全 文 ：第 12卷 第 1期
2 0 0 4年 1月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．12 No．1
Jan．， 2004
木麻黄种子萌发对铬胁迫的生理生态响应研究
周希琴 李裕红
(肇庆学院 肇庆 526061)(厦门大学生命科学学院 厦门 361005)
摘 要 试验 研究不同浓度 CrCI 胁迫对 木麻黄 种子萌发初 期 一些生理 生态特征 的影 响结果表 明 ，随 CrCl 处理
浓度 的加大而木麻 黄种子萌发 率逐 渐降低 ，幼苗株高 、根长 、鲜物质量和 干物质量 均逐 渐降低；脯 氨酸 、超氧 负离子
含量 先升 后降，蛋 白质含量逐渐升高 ；超氧 化物歧 化酶活性(SOD)先升后 降，过氧化 物酶活性(POD)和过 氧化氢 酶
活性(CAT)则逐渐增加 ，SOD、POD、CAT活性可作为毒物的敏感 指示者。环境 胁迫条 件下植物 体形 态特 征的响 应
常滞后于 生理特征 。
关键词 木麻黄 种子萌发 铬胁迫 生理 生态响应
The physiological and ecological responses of the seed germination of Casuarina equisetifolia to chromic stress．ZHOU
Xi—Qin(Biology Department of Zhaoqing Colege，Zhaoqing 526061)，LI Yu—Hong(School of Life Sciences，Xiamen Uni—
versity，Xiamen 361005)，CJEA，2004，12(1)：53～55
Abstract Effects of CrCI3 stress with different concentrations on some earlier physiological and ecological characteristics of
seed germination of Casuarina equisetifolia were studied．The results show that the seed germination percentage，the
plant height，root length，fresh biomass，and dry biomass of seedlings al gradualy decrease with the treatments of in—
creased CrCI3 concentrations．At the meantime，the contents of proline and superoxide anion(0 )increase firstly and de—
crease afterwards，and the content of protein gradualy increases．Furthermore，the activity of the protective enzyme SO D
increases firstly and decreases afterwards，and the activities of POD and CAT both gradualy increase．The activities of
SOD，POD，CAT can act as sensitive designators to poison，and the morphologic responses of plant usualy lag behind the
physiological responses when it is under the environment stress．
Key words Casuarina equisetifolia，Seed germination，Chromic stres，Physiological and ecological responses
作物受 Cr污染后严重阻碍幼苗发育 ，降低产量 ，甚至导致植株死亡 。木麻黄对 Cr胁迫 的生理生态特
性响应研究 目前尚未见报道 。本试验研究了不同浓度 Cr 对木麻黄种子萌发生长及幼苗抗氧化酶活性 、脯
氨酸和超氧负离子含量等的影响，探讨 cr毒害机理 ，为农林业生产环境监测提供理论依据。
l 试验材料与方法
供试材料为普通木麻黄(Casuarina equisetiJblia)种子，种子经 4％高锰酸钾表面消毒 5～6min，以去离
子水反复冲洗过滤浸泡 10h后将种子均匀置于垫有滤纸的培养皿中，每皿 100粒，分别用 cr 浓度为0mg／L
对照(CK)、10mg／L(A)、50mg／L(B)、100rag／L(C)、200mg／L(D)、300mg／L(E)和 500mg／L(F)的 CrC13溶液
浸润种子，每处理3个重复，7d后统计发芽率等；将另一部分种子于自然条件下催芽，当幼体胚根长至 2～
