重鉻酸鉀對(duì)綠豆種子萌發(fā)及幼苗部分生理指標(biāo)的影響

胡心儀，蔣志文，楊子暉，徐盛世，吳文培，齊文靖

摘要：采用單因子試驗(yàn)方法，以 0mg/L、50mg/L、150mg/L和300mg/L四種不同濃度的重鉻酸鉀溶液對(duì)綠豆種子進(jìn)行處理，探討其對(duì)綠豆種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：不同處理重鉻酸鉀對(duì)綠豆幼苗的根長(zhǎng)和莖長(zhǎng)的生長(zhǎng)以及鮮重的積累有明顯抑制，并與重鉻酸鉀濃度呈正相關(guān)。同時(shí)，萌發(fā)綠豆的可溶性糖和可溶性蛋白含量隨著重鉻酸鉀濃度的增加而增加，兩者呈正相關(guān)。本文為深入了解重金屬鉻離子對(duì)農(nóng)作物的毒害機(jī)制提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：重鉻酸鉀；綠豆；萌發(fā)；可溶性糖；可溶性蛋白

基金項(xiàng)目：吉林省教育廳“十三五”科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目JJKH20170656KJ；長(zhǎng)春師范大學(xué)自然科學(xué)基金項(xiàng)目2015-001；2017年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目201710205074

中圖分類號(hào)： S154.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.18.019

隨著我國(guó)工業(yè)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，許多有毒重金屬以水、氣、渣、肥、藥等多種形態(tài)進(jìn)入土壤環(huán)境，其不斷地積累造成土壤的嚴(yán)重污染。研究資料表明，銅（Cu）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、鎘（Cd）、鋅（Zn）、鈷（Co）和汞（Hg）等重金屬主要影響植物生長(zhǎng)發(fā)育和代謝。鉻（Cr）是有毒重金屬元素之一，也是環(huán)境中主要的重金屬污染物之一。土壤中過(guò)量Cr 的積累會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利的影響。同時(shí)，還可以通過(guò)植物根系的吸收在植物體內(nèi)富集，并且通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體和動(dòng)物體內(nèi)，最終危害其健康。另外，鉻還是一種嚴(yán)重的致癌物質(zhì)[1-4]。

綠豆具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)效益。綠豆適應(yīng)性強(qiáng)，生育期短，常作為開(kāi)墾荒地的先鋒作物和減災(zāi)作物。綠豆生長(zhǎng)受多方面因素影響，如溫度、光照、水分、土壤及其養(yǎng)分等方面，其中土壤成分中的重金屬離子含量對(duì)綠豆生長(zhǎng)有顯著的影響[5]。目前，關(guān)于鉻離子對(duì)種子的影響主要集中在對(duì)萌發(fā)指標(biāo)的研究，而對(duì)其幼苗生理指標(biāo)的研究較少。本文研究?jī)?nèi)容的闡明，為深入了解土壤中重金屬污染對(duì)綠豆生長(zhǎng)的毒害機(jī)制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1試驗(yàn)材料 洮南綠豆購(gòu)自長(zhǎng)春市蔬菜種子供應(yīng)站。

1.1.2化學(xué)試劑與儀器 K2CrO7、葡萄糖、標(biāo)準(zhǔn)蛋白（BSA）、考馬斯亮藍(lán)G-250 、分光光度計(jì)、光照培養(yǎng)箱。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子處理 選取籽粒飽滿的綠豆種子，置于5%次氯酸鈉溶液中消毒處理5min，將其置于鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿（d=9cm）中，每皿20粒，播種間隔一致。然后在培養(yǎng)皿中分別加入20mL不同濃度浸提液，以蒸餾水作為對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù)3次，于光照16h/25℃和黑暗8h/15℃條件下的光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，每天定時(shí)更換處理液以保證溶液濃度不變。以胚根長(zhǎng)度等于自身長(zhǎng)度1/2視為發(fā)芽，每天記錄種子發(fā)芽情況，直至連續(xù)3d無(wú)新增加發(fā)芽數(shù)為止。發(fā)芽結(jié)束后，隨機(jī)選取每個(gè)處理的綠豆種子30株，用直尺分別測(cè)量胚根和胚芽長(zhǎng)及植株的干重和鮮重。

1.2.2 發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽率的測(cè)定 發(fā)芽勢(shì)=（第3d供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100%

發(fā)芽率=（第6d供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100%

1.2.3 可溶性糖和可溶性蛋白的測(cè)定 分別采用蒽酮法[5]和考馬斯亮藍(lán)染色法[6]測(cè)定植株的可溶性糖和可溶性蛋白的含量。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Graphpad 6 和Excel 2003 處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和做圖。用Duncan進(jìn)行方差分析和多重比較。

