全 文 ：收稿日期:2007-03-12
基金项目:河西学院重点学科建设项目(2005-6-01)
作者简介:曾秀存(1978-),女,河西学院讲师,甘肃农业大学硕士研究生,从事植物生化、植物遗传研究。*通讯作者Corespondingauthor:张芬琴
(1964-),女,河西学院教授,硕士,从事植物生理生化与分子生物学研究。
镉胁迫对红果龙葵幼苗生理生化的影响
曾秀存 a,许耀照 b,王晓琴 a,张芬琴 a*
(河西学院 a.生物系;b.植物科学技术系,甘肃 张掖 734000)
摘要:采用水培法,研究了 25μmol·L-1和 50μmol·L-1镉胁迫处理对红果龙葵(SolanumalatumMoench)幼苗根长、叶绿素、丙二醛、
脯氨酸含量的影响。结果表明:镉胁迫抑制幼苗根长和叶绿素合成,增加叶片丙二醛和脯氨酸含量。处理 0～4d,对幼苗的影响不明
显,而处理 6d时,对幼苗的影响趋势明显。与对照相比,根长下降 4.22%和 4.71%,叶绿素含量是对照的 55.50%和 51.68%、丙二
醛含量是对照的117.00%和154.50%、脯氨酸含量较对照升高354.96%和480.69%,50μmol·L-1镉胁迫处理6d时对幼苗有明显的
毒害效应。
关键词:镉胁迫;红果龙葵;幼苗;叶绿素;丙二醛;脯氨酸
中图分类号:TF819.2;S545 文献标识码:A 文章编号:1000-1700(2008)02-0240-03
EfectsofCadmium StressonSomePhysiological-biochemical
IndexesofSolanumalatumMoenchSeedlings
ZENGXiu-cuna,XUYao-zhaob,WANGXiao-qina,ZHANGFen-qina*
(a.DepartmentofBiology,b.DepartmentofPlantScienceandTechnology,HexiColege,ZhangyeGansu734000,China)
Abstract:Efectsofcadmiumstressonrootlength,chlorophylcontents,ProandMDAinSolanumalatumMoenchseedlingswerestud-
iedwithwaterculture.Theresultindicatedthattherootlengthandthechlorophylcontentsofseedlingswereinhibitedbycadmium
stress,theMDAconcentsandProconcentsofseedlingsincreased.SolanumalatumMoenchseedlingswerenotobviouslyefectedforthe
firstfourdaysoftreatment,however,insixdays,werenotablyefectedunderthe25μmol·L-1and50μmol·L-1.Comparedwithcontrol,
rootlengthdecreasedby4.22%and4.71%,thechlorophylcontentwas55.50%and51.68%,MDAcontentwas117.00%and154.50%
andProcontentincreased354.96%and480.69%.Cadmiumconcentrationof50μmol·L-1insixdayshadcertainpoisonefectson
SolanumalatumMoenchseedlings.
Keywords:cadmiumstress;SolanumalatumMoench;seedlings;chlorophyl;MDA;Pro
随着工农业的迅速发展,工业“三废”污染日益严重,特别是重金属在环境中的释放严重污染了土壤、水体
和大气[1],土壤中有毒重金属可能会通过植物吸收经植物链进入人体,严重威胁人类健康[2]。其中,镉由于其高
移动性和高毒害性尤为人们所关注[3]。植物在受到重金属污染时都会出现根系生长受抑制直至停止、叶片褪绿
等症状[4]。镉虽然是植物生长的非必需元素,但却很容易被根吸收且部分被运输到地上部,较低浓度就能对植
物产生毒害[5]。有关镉对粮食作物的生理影响有较多的研究和报道,镉能干扰植物的代谢过程,加速植物的衰
老等[6]。近年来,有关杂草对重金属胁迫耐性方面的研究也有相关的报道[7]。红果龙葵是西北地区常见的田间杂
草,但重金属对其影响的报道较少。本试验研究了不同镉浓度胁迫对红果龙葵根长、叶绿素、丙二醛和脯氨酸
含量的影响,以期调查红果龙葵对镉胁迫的响应,为重金属污染土壤的植物恢复提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验于2006年4月,在河西学院生物系实验室进行,供试红果龙葵(SolanumalatumMoench)种子由河西学
院生物系实验室提供。供试CdCl2为分析纯。
1.2 方法
选取饱满、大小均匀的红果龙葵种子400粒,用0.1%HgCl2溶液消毒10min,充分漂洗后,28℃浸种。4月17
沈阳农业大学学报,2008-04,39(2):240-242
JournalofShenyangAgriculturalUniversity,2008-04,39(2):240-242
第2期
图 1镉胁迫对红果龙葵根长的影响
Figure1Efectsofrootlengthofsolanum
