全 文 ：　 核 农 学 报　2010, 24 (1) : 0114～0117
Journal of N uclear Agricultura l Sciences
文章编号 : 100028551 (2010) 0120114204
模拟酸雨下稀土元素铈对糯玉米幼苗生长的影响
陆晓民　王　兵　刘　红
(安徽科技学院生命科学学院 ,安徽 凤阳　233100)
摘 　要 :模拟酸雨下采用不同浓度的硫酸铈对糯玉米进行处理 ,测定其对幼苗生长的影响。结果表明 :在
模拟酸雨下 , 018～100mg/L的硫酸铈可增加幼苗的干重、促进根系生长、提高幼苗的根系活力及叶绿素
含量 ,并能抑制丙二醛增生和降低细胞膜透性 ,增强了糯玉米对酸雨逆境的抵抗能力。以 20mg/L的硫
酸铈处理效果最为理想。
关键词 :模拟酸雨 ;硫酸铈 ;糯玉米 ;幼苗 ;生长指标 ;生理生态指标
EFFECTS O F THE RARE EARTH EL EM ENT Ce O N THE GROW TH O F
W AXY CO RN SEEDL ING UNDER S IM ULATED AC ID RA IN
LU Xiao - m in　WANG B ing　L IU Hong
( College of L ife Sciences, Anhui Science and Technology U niversity, Fengyang, A nhui　233100)
Abstract: Effects of different concentrations of Ce ( SO4 ) 2 on the seedling growth of waxy corn were studied under
simulated acid rain. The results showed that, compared with the corresponding controls, 018～100mg/L Ce ( SO4 ) 2
treatments could raise p lant dry weight, increase chlorophyll content, enhance root activity, and p romote root growth,
but could inhibit MDA content and reduce cell permeability under simulated acid rain. The results indicated that
app rop riate concentration of Ce ( SO4 ) 2 treatment could enhance the resistance of waxy corn to acid rain stress, and
20mg/L Ce ( SO4 ) 2 treatment was the op timal among all the treatments.
Key words: simulated acid rain; Ce ( SO4 ) 2 ; waxy corn; seedling; growth index; eco - physiological index
收稿日期 : 2009205225;收稿日期 : 2009207207
基金项目 :安徽科技学院稳定人才项目 ( ZRC200554)
作者简介 :陆晓民 (19692) ,男 ,安徽固镇人 ,硕士 ,副教授 ,主要研究方向为植物抗逆生理。E2mail: luxiaom in88@1631com　　酸雨是指雨水中含有一定数量的酸性物质 ,如硫酸、硝酸、盐酸、碳酸等 , pH < 516的酸性降雨为全球性的污染源之一 [ 1 ]。研究表明 ,酸雨会导致土壤酸化 ,pH值低于 410的酸雨对农作物种子的发芽和幼苗生长具有较强抑制作用 ,且 pH值越低 ,所产生的不利影响越大 [ 2～6 ]。近年来我国酸雨面积已达 40% ,长期的高酸度雨不仅会造成土壤酸化 ,而且使土和植物中营养元素如 K+ 、Na+ 、Ca2 + 、Mg2 +等盐离子大量流失 ,导致土壤肥力下降 ,对水体、森林及农作物产生很大的障碍 ,给生产上带来很多负面影响。因此如何克服和缓解酸雨的危害 ,是农业生产急需解决的难题 [ 7～9 ]。糯玉米 (waxy corn)起源于我国 ,是玉米属玉米种的一个亚种。与普通玉米相比 ,糯玉米作为菜、粮、饲 兼用的农作物 ,用途广泛 [ 10 ]。以糯玉米为原料 ,还可生产支链淀粉、蛋白粉等 ,糯玉米还是食品、医药、纺织、酿造、造纸、地矿等工业的原料 [ 11 ]。我国糯玉米品种的品质、抗性、产量等综合性状居世界先进水平 , 特别在子粒花色类型上的研究更具优势 [ 12 ]。稀土元素被广泛应用于农业生产领域 ,研究表明 ,一定浓度的稀土元素及其化合物对植物生长具有刺激促进作用 [ 13～14 ]。近年来的研究发现 ,铈作为 17种稀土元素之一 ,对生命活动具有重要的调节作用。但有关于铈对酸雨影响的缓解作用方面的研究报道却极少 ,尤其是在糯玉米上尚未见报道。为此 ,我们依据稀土元素铈在我国农业生产上的应用 ,结合前人的研究成果 ,采用不同浓度的硫酸铈对酸雨胁迫下糯玉米幼
