全 文 ：植物生理学通讯 第41卷 第3期，2005年6月 313
纳米化的二氧化钛促进绿豆下胚轴不定根形成
涂庆华1,3 李娘辉1 李玲 1,* 熊予莹2
1 华南师范大学生命科学学院，广州 510631；2 华南师范大学物理与电信工程学院，广州 510631；3 抚州职业技术学
院，江西抚州 344106
提要 5~20 mg·L-1 纳米化的 TiO2 能明显增加绿豆下胚轴不定根的数目、根干重和生根范围；光照条件下显著促进绿豆下
胚轴不定根的形成；不同时间促生根效果不同，以 6~18 h 的效果最好。
关键词 纳米化的二氧化钛；不定根；绿豆下胚轴
The Promotive Effect of Nanometer TiO2 on the Adventitious Rooting of Mung
Bean Hypocotyl
TU Qing-Hua1,3, LI Niang-Hui1, LI Ling1,*, XIONG Yu-Ying2
1College of Life Science, South China Normal University, Guangzhou 510631,China; 2School of Physics and Telecommunication
Engineering, South China Normal University, Guangzhou 510631, China; 3Fuzhou Vacational Technical College, Fuzhou, Jiangxi
344106, China
Abstract 5-20 mg·mL-1 nanometer TiO2 treatment significantly increased root numbers, dry weight and root-
ing extent of adventitious rooting of mung bean hypocotyls, light significantly enhanced the formation of
adventitious rooting. The promotive rooting was the best after treatment 6–18 h.
Key words nanometer TiO2; adventitious roots; mung bean hypocotyl
收稿 2004-07-01 修定 　 2005-01-07
资助　 广东省自然科学基金(031502)。
*通讯作者(E-mail: liling@scnu.edu.cn, Tel: 020-
85212078)。
纳米材料具有促进动植物生长、防治动植物
疾病和去污染等多种功效[1]。已有实验表明纳米
材料有抑制单细胞植物生长的作用[2]，对高等植
物的作用虽有少量报道，但主要围绕在对表观形
态的影响，生理机制的研究尚少。李大力等[2]的
实验表明无机纳米材料对植物组培苗再生芽的发育
有促进作用，并认为是培养基中纳米材料颗粒的
巨大表面积吸附了一部分植物激素，培养基中植
物组织可利用的生长调节物质浓度相对下降之果。
陆长梅等[3]报道，纳米材料可促进大豆萌发和幼
苗生长，并认为纳米材料产生的羟自由基可促进
大豆体内自由基与自由基清除系统的旺盛代谢，
增强植物的抗逆能力，最终促进植物的生长发
育。不定根(adventitious root)形成是植物发育生物
学中的一个基本问题[4,5]，本文以绿豆下胚轴插条
为实验材料，研究了纳米化的TiO2 对其不定根形
成的影响。
材料与方法
绿豆(Vigna radiata)种子购自种子商店。选籽
粒饱满、大小一致的绿豆种子，用自来水洗干净
后浸种12 h。将充分吸胀的种子播于盛有干净湿
沙的瓷盘中，于(28±2)℃中暗培养36 h，发芽后
移入光照箱内培养 3 d(光照 16 h ·d-1，辐照度
63.75 mol·m-2·s-1)，温度(28±2)℃，相对湿度
8 0 % 。选取长势、茎粗、叶片大小一致，苗高
8~9 cm(下胚轴 5~6 cm，上胚轴 3 cm，子叶、
初生叶和顶芽完好)的幼苗用于实验。
试验用的纳米化的TiO2为华南师范大学物理
与电信工程学院研制的白色粉末状固体(锐钛型，
颗粒粒径 20~23 nm)。
绿豆幼苗随机分成所需份数，切去子叶下部
4 cm以下部分的下胚轴和根系，即为生根试验用
的插条。
插条基部浸入盛有3 cm深不同浓度TiO2溶液
的小烧杯中，每杯置 20 个插条，每种处理 3 杯。
浸泡 24 h 后用清水漂洗基部，换用自来水培养
5 d，每天换水 1 次。培养的条件与材料培养的
植物生理学通讯 第41卷 第3期，2005年6月314
