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Physiological response of Medicago sativa L. to copper stress by FTIR spectroscopy

紫花苜蓿对铜胁迫生理响应的傅里叶变换红外光谱法研究



全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 渊杂匀耘晕郧栽粤陨 载哉耘月粤韵冤
摇 摇 第 猿源卷 第 缘期摇 摇 圆园员源年 猿月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
干旱指标研究进展 李柏贞袁周广胜 渊员园源猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
气候变化对作物矿质元素利用率影响研究进展 李垄清袁吴正云袁张摇 强袁等 渊员园缘猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
森林生态系统中植食性昆虫与寄主的互作机制尧假说与证据 曾凡勇袁孙志强 渊员园远员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
线虫区系分析指示土壤食物网结构和功能研究进展 陈云峰袁韩雪梅袁李钰飞袁等 渊员园苑圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
中国省际水足迹强度收敛的空间计量分析 赵良仕袁孙才志袁郑德凤 渊员园愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
高原河谷城市植被时空变化及其影响因素要要要以青海省西宁市为例 高摇 云袁谢苗苗袁付梅臣袁等 渊员园怨源冤噎噎
土地利用和环境因子对表层土壤有机碳影响的尺度效应要要要以陕北黄土丘陵沟壑区为例
赵明月袁赵文武袁钟莉娜 渊员员园缘冤
噎噎噎噎噎噎噎噎
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赤子爱胜蚓和毛利远盲蚓对添加造纸污泥土壤的化学和生物学特征的影响
陈旭飞袁张摇 池袁戴摇 军袁等 渊员员员源冤
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李倩倩袁赵摇 旭袁郭正刚 渊员圆员圆冤
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期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆愿圆鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿园鄢圆园员源鄄园猿
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 插秧季节的桂西要要要圆园园怨要圆园员员年袁我国广西尧云南尧贵州尧四川尧重庆等西南地区遭受了百年不遇的特大旱灾袁其中
广西西北部尧云南大部尧贵州西部等石漠化地区最为严重袁农作物大面积绝收袁千百万人和大牲畜饮水困难袁这种危
害是巨大的尧现实的遥 从对 圆园园怨要圆园员员年我国西南地区旱灾程度及其对植被净初级生产力影响结果显示院圆园园怨要
圆园员员年西南地区年均降水量和湿润指数明显低于 员怨愿园要圆园园愿年均值袁植被净初级生产力低于 圆园园员要圆园园愿年均值袁
造成的碳损失约占我国总碳汇的 苑援怨员豫遥 全球气候变暖给大气环流提供了动力袁也造成了许多极端灾害天气袁因此
如何应对气候变化形势显得更加紧迫遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 5 期
2014年 3月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.5
Mar.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:三峡库区水环境演变与污染防治重庆高校市级重点实验室开放基金项目(WEPKL2012MS鄄01)
收稿日期:2013鄄05鄄08; 摇 摇 修订日期:2013鄄10鄄23
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: denghp@ swu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201305080982
付川,余顺慧,黄怡民,邓洪平.紫花苜蓿对铜胁迫生理响应的傅里叶变换红外光谱法研究.生态学报,2014,34(5):1149鄄1155.
Fu C, Yu S H, Huang Y M, Deng H P.Physiological response of Medicago sativa L. to copper stress by FTIR spectroscopy.Acta Ecologica Sinica,2014,34
(5):1149鄄1155.
