銅脅迫對豇豆種子萌發(fā)影響的研究

趙雨云 龍?jiān)婪?/p>

摘 要：以豇豆種子為試驗(yàn)材料，利用不同濃度的硫酸銅處理豇豆種子，在溫度30℃、相對濕度90%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱里培養(yǎng)萌發(fā)，測定種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢、相對離子滲透率、丙二醛含量和過氧化物酶活性。結(jié)果表明：豇豆種子對銅脅迫有一定的耐受性，硫酸銅濃度在700mg/L時(shí)，種子發(fā)芽率受到極顯著抑制;在100mg/L時(shí)，種子發(fā)芽指數(shù)受到極顯著抑制;在400mg/L時(shí)，種子發(fā)芽勢受到極顯著抑制。硫酸銅濃度越高，對細(xì)胞相對離子滲透率的影響越大;MDA含量越高，對細(xì)胞的傷害越大。在硫酸銅濃度<100mg/L時(shí)，過氧化物酶活性逐漸上升;在硫酸銅濃度>400mg/L時(shí)，過氧化物酶活性隨著萌發(fā)時(shí)間先上升后下降。

關(guān)鍵詞：銅脅迫;豇豆種子;相對離子滲透率;丙二醛;過氧化物酶

中圖分類號 Q945.78文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2019）20-0032-03

Abstract：In this experiment，cowflower seeds were used as the experimental materials，and the cowpea seeds were treated with different concentrations of copper sulfate. The seeds were germinated for 7 days in an incubator at a constant temperature of 30℃and 90% humidity. The relative ion permeability，malondialdehyde content，and peroxidase activity of the seeds were then measured at 1，3，5，and 7d. The minimum concentration of germination，the germination index and the germination potential of the cowpea seeds were 700mg /L，100mg/L and 400 mg /L，respectively. The content of malondialdehyde decreased with the increase in the number of days during which the seeds were germinated. The relative ion permeability increased as the concentration reached its peak，earlier，and then decreased. The activity of peroxidase also increased with the increase in the concentration and increased in parallel with the increase in the germination date.

Key words：Cowpea seeds;Relative ion permeability;Peroxidase;Malondialdehyde

由于采礦和金屬冶煉中排放的廢渣、廢氣和廢水以及城市污水灌溉農(nóng)田，重金屬污染問題尤其突出。農(nóng)作物的重金屬含量超過了農(nóng)作物在自然狀態(tài)下的含量，影響了農(nóng)作物的正常生長，也間接影響了人的身體健康[1]。朱喜鋒[2]研究龍須菜能夠正常生長的的銅離子濃度必須<50μg/L。趙淑玲[3]等利用不同濃度的Pb2+處理豇豆種子，結(jié)果隨Pb2+濃度的增加，對豇豆種子的萌發(fā)率沒有影響，但是其過氧化物酶活性先升高后下降。目前，尚未有研究銅脅迫對豇豆種子萌發(fā)影響的報(bào)道。本試驗(yàn)選用了不同的硫酸銅濃度處理，研究其對豇豆種子萌發(fā)特性的影響，以期獲得豇豆對銅脅迫的耐受特性和影響種子萌發(fā)的生理特性，為豇豆高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培和選育抗銅脅迫的專用品種及鑒定方法提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 江西省豐城市洪斌牌豇豆種子，由江西豐城豇豆研究中心制種。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子消毒 采用藥劑浸泡和溫湯處理的方法對種子進(jìn)行消毒。將去雜的豇豆種子用紗布包好，清洗掉污物，用30℃的水浸泡5min，然后浸入0.5%的高錳酸鉀溶液中2h，再用清水沖洗凈。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，硫酸銅溶液濃度分別為50mg/L、100mg/L、400mg/L和700mg/L，以0mg/L作對照，3次重復(fù)。

1.2.3 試驗(yàn)過程 將經(jīng)過消毒的豇豆種子放入5個(gè)干凈的玻璃瓶，置于溫度30℃、相對濕度90%的培養(yǎng)箱，分別用5種硫酸銅溶液濃度浸種24h。將浸種后的豇豆種子瀝干，準(zhǔn)備直徑10cm的培養(yǎng)皿15個(gè)，每個(gè)培養(yǎng)皿墊2張濕潤的濾紙，各放入30粒種子，在溫度30℃、相對濕度90%恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)。種子萌發(fā)7d后測定各濃度下的發(fā)芽率，在第4d測定發(fā)芽勢。在種子浸泡1d、3d、5d、7d，分別測定各處理的丙二醛（MDA）濃度、POD酶活、相對離子滲透率。

