表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧生長及鎘、鋅吸收累積的影響

蘭曉霞，肖艷輝

（韶關(guān)學(xué)院 英東農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 韶關(guān)512005）

鎘（Cd）是一種毒性較強(qiáng)、分布范圍較廣的重金屬污染物.鋅（Zn）雖為植物必需微量元素，當(dāng)濃度過高時，則成為環(huán)境污染物質(zhì).隨著我國工業(yè)化的快速發(fā)展，Cd、Zn對土壤的污染越來越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響植物的生長并危害人體健康.表油菜素內(nèi)酯（Epi-Brassinolide，簡稱EBR）作為一種高效植物生長調(diào)節(jié)劑，對作物的生長具有明顯的促進(jìn)作用［1］，近幾年，表油菜素內(nèi)酯在非生物和生物脅迫中的作用受到廣泛關(guān)注.表油菜素內(nèi)酯可提高西葫蘆對病毒病的抗性［2］，能提高逆境下抗氧化酶的活性［3-4］.此外，一定濃度的表油菜素內(nèi)酯還能緩解鉛 Pb［5］、Cd［6］脅迫對作物種子萌發(fā)和幼苗生長的毒害作用.籽粒莧（Amaranthus hypochondriacus L.）為莧科莧屬的一年生作物，適應(yīng)性廣，再生能力強(qiáng).據(jù)報道，籽粒莧對Cd具有較高的吸收累積能力［7］.本實驗采用營養(yǎng)液培養(yǎng)的方式，研究了表油菜素內(nèi)酯對鎘、鋅脅迫下籽粒莧植株生長及對重金屬Cd、Zn吸收累積的影響，以期為表油菜素內(nèi)酯在緩解植物對鎘鋅脅迫方面的研究提供理論參考.

1 材料和方法

1.1 實驗材料

以籽粒莧（Amaranthus hypochondriacus L.）Cv.‘K104’為試驗材料.

1.2 實驗方法

2017年2月28日于韶關(guān)學(xué)院生態(tài)園大棚中，以泥炭、珍珠巖、園土（比例為1：2：1）作為育苗基質(zhì)在育苗盤內(nèi)播種育苗.5月9日，待籽粒莧長至兩葉一心時，選擇生長良好，且大小一致的幼苗移栽于水培箱（Hoagland營養(yǎng)液，30 L）的定植板上，每箱培養(yǎng)18株籽粒莧.試驗期間，不間斷供氧.緩苗前使用1/2劑量營養(yǎng)液培養(yǎng).緩苗后為全劑量營養(yǎng)液培養(yǎng)，并加入鎘和鋅處理，濃度分別為2 mg/L和20 mg/L.6月1日，葉面噴施表油菜素內(nèi)酯，其濃度分別為10-5mol/L、10-7mol/L、10-9mol/L，噴施時以水珠均勻分布于葉面上而不成水流為準(zhǔn)，對照采用噴施相同體積的清水.培養(yǎng)期間，每15 d更換一次培養(yǎng)液.6月13日開始取樣測定各項指標(biāo).

1.3 指標(biāo)測定

不同處理組隨機(jī)取籽粒莧15株，測定其葉片數(shù)和株高；不同處理組隨機(jī)取5株，用蒸餾水清洗植株根系后，用于測定生物量；比色法測定葉綠素含量［8］；蒽酮比色法測定可溶性糖含量［9］；考馬斯亮藍(lán)G-250法測定可溶性蛋白質(zhì)含量［9］；酸性茚三酮法測定脯氨酸含量［10］，試劑盒測定POD、SOD、CAT活性；各處理干樣品用 HNO3和 HClO4混合液（4∶1）處理成無色透明液體后，用原子吸收分光光度計（型號：AA7000，島津）測定Cd、Zn含量.

2 結(jié)果分析

2.1 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧植株葉片數(shù)及株高的影響

表1結(jié)果顯示，表油菜素內(nèi)酯處理對鎘鋅脅迫下籽粒莧的株高和葉片數(shù)均有影響.10-7mol/L處理顯著低于對照和10-9mol/L處理，而10-5mol/L處理、10-9mol/L處理與對照差異均不顯著；10-7mol/L處理的葉片數(shù)顯著低于對照和其余處理，10-5mol/L處理的葉片數(shù)最多，其次為10-9mol/L處理，二者均顯著高于對照.綜合來看，在鎘鋅脅迫下，10-5mol/L處理有利于籽粒莧植株的生長.

表1 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧植株葉片數(shù)及株高的影響

2.2 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧植株生物量的影響

表2結(jié)果顯示，鎘鋅脅迫下，不同濃度表油菜素內(nèi)酯處理后，表油菜素內(nèi)酯處理對籽粒莧生物量的累積沒有顯著影響.