紫花苜蓿对铜胁迫生理响应的
傅里叶变换红外光谱法研究
付摇 川1,余顺慧1,黄怡民1,邓洪平2,*
(1. 重庆三峡学院,三峡库区水环境演变与污染防治重庆高校市级重点实验室, 重庆摇 404100;
2. 西南大学生命科学学院,三峡库区生态环境教育部重点实验室, 重庆摇 400715)
摘要:为阐明紫花苜蓿(Medicago sativa L.)对铜胁迫的耐性机理,采用准确度好、分辨率高和简便快捷的傅里叶变换红外光谱法
(FTIR)研究在不同铜浓度(0、1、5、20、100 mol / L)处理时紫花苜蓿根、茎、叶化学组分的变化。 结果表明:随着铜处理浓度的增
加,紫花苜蓿根、茎、叶生物量变化不大。 其根组织在 2924 cm-1处峰高处呈现出先下降后上升的趋势,反映了在低铜
(<5 mol / L)处理条件下紫花苜蓿分泌的有机酸不断螯合 Cu,造成羧酸 O—H的减少,但随着 Cu 含量的升高,其羧酸螯合力变
弱,有机酸含量渐渐升高;根组织在 1381 cm-1处峰高先下降后上升,反映了含油脂化合物含量先下降后升高。 可能与植物在细
胞壁结构上增强抗逆性有一定关系,即低 Cu 处理下细胞壁可能通过提高阳离子交换能力(CEC),增强了耐 Cu 性;茎组织在
2924,1643,1381,1064 cm-1等处峰高无明显变化;叶组织所有峰值在低浓度(<5 mol / L)Cu 处理下变化不明显,高浓度(>5 mol /
L)Cu 处理下所有峰值先升后降,随着这可能与可溶性糖及可溶性蛋白质等物质含量都呈现先升后降的趋势有关。 这表明紫花
苜蓿通过根部有机酸含量的变化和提高细胞壁阳离子交换能力,将吸收的 Cu 大部分积累在根部,阻止 Cu 向地上部分运输,有
效地保护了植物地上部分组织。
关键词:紫花苜蓿; 铜胁迫; 化学组分;傅里叶变换红外光谱法(FTIR)
Physiological response of Medicago sativa L. to copper stress by FTIR
spectroscopy
FU Chuan1, YU Shunhui1, HUANG Yimin1, DENG Hongping2,*
1 Key Laboratory of Water Environment Evolution and Pollution Control in the Three Gorges Reservoir Region, Chongqing 404100, China
2 Key Laboratory of Eco鄄environments in the Three Gorges Reservoir Region, School of Life Science, Southwest University, Chongqing 400715, China
Abstract: Although copper (Cu) is required for plant growth and development, excessive levels of this element can be
toxic to plants. Soil pollution and degradation take place when Cu is released into the environment through activities such as
mining, discharge of “ three wastes冶 ( i. e., waste water, waste gas, and waste residue), and application of cupric
fungicides. Medicago sativa, a perennial flowering plant native to Iran, has been cultivated as an important forage crop in
many countries around the world. This species is reported to be a copper鄄hyperaccumulator, and studies suggest that it may
be useful for phytoremediation.
To elucidate the mechanism of copper tolerance in M. sativa, changes in levels of chemical constituents of M. sativa
treated with different concentrations of Cu solution were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR),
an accurate, simple, efficient technique with high resolution.
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After germination in a seed tray, M. sativa seedlings of uniform size and appearance were selected and transplanted
into a hydroponics system. After pre鄄cultivation with one鄄quarter strength Hoagland忆s solution for one week, the seedlings
were treated with different concentrations of Cu2+, i.e., 0, 1, 5, 20, and 100 mol / L. After 45 days of treatment with Cu2+
solution, roots, stems, and leaves were separated and dried to measure biomass and to detect changes in chemical
constituent levels.
Although root, stem, and leaf biomass of M. sativa decreased slightly as concentrations of Cu2+ were increased, these
changes were not found to be significant. After an initial decline, absorbance in roots of the dominant infrared band near
2924 cm-1 exhibited an increasing trend. This result indicates that at low Cu2+ concentrations ( <5 mol / L), organic acids
secreted by M. sativa were able to chelate Cu2+, leading to a decrease in carboxylic acid O—H; at high Cu2+ concentrations
( >5 mol / L), chelating activity decreased, which was followed by an increase in organic acids. Absorbance changes at 1381
cm-1 mirrored those at 2924 cm-1 as Cu2+ concentration was increased, indicating that fat levels inc reased after an initial
decrease. The observed pattern of changes in fat concentration may have been due to increases in cell wall cation鄄exchange
capacity that enhanced Cu resistance. In stems, absorbances of the dominant infrared bands near 2924, 1643, 1381, and
1064 cm-1, which corresponded to organic acids, proteins and amino acids, fats, and carbohydrates, respectively, did not
exhibit any obvious changes. In leaves, there were no obvious changes in absorbances of any dominant bands at low Cu2+
concentrations; at high Cu2+ concentrations, however, these absorbances fell after an initial rise. The observed trend may
have been due to changes in levels of soluble sugar and soluble protein.
To summarize, roots of M. sativa are able to adjust organic acid content and to enhance cell wall cation鄄exchange
capacity by accumulating Cu2+ and impeding transportation of Cu2+ from roots to shoots. As a result, shoots were effectively
protected from Cu damage.
