不同濃度的表面活性劑處理蘿卜幼苗產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)分析

毛積磊 彭守華

（威海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 山東 威海 264200）

表面活性劑為日常生活中不可缺少的物質(zhì)，通常可溶于水，具有親水、親脂兩極性，其在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用與日俱增[1]。目前，許多科研人員用不同工業(yè)有機(jī)物處理植物，觀察其對植物生長及生理特性的影響[2]。安大道[3]等用不同濃度皂液處理萌發(fā)的小麥種子，發(fā)現(xiàn)隨著皂液濃度增加幼苗生長受到抑制；袁進(jìn)[4]等發(fā)現(xiàn)兩性表面活性劑十二烷基甜菜堿（BS-12）在低濃度（小于0.5%）時(shí)能促進(jìn)小麥幼苗生長，而濃度高于0.5%則會對幼苗產(chǎn)生傷害和抑制；周曉見[5]探究了陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）對海洋微藻的毒性機(jī)理，使脅迫狀態(tài)下的藻類光合色素組成產(chǎn)生變化，影響光合效率；龔寧[6]的研究發(fā)現(xiàn)，表面活性劑濃度高于0.5 mg/L會對作物種子萌發(fā)產(chǎn)生明顯抑制作用，同時(shí)作物幼根和幼芽會產(chǎn)生一系列抗性生理變化，進(jìn)而改變了細(xì)胞內(nèi)含物的含量；卓靜[7]等的研究也有類似的結(jié)果。本試驗(yàn)使用不同濃度的SDS溶液澆灌蘿卜（Raphanus sativus L.）幼苗，從而探討不同濃度的表面活性劑溶液對蘿卜幼苗的生長及生理特性的影響，可為生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試蘿卜品種為奇山老不糠1號，購于山東省威海市種子站。

SDS（十二烷基磺酸鈉）處理液濃度梯度分別為5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L，設(shè)對照處理，重復(fù)3次。

1.2 試驗(yàn)方法

蘿卜種子播種在沙子的營養(yǎng)缽內(nèi)，每天澆水至萌發(fā)。然后使用不同濃度梯度的處理液，連續(xù)再澆灌5 d。隨后施用Hoagland營養(yǎng)液，保證幼苗所需的營養(yǎng)。從蘿卜種子播種后的第6天開始，每隔一天隨機(jī)測量10株幼苗的株高，連續(xù)測定4次，求其平均值。幼苗生長到第14天，測定蘿卜幼苗細(xì)胞中的多種內(nèi)含物含量。

1.3 細(xì)胞中內(nèi)含物含量的測定

細(xì)胞中可溶性糖含量的測定：稱取1 g各處理幼苗，采用蒽酮試劑法于625 nm波長下比色確定。

細(xì)胞中蛋白質(zhì)含量的測定：稱取1 g各處理幼苗，采用雙縮脲試劑法于550 nm波長下比色確定。細(xì)胞中核酸含量的測定：稱取1 g各處理幼苗，以乙醇、乙醚、氯仿為2∶2∶1的比例提取核酸，采用三氯乙酸試劑法于268.5 nm波長下比色確定。

細(xì)胞中葉綠素含量的測定：稱取1 g各處理幼苗，以丙酮法提取葉綠素，分別于663 nm和645 nm波長下比色，然后分別計(jì)算出葉綠素總含量和葉綠素a、b的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 表面活性劑SDS溶液對蘿卜幼苗生長的影響

經(jīng)表面活性劑處理后，各試驗(yàn)組的幼苗均有生長，且在第6天到第10天生長較為迅速，隨后生長逐漸放緩。但是，用不同濃度的SDS處理后蘿卜幼苗的生長量均受到一定的影響，在低濃度（0～5 mg/L）時(shí)幼苗的生長量較為明顯的增加，這可能是在低劑量表面活性劑處理后，對蘿卜幼苗有一定的的刺激作用，使之快速生長。當(dāng)SDS濃度更高時(shí)（10～15 mg/L），蘿卜的生長明顯放緩；濃度達(dá)到20 mg/L時(shí)蘿卜幼苗的生長量與對照相比呈現(xiàn)明顯的下降趨勢（表1）。

表1 不同濃度SDS溶液處理蘿卜幼苗生長量的變化（單位：cm）

2.2 表面活性劑SDS溶液對蘿卜幼苗中可溶性糖含量的影響

由表2可知，除5 mg/L組的蘿卜幼苗可溶性糖含量略高于對照組外，其余組的可溶性糖含量均明顯低于對照組。尤其是當(dāng)處理濃度達(dá)到20 mg/L后，細(xì)胞中的可溶性糖含量與對照相比差異非常顯著。

表2 不同濃度SDS溶液處理蘿卜幼苗中可溶性糖含量的變化（單位：mg/mL）

2.3 表面活性劑SDS溶液對蘿卜幼苗中蛋白質(zhì)含量的影響

由表3可知，蘿卜幼苗中蛋白質(zhì)含量低濃度處理組略高于對照組，其他各組均明顯低于對照組。隨著處理液濃度的提高，蛋白質(zhì)含量的變化呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，在20 mg/L、25 mg/L濃度處理下，蘿卜幼苗中蛋白質(zhì)含量下降達(dá)到最大值。

