相比較,POD活性增加了55%,對(duì)種子萌發(fā)的促進(jìn)作用最大.LiCl質(zhì)量濃度超過80 mg/L后,POD活性逐漸降低,在LiCl質(zhì)量濃度為280 mg/L時(shí)達(dá)到最低值,與對(duì)照相比較,POD活性降低了44%.

2.5 不同質(zhì)量濃度的LiCl對(duì)蠶豆萌發(fā)過程中脯氨酸含量的影響

在正常條件下,植物游離脯氨酸含量很低,但遇到干旱、低溫、鹽堿等逆境時(shí),植物體內(nèi)便會(huì)積累脯氨酸,并且積累的多少與植物的抗逆性有關(guān).脯氨酸可以通過防止細(xì)胞質(zhì)膜損傷,保護(hù)多核糖體的正常功能以及保護(hù)酶的活性來減少各種逆境對(duì)植物的傷害[12].脯氨酸不僅是植物細(xì)胞氧化還原信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的重要分子之一,也是一種有效的活性氧螯合劑,所有植物在遇到不良環(huán)境時(shí)都可以產(chǎn)生活性氧,而脯氨酸可以激發(fā)植物體內(nèi)過氧化氫酶、超氧化物酶以及多酷氧化酶的活性[13].因此,脯氨酸含量的高低可作為植物抗逆性的一項(xiàng)生化指標(biāo).LiCl處理對(duì)蠶豆萌發(fā)過程中脯氨酸含量的影響見圖5.

圖5 不同質(zhì)量濃度的LiCl處理對(duì)蠶豆萌發(fā)過程中脯氨酸含量的影響Fig.5 Effect of different concentration LiCl on proline content of broad bean seeds

由圖5可知,隨著LiCl質(zhì)量濃度的增加,脯氨酸含量呈現(xiàn)出先遞減再增加的趨勢(shì).LiCl質(zhì)量濃度為80 mg/L時(shí)達(dá)到最低值,與對(duì)照組相比,降低了78%；LiCl質(zhì)量濃度在80至280 mg/L范圍內(nèi),MDA含量隨LiCl質(zhì)量濃度的增加逐漸升高,280 mg/L達(dá)到最大值,對(duì)照相比較,MDA含量增加了79%.

3 結(jié)論與討論

鋰屬于微量元素,也是植物正常生長所必需的元素,過多過少都會(huì)影響植物的生長.在本試驗(yàn)中,LiCl質(zhì)量濃度低于80 mg/L時(shí),對(duì)蠶豆種子的萌發(fā)有促進(jìn)作用,并隨著LiCl質(zhì)量濃度的增加促進(jìn)效果越明顯；LiCl質(zhì)量濃度在80至280 mg/L范圍內(nèi)時(shí),對(duì)蠶豆種子的萌發(fā)具有抑制作用,且抑制作用隨LiCl質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)；LiCl質(zhì)量濃度為80 mg/L時(shí)對(duì)蠶豆的促進(jìn)作用最大,此時(shí)發(fā)芽率最高,芽長最長.

種子的萌發(fā)需要良好的外部環(huán)境,適宜的光照、溫度使得萌發(fā)時(shí)種子的細(xì)胞處于一種良好的環(huán)境中,細(xì)胞保持完整性,細(xì)胞酶的活性、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的含量保持穩(wěn)定.種子萌發(fā)時(shí),MDA的含量、POD的活性、脯氨酸的含量是檢測(cè)種子萌發(fā)狀況的指標(biāo).其中POD活性的大小與蠶豆萌發(fā)呈正相關(guān),MDA和脯氨酸的含量與蠶豆的萌發(fā)呈負(fù)相關(guān).本研究中,LiCl質(zhì)量濃度在0至160 mg/L范圍內(nèi)時(shí)都對(duì)蠶豆種子的萌發(fā)具有一定的促進(jìn)作用.當(dāng)LiCl質(zhì)量濃度為80 mg/L時(shí),促進(jìn)作用最大,這是因?yàn)榈唾|(zhì)量濃度的鋰離子對(duì)蠶豆萌發(fā)的細(xì)胞具有修復(fù)作用,緩解了細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的過氧化作用,能夠保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,酶系統(tǒng)得以正常地發(fā)揮作用,為種子萌發(fā)過程產(chǎn)生新生的細(xì)胞和組織提供所需的能量[14].但當(dāng)鋰離子質(zhì)量濃度達(dá)到160 mg/L之后,對(duì)蠶豆種子萌發(fā)的抑制作用越來越大,高質(zhì)量濃度的LiCl使種子處于一種逆境,為應(yīng)對(duì)這種逆境,POD活性會(huì)降低,反饋調(diào)節(jié)使膜脂過氧化作用減慢,MDA、脯氨酸的含量會(huì)增加,并且和自由基作用,產(chǎn)生對(duì)植物沒有傷害的物質(zhì),幫助植物度過逆境[15].可見,不同質(zhì)量濃度的鋰離子對(duì)蠶豆種子的萌發(fā)產(chǎn)生的影響不同.