Key Words: Medicago sativa L.; copper stress; chemical composition; FTIR
摇 摇 Cu 是植物生长发育所必需的微量营养元素。
过量的铜会抑制植物根的生长,抑制叶绿素的合成,
使植物生理代谢紊乱,生长缓慢[1]。 铜矿的开采和
冶炼厂三废的排放、含 Cu 农业化学物质和有机肥的
施用,以及生活污水的排放,使农田土壤含 Cu 量显
著增加,使农作物产量大幅度下降,对农业生产及环
境质量构成极大威胁。 有关 Cu 污染的植物修复受
到广泛关注[2],研究铜污染土壤和水体修复新技术
具有重要意义。 利用超积累植物对重金属的富集特
性而进行植物修复,具有廉价、高效和安全等特点,
已经成为土壤、水体重金属污染研究领域的一项新
兴技术[3]。 Bert[4]认为大多数的超积累植物都生长
在金属富集的土壤上,对重金属具有超积累的特性,
同时具有金属耐性的特征。 Clemens[5]认为植物忍
耐和抵抗重金属毒害的生理机制,包括重金属元素
的控制吸收、体内螯合固定、细胞内分隔、生化忍耐
策略以及其它体内平衡机制等。 其中体内螯合作用
固定金属离子或者降低其生物毒性是植物对细胞内
重金属解毒的主要方式。 Baker[6]认为,植物体内螯
合作用是以蛋白质类、有机酸等物质与重金属形成
螯合物,如与 Cu 反应形成螯合物和沉淀降低自由态
的 Cu。
植物在受到重金属胁迫时,体内重金属积累特
征以及生长发育都会产生相应变化,同时微观响应
机制也会产生变化[7]。 傅里叶红外光谱(FTIR)是
一种基于化合物中官能团和极性键振动的结构分析
技术,已广泛应用于大分子化合物结构分析以及蛋
白质的二级结构解析,并且具有相对稳定的[8]。 任
利民等应用 FTIR 技术研究美洲商陆对锰毒的生理
响应,认为植物化学组份的变化有助于揭示超富集
植物的锰耐性机理[9]。 薛生国等采用 FTIR 法探讨
紫茉莉对铅胁迫生理响应的影响,发现紫茉莉通过
根系有机物含量的变化,将植物吸收的 Pb 大部分积
累在根部,阻止 Pb 向地上部分运输,有效的保护了
植物地上部分[10]。 但国内研究材料多为野生品种
(有的是外来入侵植物),多存在植株矮小,生物量
低,生长缓慢等不足,很难在实际中大面积应用,而
入侵植物虽然生物量大,但具有生态风险。 紫花苜
0511 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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蓿是一种原产于伊朗的多年生豆科草本植物,分布
于世界各地,我国也有大面积种植。 研究表明,紫花
苜蓿对铜有很强的积累作用,其(地上和地下部分)
富集系数大于 1,达到了超积累植物的标准。 具有生
长迅速、适应性强、生物量大等特点,很适合作为各
地的重金属修复植物[11]。 由此,探讨不同铜处理条
件下其化学组成上的差异将有利于揭示其耐铜机
制。 目前,国内外对铜耐性植物不同组织器官化学
组分进行 FTIR 的研究较少,对紫花苜蓿的相关研究
未见报道,因此,本研究将探讨不同铜处理条件下,
利用 FTIR 对紫花苜蓿根、茎、叶的化学组分进行研
究,以便为研究铜对牧草的毒害机制提供新的研究
方法,对铜污染环境修复提供参考依据,对应用牧草
进行铜污染水体及土壤修复等都具有指导意义。
1摇 试验材料与方法
1.1摇 试验材料及仪器
紫花苜蓿(Medicago sativa L.)种子购自重庆市
万州区宏远市场。 CuCl2·2H2O(分析纯)。 所用仪
器为 IRPrestige鄄21红外光谱仪。
1.2摇 试验方法
1.2.1摇 实验材料预处理
挑选大小均匀饱满的紫花苜蓿种子 100 粒,用
0.1%的 HClO 溶液消毒 10 min,用水洗净,均匀播种
在装有培养基质(河沙)的育苗盘中,浇透水,在室内
条件下培养,待小苗长出第 2 片真叶时,挑选长势一
致的幼苗 45 株,移入水培装置中,每瓶 3 株苗。 先
采用 1 / 4 Hoagland 营养液预培养 1 周,再更换为含
不同浓度 Cu的培养液进行处理。
1.2.2摇 试验处理
配置 CuCl2·2H2O 母液,分别稀释成 Cu2
+浓度