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　1期 模拟酸雨下稀土元素铈对糯玉米幼苗生长的影响
苗进行处理 ,以探讨铈对酸雨胁迫下糯玉米幼苗生长
的影响 ,以期缓解糯玉米在酸雨中受到的抑制。
1　材料与方法
111　材料
糯玉米凤糯 2146由安徽科技学院植物科学学院
提供。硫酸铈由国药集团化学试剂有限公司生产。
112　方法
模拟酸雨的配制 :根据安徽省酸雨污染特征分析
资料 [ 15 ] ,按硫酸根与硝酸根离子摩尔比 5∶1配制母
液 ,用去离子水稀释 ,配制成 pH310的模拟酸雨。
试验于 2008年 5月至 7月在安徽科技学院生命
科学学院园艺实验基地内进行 ,采用单因素随机区组
设计 ,选用优质的大田表层土壤为栽培基质 ,采用<18cm ×18cm塑料营养钵栽培 ,每盆播种 6粒种子 ,
出苗后保留 2株 ,按常规均一水分管理。于 6月 18日
幼苗三叶一心期时 ,用 pH310酸雨全部淋浇 1遍 ,以
浇透为度以后根据土壤情况分别于 6月 24日、6月 29
日、7月 1日及时淋浇 ,保持一定的土壤湿度。同时 ,
在初次淋浇酸雨的第 2天 (6月 19日 )进行第 1次硫
酸铈溶液叶面喷施处理 ,以叶面布有一层小液滴而不
滴下为度 ,其浓度分别为 : 0 (对照 )、018、4、20、100、
500mg/L , 6月 25日进行第 2次喷施处理 ,每个处理 10
盆 , 3次重复。当幼苗六叶一心时共淋湿酸雨 4次 , 7
月 3日取植株相同部位分别测定各处理的叶绿素含
量、根系活力、丙二醛以及细胞膜透性等情况及相关营
养生长指标。
113　测定
将植株分成地上和地下两部分 , 105℃杀青 , 30m in
后于 80℃的烘箱中烘干至恒重 ,用电子天平称量得干
物质重 ,壮苗指数 = (地下干重 /地上干重 ) ×全株干
重。叶绿素含量采用分光光度法进行测定 ,叶膜透性
采用电导率法 ,丙二醛含量采用硫代巴比妥酸显色法
测定 ,根系活力采用氯化三苯基四氮唑 TTC法 ,以上
均按文献 [ 16 ]进行。
模拟酸雨下硫酸铈对糯玉米幼苗抗逆性的影响采
用隶属函数法进行评价 [ 17 ] ,隶属函数值 [ X ( u1 ) , X
( u2 ) ]计算方程为 :
X ( u1 ) = [ X ij― X jm in ] / [ X jmax ― X jm in ] (1)
X ( u2 ) = 1― [X ij― X jm in ] / [X jmax ― X jm in ] (2)
其中 , X ij为 i处理 j指标的测定值 ; X jmax为 j指标的最大
值 ; X jm in为 j指标的最小值。若所测指标与植物的抗逆
性呈正相关 ,则采用 ( 1)式计算隶属值 ,反之则用 ( 2 )
式。求得各处理各指标的具体隶属值的平均值作为综
合指标 ,比较抗性大小。
2　结果与分析
211　模拟酸雨下硫酸铈对糯玉米幼苗营养生长的影
响
模拟酸雨下叶面喷施硫酸铈对糯玉米幼苗生长的
影响见表 1。在模拟酸雨下 ,叶面喷施不同浓度硫酸
铈糯玉米幼苗干物质积累方面存在差异。从综合指数
比较可知 :以 20mg/L硫酸铈处理的效果最佳 ,与对照
相比差异达极显著水平 ,其次是 100mg/L 硫酸铈处
理 ,与对照相比差异达显著水平。由此可见 ,一定浓度
的硫酸铈溶液处理可以增加糯玉米幼苗的干物质积
累 ,提高壮苗指数 ,有利于缓解酸雨对其造成的不利影
响。
表 1　模拟酸雨下硫酸铈处理对糯玉米
幼苗营养生长指标的影响
Table 1　Effects of Ce ( SO4 ) 2 treatment on the
vegetative growth of waxy corn seedling
under simulated acid rain
硫酸铈浓度
Ce ( SO4 ) 2
concentration
(mg/L)
地上干重
shoot dry
weight
( g/p lant)
根 干 重
root dry
weight
( g/p lant)
植株干重
p lant dry
weight
( g/p lant)
壮苗指数
seedling
index
0 118922bAB 016366cdBC 21529bBC 01853cdBC
018 119935bA 016977bcABC 216912bAB 01943bcABC
4 210016bA 017231bcAB 217247bAB 01985bcABC
20 212427aA 018819aA 311247aA 11231aA
100 210231abA 018025abAB 218256bAB 11122abAB
500 116012cB 015278dC 211290cC 01702dC
注 :标有不同小写字母表示在 0105水平达差异显著 ,不同大写字母表
示在 0101水平达差异显著。下图、表同。
Note: D ifferent small letters mean significantly difference at 0105 level,
different cap ital letters mean significantly difference at 0101 level. The same
as the following figures and tables.