[1]楊俊品,羅菊枝.中國蠶豌豆育種進(jìn)展[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),1996,9（S1）：142-146.

[2]夏明忠.蠶豆菜用栽培及加工利用[M].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社,2006：49.

[3]趙娜,繆亞梅,陳滿峰,等.蠶豆耐鹽性的研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43（18）：20-21,40.

[4]梁穎生.淺談廢電池的處理與綜合利用[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2015（6）：11.

[5]李金霞,宋志蕾,張志鵬.重金屬鋅脅迫對(duì)小扁豆種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43（26）：1-3.

[6]楊柳青,王宇飛,肖華,等.鎘對(duì)蕎麥種子萌發(fā)的影響[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2015,30（4）：314-316.

[7]張志良,瞿偉菁.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].3版.北京：高等教育出版社,2003.

[8]武維華.植物生理學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社,2003.

[9]王蕾,鄭成,樸世領(lǐng),等.干旱脅迫下不同烤煙品種抗氧化酶活性及葉綠素含量變化[J].延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào),2015,37（2）：96-101.

[10]趙世杰,許長成,鄒琦,等.植物組織中丙二醛測(cè)定方法的改進(jìn)[J].植物生理學(xué)通訊,1994,30（3）：207-210.

[11]王詩嘉,和月強(qiáng),葉珊,等.鄰苯二甲酸二乙基己酯對(duì)蠶豆幼苗莖和葉POD活性和MDA含量的影響[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào), 2010,5（4）：587-591.

[12]陳軍,高貴珍,方雪梅,等.干旱脅迫對(duì)小麥萌發(fā)期POD、CAT活性的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,42（17）：5360-5361,5389.

[13]金先慶,張玉潔,單雷,等.脯氨酸在植物生長和非生物脅迫中的作用[J].生物技術(shù)通訊,2007（1）：159-162.

[14]林偉,張燕,周娜娜,等.鉛污染對(duì)黃瓜幼苗脯氨酸及葉綠素含量的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2006,12（11）：86-87.

[15]李三相,李博,王弋博,等.鉛離子對(duì)蠶豆幼苗生長的影響[J].天水師范學(xué)院學(xué)報(bào),2011,35（5）：46-49.

（責(zé)任編輯：鄧天福）

Effect of lithium ions on germination of bean seeds

QI Aihong1,LI Sanxiang2
（1.College of Resources and Environmental Engineering,Tianshui Normal University,Tianshui 741000, China；2.College of Bioengineering and Biotechnology,Tianshui Normal University,Tianshui 741000, China）

Under the stress of the different concentration lithium ion,the effect of lithium ion on the germination of broad bean seeds was studied.The results showed that low concentration of lithium ion(0 to 80 mg/L)stimulated the growth of broad bean,and the stimulation of 80 mg/L lithium ion was the best,compared with control group,the germination,the length and the activity of POD of broad bean seeds increased 78%,66.7%and 55%,respectively.But the MDA content and Pro.Content decrease 37%and 78%,respectively.High concentration of lithium ion(80 to 280 mg/L)inhibited the growth of broad bean,under the stress of 280 mg/L lithium ion,compared with control group,the germination,the length and the activity of POD of broad bean seeds decreased 18%,77%and 44%,respectively.But the MDA content increased 40%,the Pro.Content 79%.

broad bean;proline;MDA;peroxidase activity;seed germination;lithium ion

S643.6

A

1008-7516（2016）01-0010-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.01.003

2015-11-10

漆愛紅(1971―),女,甘肅天水人,助理實(shí)驗(yàn)師.主要從事植物生理生化研究.