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢 以肧根長到5mm記為發(fā)芽，每天記錄種子的發(fā)芽數(shù)目，第7d統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

發(fā)芽勢（Gv）=n/N×100（n為規(guī)定天數(shù)內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)，N為種子總數(shù)）發(fā)芽率（Gp）=n1/N1×100（n1為發(fā)芽種子數(shù)，N1為種子總數(shù)）

發(fā)芽指數(shù)（Gi）=∑Gt/Dt （Gt為在t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)）

1.3.2 相對離子滲透率 用DDS-307w型電導(dǎo)率儀于室溫（20℃）下測定種子浸泡液的電導(dǎo)值（S1）。

1.3.3 丙二醛（MDA）含量 利用硫代巴比妥酸（TBA）溶液法測定在450、532、600nm處的吸光，計(jì)算MDA含量。

1.3.4 過氧化物酶（pod）活性 采用愈創(chuàng)木酚比色法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理 利用SPSS 13.0 For Windows和Microsoft Excel數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析。采用t檢驗(yàn)（Paired Samples T test）法進(jìn)行比較，各數(shù)據(jù)均以平均值±樣本值標(biāo)準(zhǔn)誤差（Mean±SE）表示，其中P<0.05為存在顯著性差異，P<0.01為存在極顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硫酸銅濃度對豇豆種子萌發(fā)的影響 由表1可知，當(dāng)硫酸銅濃度為700mg/L時(shí)，豇豆種子發(fā)芽率比其他處理的明顯降低，且差異到達(dá)極顯著水平（P<0.01）。說明豇豆種子對銅脅迫有一定的耐受性，但硫酸銅濃度達(dá)到700mg/L時(shí)，豇豆種子的發(fā)芽會受到明顯抑制。在硫酸銅濃度100mg/L、400mg/L和700mg/L時(shí)，種子發(fā)芽指數(shù)受到抑制，各處理間差異到達(dá)極顯著水平（P<0.01）。與對照相比，當(dāng)硫酸銅濃度>100mg/L時(shí)，對豇豆的發(fā)芽指數(shù)抑制達(dá)到極顯著水平;且濃度越高，對豇豆種子的發(fā)芽指數(shù)影響越大。種子的發(fā)芽指數(shù)代表種子的活力，發(fā)芽指數(shù)越大則種子的活力就越大。硫酸銅濃度在400mg/L和700mg/L時(shí)，豇豆種子的發(fā)芽勢與對照的差異到達(dá)了極顯著水平（P<0.01）。種子發(fā)芽勢代表種子發(fā)芽過程中的整齊程度和出苗的快慢，說明在硫酸銅濃度>400 mg/L時(shí)，種子的發(fā)芽勢會受到極顯著抑制。

2.2 不同硫酸銅濃度對豇豆種子萌發(fā)時(shí)相對離子滲透率的影響 由圖1可以看出，經(jīng)過硫酸銅處理后，在發(fā)芽初期，各處理種子的相對離子滲透率都比較低，對照的一直在下降。在相同培養(yǎng)條件下，與對照相比，種子相對離子滲透率隨時(shí)間的推移先是上升，然后又下降。在硫酸銅濃度700mg/L處理下，種子相對離子滲透率在第3d就達(dá)到了最大值;其他處理在第5d才下降。說明硫酸銅濃度越高，對種子的相對離子滲透率的影響越大，對種子的傷害也就越大。

2.3 不同硫酸銅濃度對豇豆種子萌發(fā)時(shí)丙二醛含量的影響 由圖2可見，銅離子濃度越高，丙二醛含量越高。隨著萌發(fā)日期的增加，各個(gè)濃度處理下的MDA含量增加。在萌發(fā)第3天的時(shí)候，在小于400mg/L的濃度下，MDA的含量都稍下降。從第3天過后，各個(gè)濃度處理下，MDA含量都是上升的趨勢，而且濃度越高，含量上升的越快。結(jié)果說明：銅離子的濃度越高，MDA含量越高，對細(xì)胞的傷害越大。