表3 不同濃度SDS溶液處理蘿卜幼苗中蛋白質(zhì)含量的變化（單位：mg/mL）

2.4 表面活性劑SDS溶液對蘿卜幼苗中核酸含量的影響

由表4可知，不同濃度SDS溶液處理后，5個(gè)試驗(yàn)組細(xì)胞中的核酸含量均低于對照組。在5 mg/L的SDS溶液處理蘿卜幼苗時(shí)，核酸含量相較于對照組有明顯的降低；在10 mg/L的濃度下，核酸含量有小幅回升，但仍明顯低于對照組；隨著處理液濃度繼續(xù)增加（15～25 mg/L），幼苗細(xì)胞中的核酸含量進(jìn)一步降低，但變化不如低濃度時(shí)明顯。

表4 不同濃度SDS溶液處理蘿卜幼苗中核酸含量的變化（單位：10-4mol/L）

2.5 表面活性劑SDS溶液對蘿卜幼苗中葉綠素含量的影響

由表5可知，不同濃度的SDS溶液處理蘿卜幼苗后，對其細(xì)胞中的葉綠素含量均產(chǎn)生了一定的影響，5個(gè)試驗(yàn)組的葉綠素含量均高于對照組。各個(gè)濃度梯度中，較低濃度（5 mg/L）的SDS溶液澆灌幼苗后，細(xì)胞內(nèi)葉綠素a、葉綠素b的含量與對照相比均增加較大。較高濃度（15 mg/L）時(shí)細(xì)胞中葉綠素a、葉綠素b的含量最高，而后隨著處理液濃度的增加，葉綠素a、葉綠素b及總含量整體呈現(xiàn)下降的趨勢，但各試驗(yàn)組之間差異并不顯著。

表5 不同濃度的SDS溶液處理蘿卜幼苗中葉綠素含量的變化（單位：mg/L）

3 討論與結(jié)論

3.1 不同濃度的表面活性劑溶液處理蘿卜后對幼苗生長的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，低濃度（5 mg/L）的表面活性劑溶液對蘿卜幼苗的生長有一定的促進(jìn)作用，但隨著表面活性劑（SDS）溶液濃度的增加，提高了蘿卜細(xì)胞外液的滲透壓，導(dǎo)致細(xì)胞一定程度上的失水[8]。表面活性劑分子的兩極性，使之能與生物膜中的親脂親水基團(tuán)相互作用，與膜結(jié)合并插入其中，一定濃度的表面活性劑溶液能夠在膜內(nèi)形成膠束結(jié)構(gòu)，在膜上開孔[9]，進(jìn)而改變生物膜的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)。表面活性劑的這種性質(zhì)可以增加細(xì)胞膜的通透性，影響膜的選擇透過性，改變物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)乃俾蔥10]。同時(shí)會影響營養(yǎng)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸，表現(xiàn)為抑制幼苗的生長。在較低濃度下，可能會起到一定的促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的作用。許旭旦[11]等的研究表明，表面活性劑有助于增加植株夜間的蒸騰速率，可能會提高幼苗對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，而且增加了植株在夜間的生長，提高了生長效率。

3.2 不同濃度的表面活性劑溶液對細(xì)胞內(nèi)含物含量的影響

表面活性劑可以改變植株角質(zhì)膜內(nèi)蠟質(zhì)層的形態(tài)結(jié)構(gòu)[12]，在一定程度上還可以改變植物葉面氣孔的開合狀態(tài)。從本試驗(yàn)結(jié)果來看，低濃度的表面活性劑對增加細(xì)胞中的可溶性糖、蛋白質(zhì)、葉綠素含量有一定的刺激效果。表面活性劑在較低濃度時(shí)可以增加細(xì)胞蛋白質(zhì)分子中氫鍵的數(shù)量，提高了氨基酸鏈間的連接強(qiáng)度，有效增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。隨著表面活性劑溶液濃度的提高，氫鍵含量會降低，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)分子的穩(wěn)定性，減少了蛋白質(zhì)的含量。而表面活性劑的加入會增加細(xì)胞外液的濃度，使得幼苗處于脅迫狀態(tài)。同理，細(xì)胞中葉綠素含量也呈現(xiàn)出“低升高降”的變化趨勢，可能由于低濃度的表面活性劑會促進(jìn)蘿卜幼苗的光合作用。較高濃度（10～25 mg/L）則會降低植物細(xì)胞中可溶性糖、蛋白質(zhì)、核酸等的含量，同時(shí)較高濃度的陰離子表面活性劑會使葉綠體膜受 損[12]，雖然提高了細(xì)胞中葉綠素含量，但降低了葉綠體轉(zhuǎn)化效率，表現(xiàn)出抑制幼苗生長的趨勢，這也與安大道[3]等的關(guān)于表面活性劑對小麥種子萌發(fā)生理活性的影響研究結(jié)果相一致。

為促進(jìn)蘿卜幼苗生長，較為理想的SDS處理液濃度為5 mg/L，其他更為細(xì)致的處理液濃度還有待于進(jìn)一步研究。