全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 27(6)：899— 902 2007年 11月
铬对烟草组培苗生长和某些生理指标的影响
石贵玉，秦丽凤 ，陈耕云
(卜西师范大学生命科学学院，广西桂林541004)
摘 要：以烟草无菌苗为材料，在培养基中添加 0、50、100、150、200、300 tLmol·L 浓度的重金属铬离子，进行
组织培养，35 d后分析植株生长和相关生理变化。结果表明，低浓度(50 pmol·L- )铬对烟草组培苗生长有
促进作用，株高、鲜重、叶绿素含量、蛋白质含量 、SOD活性呈现上升趋势 ；高浓度铬处理则抑制生长，株高、鲜
重、叶绿素、蛋 白质含量、SOD活性都下降，相反 ，POD活性、MDA含量和细胞膜透性显著增加。
关键词 ：铬 ；烟草；组织培养 ；生长生理
中图分类号：Q945 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000-3142(2007)06-0899—04
Effects 0f CI．6+0n the growth and s伽ne Physiological
characters 0f tobacco by tissue culture
SHI Gui-Yu，QIN Li-Feng，CHEN Geng-Yun
(College of Li Sciences，Guangxi Normal University，Guilin 541004，China)
Abstract：After germfree tobacco seedlings being cultivated in culture medium added with Cr solution in 0，50，100，
150，200，300／~mol·L-I consistency respectively for 35 days，the growth and certain physiological functions of the to—
bacco were studied．The results indicated：(1)the calus and seedlings growth was promoted at 50／~mol·L- consis—
tency，and the height，fresh weight，content of chlorophyll and protein，SOD(superoxide dismutase)activity of the
seedlings increased；(2)the growth of callus and seedling was restrained distinctly under the high consistency(100~
300 pmol·LI)，and the seedling height，fresh weight，content of chlorophyll and protein，activity of SOD(superoxide
dismutase)decreased；(3)on the contrary，the activity of peroxidase(POD)，content of MDA and the permeability of
cel membrane had earned a remarkable increase with the high concentration of Cr +．
Key words：Cr6+；tobacco；tissue culture；growt h physiology
随着工农业 的发展 ，三废 (废水 、废气、废渣)排
放量急剧增加 ，导致重金属元素在环境 中的含量大
增，当其含量超过一定的浓度后，就会对生物起到毒
害作用，表现为生理生长过程受阻，生长发育停滞，
最后可能导致 死亡 。铬 (Cr )作为 工业 “五毒”之
一
，是一种 毒性较 大 的致 畸、致 突变剂 (顾公望 等，
1993)。有关铬的研究，主要集中在对大麦(张义贤，
1997)、水车前(徐勤松等，2002)和水稻(石贵玉等，
2005)等方面的研究 ，但 尚未见到对烟草组织培养方
面的研究报导。本文以烟草组织培养苗为材料，探
讨铬对植物生长发育和一些生理的影响，并以此为
指标，旨在探讨铬在植物体内的积累以及对植物毒
害的作用机理 。
1 材料与方法
1．1实验材料和处理
将实验室培养的烟草(Nicotiana tabacum)无菌
苗的叶片在无菌条件下切成 0．5 crn 大小的外植
体，分别接人各种处理以及对照的培养基中，每瓶 4
块 。基本培 养基 ：MS+2．0 mg／LBA+0．05 mg／
LNAA，调 pH值 5．8。铬的来源是 CrSO 。培养基
收稿日期 ：2006—01一ll 修回日期：2006—12—15