2.4 不同硫酸銅濃度對豇豆種子萌發(fā)時(shí)過氧化物酶活性的影響 過氧化物酶（POD）在細(xì)胞中起著清除自由基的作用，從而保護(hù)細(xì)胞不受到自由基的傷害。由圖3可見，在種子發(fā)芽的初期，在400mg/L和700mg/L的銅離子濃度下，過氧化物酶的活性與對照、50mg/L和100mg/L濃度下的酶活相比低得許多。在銅離子濃度<100mg/L時(shí)，過氧化物酶活性逐漸上升;在銅離子濃度>400mg/L時(shí)，過氧化物酶活性隨著萌發(fā)日期上升然后又下降。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論 試驗(yàn)結(jié)果表明：豇豆種子對銅脅迫有一定的耐受性，硫酸銅濃度在700mg/L時(shí)，種子發(fā)芽率受到極顯著抑制;在100mg/L時(shí)，種子發(fā)芽指數(shù)受到極顯著抑制;在400mg/L時(shí)，種子發(fā)芽勢受到極顯著抑制。硫酸銅濃度越高，對細(xì)胞相對離子滲透率的影響越大;MDA含量也越高，對細(xì)胞的傷害越大。在硫酸銅濃度<100mg/L時(shí)，過氧化物酶活性逐漸上升;在硫酸銅濃度>400mg/L時(shí)，過氧化物酶活性隨著萌發(fā)時(shí)間先上升后下降。

3.2 討論 趙淑玲，王瀚[4]等研究重金屬鉛處理豇豆種子，重金屬鉛濃度在0～600mg/L范圍內(nèi)對豇豆種子的萌發(fā)沒有顯著性影響。而在本試驗(yàn)中，用硫酸銅處理豇豆種子，在0～400mg/L濃度范圍內(nèi)對豇豆種子的萌發(fā)率也沒有顯著的影響，這與上述研究結(jié)果是一致的;但不同的是在700mg/L的硫酸銅濃度處理下，豇豆的發(fā)芽率受到了極顯著抑制。丁園、田力偉[5]等在銅脅迫對水稻種子的研究中，得出的結(jié)論是濃度在0～40mg/L范圍內(nèi)對水稻種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢沒有影響，這與本試驗(yàn)相同濃度范圍內(nèi)表現(xiàn)相一致;但在濃度>100mg/L時(shí)，豇豆的發(fā)芽指數(shù)隨著處理濃度的升高呈負(fù)相關(guān);當(dāng)濃度>400mg/L時(shí)，種子的發(fā)芽勢會受到明顯抑制。

相對離子滲透率和丙二醛含量是細(xì)胞膜受到傷害的生理指標(biāo)之一。從本試驗(yàn)結(jié)果可以看出，細(xì)胞的相對離子滲透率和丙二醛含量隨著硫酸銅的濃度增加而升高，這與黃永杰，楊紅飛[6]在銅脅迫對水生花的電導(dǎo)率和丙二醛含量的影響試驗(yàn)結(jié)果是一致的，與濃度呈正相關(guān)。本試驗(yàn)銅脅迫下，當(dāng)濃度<100mg/L時(shí)，細(xì)胞的過氧化物酶有所提升，當(dāng)濃度>100mg/L時(shí)，過氧化物酶活有所下降，這與黃永杰 、楊紅飛研究銅脅迫對水生花過氧酶活性影響的結(jié)果也相一致。

參考文獻(xiàn)

[1]陳懷滿，鄭春榮，涂從.中國土壤重金屬污染現(xiàn)狀與防治對策[J].AMBIO-人類環(huán)境雜志，1999（02）：130-134+207.

[2]朱喜鋒，鄒定輝，簡建波.龍須菜對重金屬銅脅迫的生理響應(yīng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2009（06）：1438-1444.

[3]趙淑玲，王瀚，趙桂芳.重金屬鉛對豇豆種子的萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].種子，2016（05）：99-101.

[4]趙淑玲，王瀚，趙桂芳.重金屬鉛對豇豆種子的萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].種子，2016（05）：99-101.

[5]丁園，田力偉，羅應(yīng)錦.銅脅迫對水稻種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].南昌航空大學(xué)學(xué)報(bào)，自然科學(xué)版，2008（02）：86-89.

[6]黃永杰，楊紅飛，楊集輝.銅脅迫對水花生生長及活性氧代謝的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2009，28（6）：1112-1116.

（責(zé)編：汪新國）