表2 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧植株生物量的影響

2.3 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響

表3結(jié)果顯示，鎘鋅脅迫下，不同濃度表油菜素內(nèi)酯處理后，葉綠素a、葉綠素a+b及類胡蘿卜素含量均以10-9mol/L處理顯著低于對照和其它處理，而10-5mol/L處理和10-7mol/L處理與對照差異均不顯著.不同處理之間的葉綠素b含量、葉綠素a/葉綠素b差異均不顯著，且與對照差異也不顯著.總的來看，鎘鋅脅迫下，在籽粒莧葉片噴施較低濃度（10-9mol/L）表油菜素內(nèi)酯能抑制籽粒莧葉綠素a、葉綠素a+b和類胡蘿卜素的合成.

表3 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響

2.4 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧植株生理指標(biāo)及酶活性的影響

表4、5結(jié)果顯示，鎘鋅脅迫下，不同濃度表油菜素內(nèi)酯處理后，可溶性蛋白質(zhì)含量除10-9mol/L處理與對照無顯著差異外，其余處理均顯著低于對照，其中以10-5mol/L處理最低；可溶性糖含量均顯著低于對照，但不同濃度表油菜素內(nèi)酯處理之間差異不顯著；10-7mol/L處理的脯氨酸含量與對照無顯著差異，而10-5mol/L處理與10-9mol/L處理之間也無顯著差異，但兩者均顯著低于對照.

表4 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧植株生理指標(biāo)的影響

鎘鋅脅迫下，SOD活性隨表油菜素內(nèi)酯濃度的降低而降低，且10-5mol/L處理的SOD活性顯著高于對照和其余處理；POD活性也隨表油菜素內(nèi)酯濃度的降低而降低，但僅10-9mol/L處理顯著低于10-5mol/L處理，而與對照和10-7mol/L處理差異均不顯著；CAT活性以10-5mol/L處理顯著高于對照和其余處理，10-7mol/L處理顯著低于對照和其余處理，而10-9mol/L處理與對照差異不顯著.綜合來說，鎘鋅脅迫下，10-5mol/L處理會顯著提高籽粒莧SOD、POD、CAT活性，而就可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、脯氨酸來說，對照組累積的相對較多.

表5 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧植株酶活性的影響

2.5 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧植株Cd、Zn含量的影響

表6結(jié)果顯示，鎘鋅脅迫下，不同濃度表油菜素內(nèi)酯處理后，僅10-9mol/L處理的地上部Cd含量與對照差異不顯著，10-5mol/L處理和10-7mol/L處理之間差異不顯著且顯著高于對照；10-7mol/L處理的根系Cd含量與對照無顯著差異，但顯著低于10-5mol/L處理和10-9mol/L處理，10-9mol/L處理的Cd含量顯著高于對照和其余處理.10-9mol/L處理的地上部Zn含量顯著低于對照和其余處理，且其余處理與對照均無顯著差異；10-9mol/L處理的根系Zn含量顯著高于對照和其余處理，而10-7mol/L處理的根系Zn含量最低，且僅與對照無顯著差異.總的來說，鎘鋅脅迫下，籽粒莧地上部和根系以10-5mol/L處理累積Cd、Zn較多，對照累積Cd、Zn較少.

表6 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內(nèi)酯對籽粒莧植株Cd、Zn含量的影響

3 討論與結(jié)論

研究表明，表油菜素內(nèi)酯能明顯促進(jìn)三葉期西瓜幼苗生長，提高其葉綠素含量和光合作用速率［11］，施用外源2，4-表油菜素內(nèi)酯能顯著提高黃瓜植株葉和根組織SOD、POD活性，而對CAT活性無明顯影響［12］.本試驗結(jié)果表明，鎘鋅脅迫下，不同濃度表油菜素內(nèi)酯影響籽粒莧株高、葉片數(shù)、色素含量及SOD、POD、CAT活性，這基本與康云艷的結(jié)果［12］一致.總的來說，以10-5mol/L表油菜素內(nèi)酯處理下，籽粒莧植株的生長及抗氧化酶活性最高.SOD、POD和CAT是植物體內(nèi)清除ROS的保護(hù)酶，協(xié)同作用來抵御ROS對細(xì)胞膜造成的傷害，從而減輕重金屬脅迫對植物細(xì)胞造成傷害［13］.抗氧化保護(hù)酶活性的提高可能是由于表油菜素內(nèi)酯促進(jìn)了酶的合成或者通過調(diào)節(jié)特定基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯而激活這些保護(hù)酶［14］.因此，一定濃度表油菜素內(nèi)酯處理對提高籽粒莧對重金屬鎘鋅的吸收累積.高濃度表油菜素內(nèi)酯處理籽粒莧，其可溶性蛋白質(zhì)含量和可溶性糖含量均顯著低于對照，這與何宇炯的結(jié)果［15］基本一致.

一定濃度的表油菜素內(nèi)酯可促進(jìn)籽粒莧地上部和根系對Cd、Zn的吸收累積，這是否由于表油菜素內(nèi)酯促進(jìn)了籽粒莧植株的生長，進(jìn)而增強(qiáng)了籽粒莧地上部和根系對Cd、Zn的吸收累積，還有待于進(jìn)一步研究.