基金项目：广西教育厅科研基金[supp0rted by Scientific Research Foundation of Education Department of Guangxi]
作者简介：石贵玉(1953一)，男 ，广西百色人 ，教授 ，主要从事植物生理与生理生态的教学和科研工作。
维普资讯 http://www.cqvip.com
900 广 西 植 物 27卷
中含铬处理浓度：(1)50／2tool·L ；(2)100／~mo]·
L ；(3)150 tLmol·L ；(4)200 tLmol·L ；(5)300
mo1．L ；(6)对照 6个浓度的处理，每个处理 10瓶。
培养在温度 27℃、每天光照 12 h，光照强度 36 mo1．
mz．s 的培养室中。培养至 35 d时随机取样分析
培养的再生组织苗中各项生理指标和生长情况。
1．2测定方法
(1)植株生长量测定：测定 3瓶组培苗的高度和
鲜重变化，以苗高度、鲜重表示植株生长量。(2)叶
绿素含量测定：采用分光光度法，以 80 丙酮研磨
提取测定，按Arnon法计算叶绿素含量(张志良等，
2003)。(3)蛋 白质含量测定 ：采用 Folin-酚试剂法
(张志良等，2003)。(4)细胞膜透性测定：采用电导
法(张志良等，2003)，以电导率 Vn／cm表示膜透性
的大小。(5)SOD(超氧物歧化酶)活性测定：按 Gi—
annopolitis和 Ries(1997)的方法 ，以每单位时间 内
抑制光化还原 50 9／5的氮蓝四唑(NBT)为一个酶活
性单位。(6)POD(过氧化物酶)活性测定：用愈伤木
酚氧化法(张志良等，2003)，以470 nm波长下每分
钟每克材料的光密度变化表示酶活性大小。(7)
MDA(丙二醛)含量测定：采用硫代巴比妥酸(TBA)
法(张志良等，2003)，以 mo1．g‘表示含量的大小。
2 结果与分析
2．1铬处理对烟草组培苗生长的影响
表 1反映，烟草组培苗用不同浓度的铬处理，低
浓度铬对烟草组培苗的株高、鲜重都表现出类似的
结果，在 5O mo1．L 浓度时，铬处理对烟草组培苗
株高和鲜重有促进作用，促进率分别为对照的3．0
和 l1．1 ；高浓度铬处理对组培苗株高和鲜重均呈
抑制作用，苗高和鲜重随着浓度的增加明显减少，如
150 moI．L- 时抑制率为对照的 12．1 和 34．0 ，
300 mo1．L 则是 80．1 和 83．0 ，经统计软件
SPSS分析，铬离子浓度与株高、鲜重均呈极显著性相
关(两者分别为R--0．964，P=0．01和R一-0．861，P
一0．01)。实验结果说明低浓度的铬处理对烟草组
培苗的生长有一定的促进作用，但随着浓度的增加，
均对株高、鲜重有抑制作用。植株鲜重的变化，反映
植株生长速率的快慢和积累干物质的能力大小。
2．2铬处理对烟草叶绿素和蛋白质含量的影响
烟草组培苗用不同浓度的铬处理，低浓度铬对
烟草组培苗的叶绿素和蛋白质含量有一定的促进效
表 1 铬对烟草组培苗生长的影响
Table 1 Effect of growth of Cr6+ on the tobacco
i
s 。 i F i
。“cent “。“ (cm／ ant品 (g／botl
0 8．30(1OO) 3．24(1OO)
50 8．55*(103．0) 3．60(111．1)
100 8．O0*(96．4) 3．11(96．0)
150 7．30 (87．9) 2．90(66．0)
200 2．30*(27．7) 0．86(26．5)
300 1．65 (19．9) 0．53(17．0)
差异显著性为0．01，括号中的数字为百分比。
Significant difference at 0．01 leve1． in parentheses．
应，高浓度铬处理，则表现为抑制作用，且浓度愈高
抑制愈严重(表 2)，如 5O mo1．L 浓度时，与对照相
比较，两者分别提高 6．7 和 12．1 ；i00 mo1．L
时分别抑制 68．8 和 31．6 ，但 300 mo1．L 则分
别抑制77．2 和72．5 ，这与徐勤松等(2002)和石贵
玉等(2005)以铬处理水车前和水稻幼苗，随着铬浓
度的增大，叶绿素含量下降愈明显的结果相一致。
表 2 铬对烟草叶绿素和蛋 白质含量的影响
Table 2 Effect of Cr +on chlorophyl content
and protein content of tobacco
2．3铬处理对烟草 SOD和 POD活性的影响
从图 1可看出，烟草组培苗经不同浓度铬处理
后，低浓度铬对组培苗 SOD活性有促进作用，高浓
度铬则表现为抑制作用，SOD活性在i00 mo1．L
后随着浓度的上升呈下降趋势。如 100／~mol·L
时，SOD活性比对照下降了 l1．5 ，300 mo1．L 时
则下降了 27．6 。但烟草组培苗经铬处理后，POD
活性则随着浓度的增加有明显的上升趋势(图2)，如