梯度为 0、1、5、20、100 mol / L的培养液。 每个浓度处
理设 3 瓶。 试验期间每天补水 1 次,3 d 换 1 次溶
液,24 h 通气培养,所有处理溶液的 pH 值保持在
(6郾 5依0.1)。 试验在实验室内进行,水培容器放在靠
近窗边的试验台上,先采用 1 / 4 Hoagland 营养液预
培养 1周,再更换为含不同浓度 Cu2+的培养液进行
处理,处理 45 d后收获。
1.2.3摇 傅里叶红外光谱(FTIR)采集
分别取紫花苜蓿植株 105 益下杀青 0.5 h,80 益
烘箱里干燥 24 h, 将粉末样品和 KBr 一起用玛瑙研
钵研碎。 并压成薄片,然后置于 FTIR 光谱仪的
IRsolution Chinese采样器下,按照所设定的测试条
件。 在室温下直接测定样品的 FTIR,测试条件:光
谱范围 4000—400cm-1,分辨率 16 cm-1,扫描累加次
数 20次,动镜速度 2.8,获得所需紫花苜蓿植株的光
谱信息。
1.2.4摇 植物生长的分析
将收获的紫花苜蓿全株用蒸馏水洗净后放入
105 益下杀青 0.5 h,80 益烘干至恒重,分别称取根、
茎、叶的干生物量。
1.2.5摇 数据分析及结果处理
实验数据采用 Microsoft Excel 2003 进行统计分
析和处理,并应用 Origin (7.0) 进行红外光谱数据图
谱处理。
2摇 结果与分析
图 1摇 不同浓度铜处理对紫花苜蓿生物量的影响
Fig.1摇 Effects of different concentrations of Cu on the biomass
of Medicago sativa L.
2.1摇 不同浓度铜处理对紫花苜蓿生长的影响
如图 1 所示,随着 Cu2+处理浓度的增加,紫花苜
蓿根、茎、叶的生物量呈现出递减趋势。 但不同铜处
理条件下紫花苜蓿都能生长正常(能完成植物的生
长发育过程),不同铜处理条件下生物量差异不显著
(P>0.05)。 这表明紫花苜蓿对铜有较强的耐性。 铜
是植物生长发育所必需的微量营养元素,低浓度的
Cu2+会促进植物的生长,但高浓度的 Cu2+会抑制植
物的生长。 然而,受植物遗传学特性、生态学特性等
因素所决定,不同植物对 Cu 污染的忍耐性是不同
的。 因此,对植物生长有利的铜浓度范围要根据植
物的种类而定[12]。 有研究表明 Cu2+处理浓度低于
1511摇 5期 摇 摇 摇 付川摇 等:紫花苜蓿对铜胁迫生理响应的傅里叶变换红外光谱法研究 摇
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15.6 滋mol / L 时促进烟草的生长,高于 15.6 滋mol / L
时抑制烟草的生长[13]。 研究表明,在 Cu2+处理浓度
为 1 mol / L时就开始抑制紫花苜蓿的生长,高浓度铜
(100 mol / L)处理下紫花苜蓿根部出现发黑,叶稍微
卷曲的特征;呈现出随着培养液中 Cu2+浓度的增加,
紫花苜蓿的生物量越来越小的特征。 但 Cu2+处理浓
度与这种牧草的生物量差异不显著。
2.2摇 紫花苜蓿根的 FTIR分析
3410 cm-1的自由羟基的伸缩振动峰主要来自于
紫花苜蓿根系中多糖、纤维素、半纤维素等碳水化合
物( 图 2) [9],由图 3可以看出随着 Cu 浓度的升高,
处理峰高呈现先降后升的趋势。 在低浓度 Cu 处理
条件下,处理峰吸光度下降,在 5 mol / L达到最低,随
Cu处理浓度的继续提高,该峰吸光度上升。 这可能
是根外表皮细胞壁的羟基吸附结合 Cu2+形成稳定的
化合物,使细胞表面的氢键减少;而高浓度 Cu2+处理
下可能破坏了根外表皮细胞壁的羟基吸附结合 Cu2+
的机制[7],导致根外表皮细胞壁的羟基不能结合
Cu2+,峰值升高。
2924 cm-1附近是羧酸 O—H 与甲基伸缩振动重
叠峰[7,14],主要来自于维生素、各种膜及细胞壁的组
织等成分。 随着 Cu浓度的增加,该处峰高呈现先下
降后上升的趋势,如图 3所示,这可能是在低浓度 Cu
的胁迫下,紫花苜蓿的根部由于抗性机制分泌的有
机酸不断螯合 Cu,造成羧酸 O—H的减少,导致羧酸
谱带下降,但随着 Cu的处理浓度继续升高,Cu 对紫
花苜蓿的毒害加重,其羧酸螯合力变弱,有机酸含量