3mm时移置 垫 有滤 纸 的培 养 皿 中，分别 加 入 Cr” 浓度 为 0mg／L(对 照 ，CK)、10mg／L(1)、50mg／L(I)、
100mg／L(皿 、200mg／L(Iv)、300mg／L( 、500mg／L(VI)CrC1 溶 液进 行 胁迫 培养 ，每处 理 5个 重复 ，置 26
(±2)℃室温 自然光照下萌发生长 ，将萌发 10d后幼苗用于各种生理指标测定。萌发指标测定式为 ：
( = N ／N， ×100％ (1)
RG，= TG ／CG ×100％ (2)
G．= (G D ) (3)
RG．= TG，／CG．×100％ (4)
*福建省 自然科学基金重点项目(17)0120001)与泉州师范学院科研基金项目(2002L104)共同资助
收稿 日期：2003·03—28 改回日期：2003·04·26
中 国 生 态 农 业 学 报 第 l!卷
式中，G 为发芽率， 为第 7天发芽种子数，N 为供萌发用的种子总数，RG 为相对发芽率，TG 为 cr处
理发芽率，CG 为对照发芽率，G 为发芽指数，G，指时问t目的发芽数，D，指至f目的发芽天数，RG 为相
对发芽指数 ，TG 为 Cr处理发芽指数，CG 为对照发芽指数 按刘祖祺等。 方法制备酶液：按侯彩霞- 方
法测定脯氨酸含量 ，按罗广华等 方法测定超氧化物阴离子 自由基(简称超氧负离子)，按考马斯亮蓝 G一250
染色法测定可溶性蛋 白质含量 ，用 NBT光还原法[以抑制 NBT50％为 1个酶单位(U)表示]测定超氧化物
表 1 Crs 胁迫对木麻黄种子萌发率的影响
Tab．1 Effect of Cr” stress on seed germination of Casuarina equiset lia
不 同程度的影响，Cr 浓度越大其抑制效应越强 。
萌发 ，7d后 仅极少 数种子萌发为 畸形
苗 。试验研究 Cr¨ 胁迫对木麻黄幼苗
生长 的 影 响 (见 表 2)结 果 表 明，随
Cr 胁迫浓度的增加而木麻黄幼苗株
高 、根长、鲜物质量和干物质量等均明
显低于对照 ，且 300mg／L、500mg／L浓
度 Cr”处理的幼苗随培养时问的延长
而最终致死。
2．2 cr3’胁迫对木麻黄幼苗脯氨酸、蛋
白质及超氧负离子含量的影响
试验 研 究 结 果 (见 图 1a)表 明
歧化酶 (SOD)活性。，用愈创 木 酚法
测定 过 氧化 物酶 (POD)活性 (以每
rain吸光 度 变化 值 表示 酶 活性 的 大
小)，用 碘 量 法 测 定‘ 过 氧 化 氢 酶
(CAT)活性 。
2 结果与分析
2．1 Crs 胁迫对木麻黄种子萌发及幼
苗生长的影响
试验研究结果 (见表 1)表明不同
浓度 Cr¨ 处理后木麻黄种子萌发均受
当 Cr”浓度达 300mg／L、500mg／L时 7d内全部种子均未
表 2 Crs 胁迫对木麻黄幼苗生长的影响
Tab 2 Effect of Cr stress on seedling growth of Casuarina equisetiJblia
CK
I
Ⅱ
Ⅲ
l＼
f
Ⅵ
4 26
2 76
1 62
l 39
0 95
0 84
0 73
2 26
1 04
0 48
0 43
0 42
0 39
0 29
4 7
4 6
4 3
4 1
3 l
2 5
2 0
10～300rag／L浓度 Cr”胁迫处理的木麻黄幼苗植株脯氨酸含量明显高于对照 ，但 500rag／L浓度 Cr 胁迫处
理的木麻黄幼苗脯氨酸含量反而低于对照 ，这可能与高浓度 Cr。 胁迫损伤了细胞内多种功能膜及酶系统 ，
造成脯氨酸合成代谢紊乱有关，表明木麻黄幼苗脯氨酸含量变化与植物受逆境胁迫的强弱有一定相关性 ．它
既是细胞结构和功能损伤的结果 ，也是抗逆性的一种适应。随 Cr 浓度的增加而木麻黄幼苗超氧负离子含
量逐渐增加，至 300mg／L浓度 cr"胁迫处理时达最高点 ，之后下降(见图 lb)。超氧负离子含量升高引起细
胞膜结构的变化 ，影响植物发育和生长。(：r卜胁迫可促进植株体内活性氧的产生 ，启动膜脂过氧化作用 ，引
CK I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V Ⅵ
处 理
避 }
l
赫
CK I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V Ⅵ
处 理
20
篓10
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CK I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V Ⅵ
处 理
图 1 Crs 胁迫对木麻黄幼 苗脯氨 酸、超氧 负离子和 蛋白质含量的 影响
Fig．1 Effects of Cr” stress on the contents of proline，superoxide anion，