*，P<0.05；**，P<0.01；***，****，P<0.001。

2 結(jié)果與分析

2.1 重金屬鉻離子脅迫對(duì)綠豆萌發(fā)的影響

發(fā)芽勢(shì)代表種子發(fā)芽的整齊程度。由圖1可以看出，在不同濃度重鉻酸鉀溶液脅迫下綠豆種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率與對(duì)照組相比均有所降低，其中150mg/L重鉻酸鉀處理組中綠豆的萌發(fā)勢(shì)和萌發(fā)率下降較為明顯。然而，各個(gè)處理組之間并沒(méi)有顯著性差異。

2.2 重金屬鉻離子脅迫對(duì)萌發(fā)綠豆根莖長(zhǎng)和生物量的影響

從圖2A可以看出，不同濃度重鉻酸鉀脅迫下綠豆苗的莖長(zhǎng)相較于空白組均明顯下降。其中，50mg/L和300mg/L重鉻酸鉀處理組中萌發(fā)綠豆的莖長(zhǎng)與對(duì)照組相比顯著下降（P<0.01）。150mg/L重鉻酸鉀處理組中萌發(fā)綠豆的莖長(zhǎng)與對(duì)照組相比有所下降（P<0.05）。另外，不同濃度重鉻酸鉀處理組中綠豆幼苗的根長(zhǎng)與空白組相比呈遞減趨勢(shì)。其中，150mg/L重鉻酸鉀處理組中綠豆幼苗的根長(zhǎng)明顯降低（P<0.05），而300mg/L重鉻酸鉀處理組中綠豆幼苗的根長(zhǎng)受到顯著抑制（P<0.001），如圖2B。

從圖2C中可以看出，不同濃度重鉻酸鉀脅迫下綠豆幼苗的鮮重呈遞減趨勢(shì)。其中，50mg/L重鉻酸鉀處理組中萌發(fā)綠豆的鮮重與對(duì)照組相比明顯降低（P<0.01），而150mg/L和300mg/L處理組中萌發(fā)綠豆的鮮重與對(duì)照組相比呈極顯著差異。然而，不同濃度重鉻酸鉀脅迫對(duì)萌發(fā)綠豆的干重沒(méi)有明顯影響（圖2D）。由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，重鉻酸鉀抑制萌發(fā)綠豆根和莖的生長(zhǎng)和鮮重的積累。

2.3 重金屬鉻離子脅迫促進(jìn)萌發(fā)綠豆可溶性糖和可溶性蛋白的積累

可溶性糖和可溶性蛋白的含量對(duì)于植物的抗逆能力具有重要作用。從圖3A中可以看出，不同濃度重鉻酸鉀脅迫明顯促進(jìn)萌發(fā)綠豆內(nèi)可溶性糖的積累（P<0.001）。150mg/L和300mg/L重鉻酸鉀處理組中萌發(fā)綠豆可溶性糖的含量與50mg/L重鉻酸鉀處理組相比沒(méi)有明顯差異。然而，50mg/L和150mg/L重鉻酸鉀處理組中萌發(fā)綠豆的可溶性蛋白含量與對(duì)照組相比沒(méi)有明顯變化。當(dāng)重鉻酸鉀濃度達(dá)到300mg/L時(shí)，萌發(fā)綠豆的可溶性蛋白含量才有所增加（P<0.05），圖3B。

3 結(jié)論與討論

本文采用不同濃度的重鉻酸鉀對(duì)綠豆種子進(jìn)行脅迫，然后檢測(cè)重鉻酸鉀對(duì)綠豆種子萌發(fā)及幼苗部分生理指標(biāo)的影響。已有研究表明，重鉻酸鉀處理對(duì)綠豆種子呈現(xiàn)低濃度促進(jìn)高濃度抑制的效應(yīng)[8]，同時(shí)重鉻酸鉀對(duì)豆類植物根的抑制與根尖分生細(xì)胞的分裂密切相關(guān)[9，10]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，重鉻酸鉀脅迫后綠豆種子的萌發(fā)沒(méi)有受到明顯影響，而對(duì)綠豆幼苗的根和莖的生長(zhǎng)以及鮮重的積累具有明顯的抑制。此外，重鉻酸鉀脅迫后萌發(fā)綠豆內(nèi)可溶性糖和可溶性蛋白含量顯著增加，這與植物的抗逆能力呈正相關(guān)。綜上所述，重金屬鉻離子脅迫抑制萌發(fā)綠豆根和莖的生長(zhǎng)，促進(jìn)植株內(nèi)可溶性糖和可溶性蛋白的積累。

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作者簡(jiǎn)介：胡心儀，在讀本科生，研究方向：植物抗逆機(jī)理。

通訊作者：齊文靖，博士，講師，研究方向：植物抗逆機(jī)理。