相同。于光照和黑暗中用15 mg·mL-1 浓度的 TiO2
分别浸泡插条后, 24 h后用清水漂洗基部，换用
自来水培养 5 d，每天换水 1 次。处理和生根培
养的条件与材料培养的相同。
在插条生根的不同时间内，用15 mg·mL-1 浓
度的 TiO2 浸泡 6 h，然后用自来水冲洗插条基部
以除去沾在表面的 TiO2，插条再在自来水中培养
相应的时间。分别取出培养 5 d 的插条，计算从
下胚轴表面长出 1 mm 以上的根数，测定生根范
围根干重。
以上实验均重复 3 次，取平均值。
实验结果
1 纳米化的TiO2浓度对绿豆下胚轴插条不定根形
成的影响
图1表明，经纳米化的TiO2 溶液处理后的插
条生根数、生根范围、根干重都有增加，其中
生根范围增加的程度较大，15 mg·mL-1 TiO2 的促
进作用最为显著，10 mg·mL-1 的次之。
2 光照或黑暗条件下纳米化的TiO2对绿豆下胚轴
插条不定根形成的影响
用浓度为 15 mg·mL-1 纳米化的 TiO2 浸泡插
条，分别置于光和暗条件(28℃)下培养 24 h，然
后再进行 120 h 生根培养。如图 2 所示，无论在
光照还是黑暗条件下培养，其生根数、生根范
围、根干重均有增加，尤其是在光照下培养与对
照的插条生根数相差 2.7 倍。这与蒋小满等[6]的
光、暗预处理诱导蚕豆幼苗不定根的研究结果一
致。
3 不同时间内以纳米化的TiO2处理的绿豆插条不
定根形成的比较
图 3 是绿豆下胚轴插条在不同时间段用 1 5
mg·mL-1 TiO2 处理后的生根结果。在48 h 内每隔
6 h 处理插条，其生根结果均好于未加TiO2 处理
图1 不同浓度纳米化的TiO2对绿豆下胚轴不定根
根数、生根范围和根干重的影响
Fig.1 Effects of different concentrations of nanometer TiO2
on number，extent and dry weight of adventitious
roots in hypocotyl of mung bean
图2 光照或黑暗条件下纳米化的TiO2对绿豆下胚轴插条
不定根根数、生根范围和根干重的影响
Fig.2 Effects of nanmeter TiO2 on number, extent and dry
weight of adventitious roots in hypocotyl cuttings
of mung bean under the light or dark
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的。其中，在6~12 h 时间段处理生根效果最好，
生根数、生根范围均为对照的 2 倍，根干重为对
照的1.3 倍，表明这个时期对TiO2 最敏感，该时
期处理最有效地诱导根原基的形成；12~18 h 次
之。因此，T i O 2 的作用与其作用时间有关。
讨　　论
TiO2 作为一种半导体材料具有很好的光催化
活性，其吸收能量大于其禁带宽度的光子被激发
至导带时即产生电子——空穴对，光生空穴的氧
图3 纳米化的TiO2处理不同时间的绿豆下胚轴插条
生根数、生根范围和根干重比较
Fig.3 Comparison of different treatment times of nanometer
TiO2 on number, extent and dry weight of adventitious
roots in hypocotyl cuttings of mung bean
化性很强[7]。本文以纳米化的TiO2 影响绿豆下胚
轴不定根形成的结果表明，一定浓度范围内的纳
米化的TiO2 可促进绿豆下胚轴插条生根。这一结
果与李大力等[2]的纳米材料不能促进生根而只能促
进芽生长的结果相反，这可能与药剂浓度、处理
时间和植物材料不同有关[8,9]。
在光照或黑暗条件下，纳米化的TiO2处理的
插条生根效果均好于未经纳米化的 TiO2 处理的，
光照下的促进效果更加显著，这可能是纳米化的
TiO2 光催化作用的结果。
王金祥[4]将绿豆下胚轴不定根的形成分为4个
时期：6~12 h 为诱导期，12~24 h 为起始早期，
24~48 h 为起始晚期，48~72 h 为生长和分化期。
本文在不定根形成过程中的不同时间段内用纳米化
的TiO2处理绿豆下胚轴，结果以6~12 h处理的生
根数最多，42~48 h处理生根范围最大，12~18 h处
理根干重最重，表明不定根形成后的6~18 h是纳
米化的 TiO2 作用的敏感时期。
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