alatumMoenchunderthecadmium Stress
图 2镉胁迫对红果龙葵叶绿素含量的影响
Figure2Efectsofchlorophylcontentssolanum
alatumMoenchunderthecadmium Stress
日在30℃避光条件下催芽。4月19日挑选发芽良好的354粒种子播种于盛有蛭石的营养钵中,每个营养钵6
粒种子,并放入盛有木村B培养液的塑料盆中(Φ=30cm),每盆 6个营养钵,在室温条件下培养,每 3d换 1次
木村B培养液[8];4月29日,挑选长势一致的幼苗移入塑料盆中进行水培(每盆保留30株);5月12日,进行镉
处理,设计25μmol·L-1(T1)和50μmol·L-1(T2)2个浓度的镉胁迫处理,以蒸馏水为对照(CK),3次重复。分别于
处理0,2,4,6d各取样测定1次,测定指标重复3次。
1.3 测定项目
主根长测定,选择生长势良好的6株幼苗做好标记,用游标卡尺测量主根的根长;叶绿素提取及测定采用
光合色素浸提法[9];MDA含量采用硫代巴比妥酸法测定[10];脯氨酸含量的测定参照李合生方法[10]。试验数据采用
DPS软件处理。
2 结果与分析
2.1 镉胁迫对红果龙葵根长的影响
在不同浓度镉胁迫下,随着处理时间的延长,红果龙葵根长生长受到严重影响(图1)。在镉胁迫处理2d和
4d时,对根长的抑制不明显,处理6d时,T1和T2处理根长较对照分别下降了4.22%和4.71%,且T2处理中镉
胁迫严重抑制根长。这与刘建新[6]在玉米幼苗研究中得出的结论相一致。
2.2 镉胁迫对红果龙葵叶片叶绿素含量的影响
在不同浓度镉胁迫下,随着处理时间的延长,红果龙葵幼苗叶绿素的含量受到严重影响(图2)。镉胁迫处
理2d和4d时,红果龙葵幼苗叶绿素含量下降缓慢,处理6d时,叶绿素含量急剧下降,T1和T2处理的叶绿素
含量分别是对照的55.50%和51.68%。表明长时间不同浓度镉胁迫对叶片叶绿素造成严重的破坏,干扰了叶绿
素的生物合成,影响幼苗叶片光合能力。这与吴旭红[5]等在研究大豆时认为大豆叶片叶绿素的含量受不同浓度
镉处理的影响,且随镉浓度的增加,含量明显下降的结论是一致的。
2.3镉胁迫对红果龙葵叶片丙二醛含量的影响
在不同浓度镉胁迫下,随着处理时间的延长,丙二醛的含量不断增加,并随处理浓度的增加而急剧上升(图
3)。镉胁迫2d时,丙二醛的含量上升缓慢;镉胁迫4d时,丙二醛的含量明显上升,镉胁迫6d时,T1、T2处理丙
二醛含量分别是对照的117.00%和154.50%,而CK的变化不明显。这说明镉胁迫使红果龙葵植株体内活性氧
自由基累积,引发并加剧膜脂过氧化作用,会在短时间内积累大量的丙二醛,尤其高浓度的镉胁迫对植株体内活
性氧自由基累积明显,这与王正秋[7]在芦苇幼苗上、孙光闻等[11]在白菜上的研究结论一致。
2.4 镉胁迫对红果龙葵叶片游离脯氨酸含量的影响
不同浓度镉胁迫下,脯氨酸含量随着处理时间的延长,处理浓度的增加而呈显著上升趋势(图4)。镉胁迫
2d时,脯氨酸的含量上升缓慢,镉胁迫6d,T1、T2处理脯氨酸含量分别较对照升高354.96%和480.69%,而CK
的变化不明显。脯氨酸含量的剧烈变化表明,镉胁迫对红果龙葵而言是一种重要的胁迫因子,只要微量的镉胁
迫,就对红果龙葵体内氨基酸代谢造成明显的危害。因此,脯氨酸含量的变化可以作为红果龙葵遭受镉胁迫的
筛选指标之一。这与丁海东[12]等用镉、锌处理番茄幼苗时的结论一致。
曾秀存等:镉胁迫对红果龙葵幼苗生理生化的影响 241· ·
第39卷沈 阳 农 业 大 学 学 报
图 3镉胁迫对红果龙葵MDA含量的影响
Figure3EfectsofthecontentsofMDAsolanum
alatum Moenchunderthecadmium Stress
图 4镉胁迫对红果龙葵Pro含量的影响
Figure4EfectsofthecontentsofProsolanum
alatum Moenchunderthecadmium Stress
3 结论与讨论
试验结果表明,镉胁迫抑制红果龙葵幼苗根长和叶绿素合成,增加叶片丙二醛和脯氨酸含量。50μmol·L-1
镉处理6d后对幼苗有明显的毒害效应,不同浓度的镉处理明显抑制红果龙葵根的生长发育。高浓度镉在长时
间处理下,叶绿素含量显著降低。原因是Cd2+抑制叶绿素合成过程中酶的活性,影响叶绿素的合成[13]。红果龙葵
幼苗对镉胁迫的抵御能力是有一定限度的,超过此限度其会受到伤害。原因可能是镉胁迫下,Cd2+对植物的毒
害可能是通过产生H2O2的方式造成的,在重金属的胁迫下植物体内积累H2O2,而H2O2的过量积累使植物体内
的抗氧化酶系统和非酶系统发生紊乱,从而导致植物对重金属的抗性机制不再起作用,表现出毒害症状甚至死
亡[14]。活性氧的过量生成超过了防御系统的清除能力,部分来不及清除的活性氧发生累积启动脂质过氧化,脂
质过氧化一旦被启动就进入链式循环反应,使膜脂过氧化加剧,导致丙二醛大量累积,破坏细胞膜的结构,影响
细胞膜的功能。高浓度镉溶液在长时间处理下,脯氨酸含量显著增加。植物体在逆境条件下积累的脯氨酸可参
与叶绿素合成,维持细胞膜正常功能,有助于维持细胞正常代谢,提高植物的抗逆性,因此,植物体内脯氨酸的
含量可以作为植物遭受镉胁迫的筛选的首选指标之一。
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[责任编辑 马迎杰]
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