212　模拟酸雨下硫酸铈处理对糯玉米幼苗生理指标
的影响
21211　对幼苗叶绿素含量及根活力的影响 　不同浓
度硫酸铈处理对模拟酸雨下糯玉米幼苗叶绿素含量和
根系活力的影响见图 1和图 2。由图 1可见 20mg/L
硫酸铈处理的叶绿素含量、根活力最高 ,分别比对照提
高了 14104%和 9181% ,均与对照达差异显著 ,而采用
500mg/L硫酸铈处理的幼苗叶绿素含量和根活力比对
照还低 ,均与对照差异显著。其他浓度处理虽比对照
有所提高 ,但与对照差异均不显著。
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图 1　对模拟酸雨下不同浓度硫酸铈处理
对糯玉米叶绿素含量的影响
Fig. 1　Effects of Ce ( SO4 ) 2 treatment on chlorophyll
content of waxy corn under simulated acid rain
图 2　模拟酸雨下不同浓度硫酸铈处理对
糯玉米根活力的影响
Fig. 2　Effects of Ce ( SO4 ) 2 treatment on root
activity of waxy corn under simulated acid rain
21212　对糯玉米幼苗丙二醛含量及叶片膜透性的影
响 　不同浓度硫酸铈处理对模拟酸雨下糯玉米叶片膜
透性、丙二醛含量的影响见图 3、4。由图 3、4可知随
着硫酸铈浓度的增高 ,糯玉米植株叶片膜透性及丙二
醛含量均呈先降后升趋势。对叶片膜透性影响以
20mg/L硫酸铈处理为最低 , 为 14134% , 与对照
18157%差异极显著 ,其次为 4和 100mg/L硫酸铈处
理 ,其叶片膜透性分别为 15161%和 15174% ,均与对
照差异显著 ,而 018和 500mg/L的硫酸铈处理 ,与对
照均无显著差异。糯玉米丙二醛含量以 100mg/L硫
酸铈处理组最低 ,为 5145μmol/g,与对照 (6174μmol/
g)差异极显著 ,而 4和 20mg/L硫酸铈处理的丙二醛
含量分别为 5181和 5193μmol/g,均与对照差异显著。
213　叶面喷施硫酸铈后植株的抗性评价
由以上分析可知 ,不同浓度硫酸铈可增加糯玉米
根系活力、提高叶绿素含量及降低丙二醛、叶膜透性
图 3　模拟酸雨下不同浓度硫酸铈处理
对糯玉米叶片膜透性的影响
Fig. 3　Effects of Ce ( SO4 ) 2 treatment on
permeability in the leaves of waxy corn
under simulated acid rain
图 4　模拟酸雨下不同浓度硫酸铈处理
对糯玉米丙二醛含量的影响
Fig. 4　Effects of Ce ( SO4 ) 2 treatment on MDA
content of waxy corn under simulated acid rain
等 ,增强了幼苗对酸雨逆境的抵抗能力。依据所测得
的几项生理指标 ,为全面比较不同处理的抗逆性大小 ,
特采用隶属函数法对其进行评价 ,由模拟酸雨下不同
浓度的硫酸铈对糯玉米幼苗影响所测得的相关生理指
标所计算出的隶属函数值及其抗性分析见表 2。从表
2的隶属函数分析可清晰得知 :各处理由几项生理指
标的隶属函数值而得到的综合指标是不同的 ,在试验
范围内 ,以 20mg/L 硫酸铈溶液处理的抗性最大 ,以
500mg/L硫酸铈处理的为最小 ,其次抗性由大到小依
次为 100、4、018、0mg/L处理。
综合以上营养指标和生理指标分析可以看出 ,在
酸雨胁迫下 ,采用不同浓度的硫酸铈对糯玉米进行幼
苗叶面喷施处理 ,以 20mg/L的硫酸铈处理表现最好 ,
其生长情况与相应的清水对照相比 ,显著地提高了糯
玉米对酸雨胁迫的抵抗能力。
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表 2　不同处理各抗性生理指标的隶属函数值及其抗性分析
Table 2　The subordinate function values of the hardiness physiology index and the hardiness