渐渐升高,故其峰值开始上升。
1381 cm-1处为含油脂化合物(各种膜和胞壁)
的组织中甲基的吸收带[15鄄16]。 随着 Cu 处理浓度的
升高,峰高表现出先下降后升高的趋势(如图 3 所
示),反映了含油脂化合物含量先下降后升高。 可能
随着 Cu 处理浓度的升高(1—5mol / L),细胞壁通过
降低果胶甲基化程度,使阳离子交换能力提高,从而
吸收更多的 Cu,即通过细胞壁中积累 Cu 来增强抗
逆性,峰高逐渐下降,但高浓度的 Cu(>5 mol / L)已
对紫花苜蓿产生了胁迫,甲基化程度又开始升高,峰
值又呈上升态势。
1064 cm-1附近的峰是醇、酯基、醚基或酚类等碳
水化合物的 C—O 基团的伸缩振动峰(图 2) [9,17鄄18]。
随着 Cu处理浓度的增加,峰高先降后升(图 3)。 说
明随着 Cu处理浓度的升高(1—5 mol / mL),这类物
质运输通道受到一定影响,致使部分这类物质无法
运输到根部,峰高逐渐下降,但高浓度的 Cu(>5 mol /
L)已对紫花苜蓿产生了胁迫,导致膜脂过氧化程度
加深,脂肪族酮类化合物过氧化产物在根部积累,峰
值又呈上升趋势。
图 2摇 不同铜处理下紫花苜蓿根系的傅里叶红外光谱图(400—
4000 cm-1)
Fig.2摇 Absorption FTIR spectra in the 400 to 4000 cm-1 region
in the roots of M.sativa L.
a: control; b: 1 mol / L ; c: 5 mol / L ;d:20 mol / L ; e: 100 mol / L
图 3摇 不同铜处理下紫花苜蓿根系的特征峰 ( 1064 cm-1,
1381cm-1,1651 cm-1,2924 cm-1and 3410 cm-1)变化谱图
Fig.3摇 The band height changes of 1064 cm-1,1381cm-1,1651
cm-1,2924 cm-1and 3410 cm-1 in the roots of M. sativa L.
2.3摇 紫花苜蓿茎的 FTIR 分析
图 4为不同铜浓度处理条件下紫花苜蓿茎组织
的红外光谱图,图 5 为不同铜浓度下紫花苜蓿茎组
织的特征峰变化图。 1064 cm-1附近的峰是醇、酯基、
醚基或酚类等碳水化合物的 C—O 基团的伸缩振动
2511 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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峰,1381 cm-1附近的峰是为含油脂化合物的甲基
C—H 的变形振动峰,在 1643 cm-1附近的峰是氨基
酸,多肽和蛋白质类物质 N—H 酰胺的弯曲振动峰,
2924 cm-1附近的峰是植物体内有机酸类物质的羧酸
O—H 的伸缩振动峰,在 3402 cm-1附近的峰代表紫
花苜蓿茎中碳水化合物分子间氢键 O—H 自由羟基
的伸缩振动峰( 图 5)。 由图 5看出,除 3402 cm-1处
峰值在高浓度出现上升外,各处峰均无明显变化,表
明在 Cu处理浓度不断升高的情况下,紫花苜蓿茎中
这几类有机物:碳水化合物、有机酸、氨基酸、多肽和
蛋白质等成分变化不明显。 因此在一定浓度范围
图 4摇 不同铜处理下紫花苜蓿茎的傅里叶红外光谱图(400—
4000 cm-1)
Fig.4摇 Absorption FTIR spectra in the 400 to 4000 cm-1 region
in the stems of M. sativa L.
a: Control; b: 1 mol / L ; c: 5 mol / L; d: 20 mol / L; e: 100 mol / L
图 5 摇 不同铜处理下紫花苜蓿茎的特征峰 ( 1064 cm-1,
1381cm-1,1643 cm-1,2924 cm-1 and 3402 cm-1)变化谱图
Fig.5摇 The band height changes of 1064 cm-1,1381cm-1,1643
cm-1,2924 cm-1and 3402 cm-1 in the stems of M. sativa L.