在 100 mo1．L 时 ，酶活性 比对照上升 39．2 ，200
mo1．L 时则上升 49．6 。陈平等(2002)、石贵玉
等(2005)、孔祥生等(1999)用重金属镉、铬处理水稻
和玉米幼苗，亦发现随着镉、铬浓度的增加，体内
SOD活性下降，POD活性增加的结果。
2．4铬处理对烟草 MDA含量和细胞膜透性的影响
MDA是细胞膜分解的产物，MDA含量和膜透
维普资讯 http://www.cqvip.com
6期 石贵玉等 ：铬对烟草组培苗生长和某些生理指标 的影响 9O1
600
500
400
300
200
1O0
0
0 50 100 150 200 300
H moI／L
图 1 铬对 SOD活性的影响
Fig．1 Efects of Cr6+ on the SOD activity
0 50 100 150 200 300
“moI／L
图 2 铬对 POD活性的影响
Fig．2 Effects of Cr6+ on the POD activity
1 2 3 4 5 6
12 moI／L
图 3 铬对 MDA含量的影响
Fig．3 Effects of Cr0+ on the MDA content
性增加是膜系统损伤的表现之一。研究表明，烟草
组培苗经不同浓度铬处理后，除低浓度(50 gmol·
L )外，MDA含量和膜透性都表现为上升趋势，浓
度愈大上升愈大 (图 3、4)。如 100 gmol·L 时
MDA含量和膜透性分别上升 29．1 和 2．3 ，但
300 gmol·L 时则分别上升了 8O．5 和 207．4 ，
说明铬处理超过一定浓度后，细胞膜迅速受到破坏，
同时产生大量的 MDA。
0 50 100 150 200 300
H mo1／L
图 4 铬对膜透性的影响
Fig．4 Effects of Cr6+ on the permeability of membrane
3 讨论
利用植物组织培养技术进行植物抗性生理的研
究，是一种新的方法和思路。实验对象植物培养苗
和细胞团易于操作控制，在胁迫环境下，植株细胞群
不受外界其他因素影响，所受胁迫程度一致，生理生
化变化一致，易于观察，获得结果具有一致性。本实
验结果亦反映组织培养技术是抗性生理研究一种便
利、有效的方法。
不少研究表明，铬过多对植物会产生严重损害，
强烈抑制植物细胞和植株的生长(石贵玉等，2005；
徐勤松等，2002)。在烟草组织培养中，重金属铬过
多也表现出类似的结果：铬毒害使烟草培养苗细胞
生长受阻，植株矮小，鲜重下降，叶绿素和蛋白质含
量下降，同时抗氧化酶活性下降，细胞膜透性增加，
膜分解产物丙二醛(MDA)含量亦增加。
Van Assche等(1990)研究反映，细胞内重金属
离子不仅能与酶活性中心或蛋白质中的巯基结合，
而且还能取代金属蛋白中的必需元素(Ca抖、Mgz+、
Zn抖和 Fe )，导致生物大分子构象改变、酶活性丧
失，干扰细胞的正常生长如重金属离子抑制原叶绿
素酸酯还原酶活性。本实验结果铬毒害使烟草组培
苗叶绿素含量、植株鲜重下降，生长受到抑制可能与
重金属铬大量抑制植物体内酶活性，从而影响植株
代谢相关。
植物在正常情况下的酶促反应、叶绿体和线粒
体的电子传递过程和一些低分子有机物的自动氧化
反应，都会产生 OT和 H。O。等活性氧，但它们又被
植物细胞内的保护酶 SOD、POD、CAT、APX和小
分子抗氧化剂谷胱甘肽、维生素 C、维生素 E等清除
∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 0
． ．
暑0．cj
∞ 加 幅 ∞ 5 0 7 6 5 4 3 2 O 0 0 0 O 0 0 0
M＼loEj
维普资讯 http://www.cqvip.com
9O2 广 西 植 物 27卷
以达到一种生理平衡。而在重金属胁迫下，这种活
性氧的产生与清除之间的平衡会被破坏，植物细胞
清除能力下降，活性氧增加。徐勤松等(2002)认为，
铬胁迫严重破坏了体内抗氧化酶系统，尤其是 SOD
的活性，使植物体内积累 OT，加剧膜脂过氧化作用。
本实验也得到类似的结果，我们推测铬对烟草组培
苗的毒害，是破坏了烟草组培苗体内的保护酶系统，
使 SOD活性下降，POD先上升后下降，O_和Hz02
图 5 铬对烟草组培苗生长的影响
Fig．5 Efects of Cr +o1 the growth of tobacco by tissue culture
等活性氧在体内累积，引起膜脂过氧化，膜透性增
大，产生大量 MDA影响细胞代谢，最终影响烟草组
培苗的生长。
参考文献：
张义贤．1997．三价铬和六价铬对大麦毒害效应的比较[J3．中
国环境科学，17(6)：565-567
张志良，瞿伟菁．2003．植物生理学实验指导[Ⅳ口．北京：高等教育
出版社 ；67—7O，158-159，256-258，123—124，274～276
顾公望，张宏伟．1993．微量元素与恶性肿瘤[M]．上海科学
技术出版社l199—205