analysis of different treatments
硫酸铈浓度
Ce ( SO4 ) 2 concentration
(mg/L)
叶绿素含量
chlorophyll
根活力
root activity
膜透性
permeability
丙二醛含量
MDA
指 标
index
排序
order
0 01501 01520 01273 0 01324 5
018 01544 01555 01545 01225 01467 4
4 01613 01635 01782 01628 01665 3
20 1 1 1 01721 01930 1
100 01614 01691 01759 1 01766 2
500 0 0 0 01225 01056 6
3　讨论
酸雨对农作物如玉米、小麦、油菜及蔬菜等有抑制
作用 [ 18～20 ] ,是农业上的一大生产障碍。近年来酸雨分
布正在以城市为中心向远郊和农村蔓延 ,雨水的酸性
也愈来愈强。如何克服和缓解酸雨的危害 ,将是农业
生产所要急需解决的难题。本试验结果表明 :在模拟
酸雨下 ,适当浓度的硫酸铈可以增加糯玉米幼苗干物
质积累、促进根系生长、提高根系活力及叶绿素含量 ,
并能抑制丙二醛和减少叶膜透性 ,增强糯玉米对酸雨
逆境的抵抗能力。从不同浓度的硫酸铈对糯玉米营养
生长及生理指标的影响进行综合判断可知 ,以 20mg/L
的硫酸铈处理效果最为理想。
近年来的研究表明评价作物在逆境胁迫下抗逆性
能的大小及各种逆境的伤害程度 ,除了要从外观上考
察其生长形态指标外 ,还要测定其一定的生理生化指
标。植物在正常生长条件下 ,其体内活性氧产生和清
除处于动态平衡 ,当处于各种逆境胁迫时 ,植物体内活
性氧产生和消除平衡受到破坏 ,大量活性氧积累会引
发膜脂过氧化 ,造成质膜透性的改变与丧失 ,致使细胞
内的物质大量外渗 ,电导率增大 ,通过测定外渗液电导
率的大小和变化 ,可知质膜受害程度 ,从而反映出植物
抗性的强弱或受害程度 ;MDA为脂质过氧化的主要产
物之一 ,其含量的高低和变化可反映脂质过氧化的程
度和植物抗逆性的大小。目前有关作物抗逆性生理生
化代谢的研究报告很多 ,研究内容涉及面很广 ,提出了
许多的抗逆性鉴定方法 ,产生了诸多的间接测定抗逆
性能的生理生化指标 [ 21～24 ]。本试验测定了模拟酸雨
下糯玉米的有关营养生长指标及抗性生理指标 ,并对
所得生理指标采用隶属函数法对其抗性进行了综合判
断 ,增强了抗性评价的可靠性。
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(下转第 159页 )
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作物抗旱性时 ,都以抗旱系数作为对研究材料抗旱性
评价的指标 ,一个品种如果在干旱条件下 ,能够正常生
长并获得相对较多的产量 ,其必然在生理、生态或其他
方面存在适应干旱和抵御干旱的优势 ,是对抗旱品种
最直接、最有效和最实用的抗旱性评价 [ 17, 9 ]。因此 ,抗
旱系数是目前用来鉴定作物抗旱性的最可靠的综合评
价指标之一 ,也是其他抗旱性鉴定指标是否有效的最
终判别标准 [ 18 ]。同时 ,利用抗旱系数可以分析在胁迫
和正常供水条件下材料的可塑性表现 ,对于干旱不敏
感的材料旱 /水比值接近 1,对于水分充足条件下增产
潜力大的材料旱 /水比值小于 1,因此 ,用抗旱系数评
价材料的稳产性具有较好的直观性 ,在干旱的条件下
对抗旱系数进行选择 ,在水分充足条件下对产量性状
进行选择 ,有助于选出高产而又抗旱的大豆品种。
一年生野生大豆是栽培大豆的近缘野生种 ,具有
蛋白质含量高、抗逆性强和繁殖系数大等优良特性 ,是
我国乃至世界宝贵的植物遗传资源。野生大豆有很强
的环境适应能力 ,在涝洼地、盐碱地、瘠薄土壤和干旱
土壤上都能生长。野生大豆资源的这些优良特性 ,为
其开发利用提供了极为有利的条件。本研究结果表
明 ,野生大豆中存在着高度抗旱类型 ,利用野生大豆优
异耐旱基因培育高产、耐旱的大豆新品种对于发展大
豆生产具有重要的意义。
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