(0—100 mol / L)的 Cu 胁迫下,紫花苜蓿茎的生理生
化过程受影响程度较小,表现出紫花苜蓿作为 Cu 耐
性植物的特性。
2.4摇 紫花苜蓿叶的 FTIR 分析
图 6为不同铜浓度处理条件下紫花苜蓿叶的红
外光谱图,图 7 为不同铜浓度下紫花苜蓿叶的特征
峰变化图。
图 6摇 不同铜处理下紫花苜蓿叶的傅里叶红外光谱图(400—
4000 cm-1)
Fig.6 摇 Absorption FTIR spectra in the 400 to 4000 cm-1region
in the leaves of M. sativa L.
a: Control; b: 1 mol / L; c: 5 mol / L; d: 20 mol / L; e: 100 mol / L
图 7 摇 不同铜处理下紫花苜蓿叶的特征峰 ( 1072 cm-1,
1381cm-1,1651 cm-1,2924 cm-1 and 3410 cm-1)变化谱图
Fig. 7摇 The band height changes of 1072 cm-1,1381cm-1,1651
cm-1,2924 cm-1 and 3410 cm-1 in the leaves of M. sativa L.
1072 cm-1附近的峰是醇、酯基、醚基或酚类的
C—O 基团的伸缩振动峰;1381 cm-1附近的峰是为含
油脂化合物的甲基 C—H 的变形振动峰,在 1651
cm-1附近的峰是氨基酸,多肽和蛋白质类物质 N—H
3511摇 5期 摇 摇 摇 付川摇 等:紫花苜蓿对铜胁迫生理响应的傅里叶变换红外光谱法研究 摇
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酰胺的弯曲振动峰,2924 cm-1附近的峰是植物体内
有机酸类物质的羧酸 O—H 的伸缩振动峰,在 3410
cm-1附近的峰代表紫花苜蓿叶中碳水化合物分子间
氢键 O—H 自由羟基的伸缩振动峰。 由图 7 看出,
所有峰值在低浓度( <5 mol / L)Cu 处理下变化不明
显,说明紫花苜蓿叶的生理生化过程受影响程度较
小,表现出对 Cu 的耐性较强。 高浓度( >5 mol / L)
Cu 处理下所有峰值先升后降。 可能与可溶性糖及
可溶性蛋白质等物质的含量的先升后降有关。 可能
是植物体对不良环境在一定适应性基础上的抵抗性
反应。 但是植物耐受重金属胁迫是有一定限度,超
过这个限度,可溶性糖和蛋白质等物质的含量反而
下降[7,15]。
3摇 结论
(1) Cu 胁迫抑制了紫花苜蓿的生长,但不同处
理条件下生物量的差异不显著,表明紫花苜蓿对铜
胁迫有较强的耐受性。
(2)从红外光谱可以看出,经过重金属铜胁迫的
紫花苜蓿,吸收峰所对应的波数相对固定,但各吸收
强度有所变化,说明重金属铜胁迫并不会改变紫花
苜蓿基本的化学成分组成,但对化学成分的含量有
所影响。
(3)紫花苜蓿根组织在 2924 cm-1处峰高随着
Cu浓度的增加先下降后上升,反映在低铜处理条件
下紫花苜蓿分泌的有机酸不断螯合 Cu,造成羧酸 O
-H的减少,但随着 Cu 含量的升高,其羧酸螯合力变
弱,有机酸含量渐渐升高。
( 4) 紫花苜蓿茎组织在 2924,1643,1381,1064
cm-1等处峰高无明显变化,表明其茎中的生理生化
过程受影响的程度较小,体现了紫花苜蓿作为 Cu 耐
性植物的特性; 叶组织在重金属 Cu 胁迫下,所有峰
值在低浓度(<5 mol / L)Cu 处理下变化不明显,高处
理浓度时,随着浓度的升高可溶性糖及可溶性蛋白
质等物质的含量都呈现先升后降的趋势。
致谢:东南大学王大勇教授对写作给予帮助,特此
致谢。
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
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叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
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本期责任副主编摇 象伟宁摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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