ChenP(陈平)，Yu TY(余土元)，Chen HY(陈惠阳)，et a1．
2002．Effects of Se on growth and some physiological char—
acteristics of rice seedling under Cd stress(硒对镉胁迫下水
稻幼苗生长及生理特性的影响)[J3．Guihaia(广西植物)，
22(3)：277—282
Giannopolitis C N，Ries S K． 1997．Superoxide dismutation
I．Occurrence in higher plants[J]．Plant Physiol，53：315
Kong XS(孔祥生)，Guo XP(郭秀璞)，Zhang MX(张妙霞)．
1999． Effect of cadmium stress on seedling growth and
physiology chemistry of maize(镉胁迫对玉米幼苗生长及生
理生化的影响)[J]．J Huazhong Agric Univ(华中农业大
学学报)，18(2)：111—113
Shi GY(石贵玉)，Chen MM (陈明媚)．2005．Effects of Cr6+
and Se on growth and some physiological of rice seedling(铬 、
硒对水稻幼苗生长和生理的影响)[J]．Guihaia(广西植
物)，25(3)：281—284
Van Assche F，Clijsters H．1990．Efects of metal on enzyme
activity in plants[J]．PlantCell Environ，13：195—206
Xu QS(徐勤松 )，Shi GX(施 国新)，Du KH(杜 开和)．2002．
Efects of Cr(Ⅵ)on physiological and ultrastrutural changes
in leaves of Ottelia alismoides(L．)pers(六价铬污染对水车
前叶片生理生化及细胞超微结构的影响)[J]．Guihaia(广
西植物)，22(1)：92—96
(上接第 957页 Continue from page 957)
&Genetic Systems，71：383—390
Parial LC，Rooney LW．1970． Use of dye-binding and biuret
techniques for estimating protein in Brown and Milled Rice
[J]．Cereal Chemistry，47(1)：38
Radovic RS，Maksimovic，Brkljacic MJ，eta1．1999．2s albumin
from buckwheat(Fagopyrum esculentum)seeds[J]．J Agric
Food Chemistry，47(4)：1 467— 1 470
Rout MK，Chrungoo NK． 1999． Lysine and methionine rich
basic subunit of buckwheat grain legumin：Some results of fl
structural study[J]．Biochemistry&Molecular Biology In·
ternational，47(6)：921—926
Sun YG(孙毅刚)，Chai WF(柴文福)．2000．Buckwheat and
its integrated use(养麦及其综合利用)[J]．Cereal and Food
Industry(粮食与食 品工业)，(4)：8—11
Tang Y(唐宇)，Zhao G(赵钢)．1990．Pilot study of nutrient
quality on buckwheat character resources native to Sichuan
(四川省养麦品质资源营养品质的初步研究)[J]．Buck·
wheat Newsletter(养麦动态)，(2)：2O一24
You Xin(尤 新 )．1999．Eight kinds of health foods which
should be developed urgently(我国亟待开发的八大类保健
食品)[J]．Commercial Science and Technology Develop
ment(商业科技开发)，(2)：38
Zhang HZ(张宏志)．1995．Trace element and health in buck‘
wheat(荞麦中的微量元素与健康)[J]．Trace Element and
Health Research(微量元素与健康研究)，(4)：42-43
维普资讯 http://www.cqvip.com