and protein of Casuarina equisetifolia seedlings
9 8 3 2 0 8
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第 1期 周希琴等：木麻黄种子萌发对铬胁迫的生理生态响应研究 55
起活性氧代谢平衡失调而最终破坏生物膜结构，这是木麻黄种子萌发受伤害机理之一。试验研究 C 卜胁迫
对木麻黄幼苗蛋 白质含量的影响(见图 1c)结果表明，10mg／L浓度 Cr 处理时木麻黄幼苗蛋 白质含量微降
，
之后随cr”浓度的升高而蛋白质含量升高，至 500mg／L浓度 cr 一处理时达最高点，这与 valee B．I．等： ：研
究结果相似，cr”胁迫可诱导植物某些蛋白质的合成，这可能是植物对 Cr 毒害的一种防御性反应。
2．3 c， 胁迫对木麻黄幼苗细胞保护酶系统的影响
试验研究结果(见图2a)表明 10～50mg／L浓度 Cr"胁迫下木麻黄幼苗植株 SOD活性高于对照，当 cr卜
浓度继续增大时 SOD活性迅速下降，当 Cr”浓度 >100mg／L时 SOD活性均低于对 照，这 与 cr 浓度过高
引起膜及酶系统破坏使其代谢紊乱有关。图2b表明Cr”胁迫下木麻黄幼苗 POD活性随处理浓度的增加
而缓慢上升 ，至 500mg／L浓度 Cr"处理时升至最高点。图 2c表 明 10mg／L浓度 Cr 胁迫 下木麻黄幼苗
CAT活性微降 ，之后随 Cr"浓度的增加而 CAT活性升高 ，至 500mg／L浓度处理时达最高点。低浓度 Cr
胁迫下木麻黄幼苗 SOD活性的上升可能是植物细胞对重金属胁迫因子的一种保护性应激反应，但随重金属
浓度的增加其 SOD活性呈下降趋势，从而加剧膜脂过氧化作用，cr”胁迫可诱导木麻黄幼苗 POD活性和
CAT活性升高，这是植物在逆境因子作用下通过 自身防御机制对毒物作出的保护性反应，故 SO D活性、
POD活性和 CAT活性可作为毒物的敏感指示者 ，可从分子水平提示逆境因子给生物带来 的伤害。与对照
相比 10mg／L浓度 Cr"胁迫时木麻黄幼苗酶活性 即发生 明显变化 ，而其株高 、根长和干、鲜物质量在 200
mg／L浓度 Cr"胁迫时才产生明显差异 ，这表明植物形态特征对环境胁迫的响应滞后于其生理特征的响应：
CK I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V Ⅵ
处 理
落
霉
扭誊
蜒
CK I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V Ⅵ
处 理
CK I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V Ⅵ
处 理
图 2 Cra 胁迫对木麻黄幼苗 SOD、POD及 CAT活性 的影晌
Fig．2 Effects of Cr” stress on the activities of SOD，POD and CAT of Casuarina equisetifolia seedlings
3 小 结
不同浓度 Cr 溶液处理后木麻黄种子萌发和生长均受到影响，Cr 浓度越高其抑制效应越强。Cr 胁
迫下木麻黄幼苗脯氨酸和超氧负离子含量随 cr 浓度的增加而升高，当Cr 浓度继续增大时植物生理代谢
紊乱，导致其含量降低。随 Cr 胁迫浓度的升高而木麻黄幼苗蛋白质含量逐渐升高。低浓度 Cr 胁迫时木
麻黄幼苗 SOD活性上升 ，但较高浓度胁迫下 SOD活性下降 ，加剧 了膜脂过氧化作用 ；Cr”胁迫可诱导木麻
黄幼苗 POD活性和 CAT活性升高 ，这是植物对毒物 的保护性响应。SOD活性、POD活性 和 CAT活性可作
为毒物的敏感指示者，从分子水平提示逆境因子给生物带来的伤害。Cr 胁迫后木麻黄幼苗酶活性的变化
远敏感于株高及生物量等指标的变化，环境胁迫下植物形态特征的响应滞后于其生理特征响应。
参 考 文 献
1 沈明珠，曹洪法，瞿爱权等 农业环境的污染和保护 北京：中国青年出版社，1980 105～108
2 刘祖祺 ，张石诚 植物抗性生物学 北京 ：中国农 业出版社 ，1990 370～372
3 中国科学院上海植物生理研究所 ，上海市植物生理学会编 现代植物生理学实验指南 北京：科学出版社 ，1999 303～309
4 李合生主编．植物生理生化实验原理和技术 北京：高等教育出版社，2000 184～185
5 张志良主编．植物生理学实验指导 北京：高等教育出版社，1990 154～155
6 山东农学院，西北农学院 植物生理学实验指导 济南：山东科学技术出版社，1980 109～114
7 VaIlee B I 。Vimer D D．Biochemical effects of mercury cadmium and lead Annu Rev Biochem，1972，41：91～128
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