全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 25(3)：281— 284 2005年 5月
铬、硒对水稻幼苗生长和生理的影响
石贵玉，陈明媚
(广西师范大学生命科学学院，广西桂林 541004)
摘 要：以单一铬(Cr6+0~200 moI．L- )及硒(Se O～200 moI．L- )、铬硒混合液(铬 100 moI．L ，硒 5O
moI．L I)处理水稻幼苗，研究不同处理和浓度对水稻幼苗生长和生理特性影响。结果表明(1)单一铬处理，随
着铬浓度增加，植株生长明显受到抑制，铬毒害表现为株高、鲜重和干重受抑制，叶片黄色、叶绿索含量下降，体
内SOD、CAT活性下降，POD活性上升，膜透性增大；(2)单一硒处理，50／*mol·L一1促进植株生长，100／*mol·L一1
和200／*mol·L l则抑制植株生长；(3)铬硒混合处理结果反映，硒有减轻水稻铬毒害的作用，表现为：减轻铬胁
迫对株高、鲜重和干重增加的抑制，提高叶绿素含量，提高 SOD、CAT活性，降低POD活性和膜透性。
关键词：铬(Cr6+)；硒(Se)；杂交水稻；生长生理
中图分类号：Q945．14 文献标识码；A 文章编号：1ooo一3142(2005)03—0281—04
Effects 0f Cr仆and Se on the growth
1 ’ · ’ n ● ’ l ‘
and physiology 0t rice seedlin~
一 一 一 一 ，一
SHI Gui-yu，C HEN Ming—mei
(College of Life Sciences，Guangxi Normal University，Guilin 541004．China)
Abstract：Effects of diferent concentration(0 200／*mol·L 1)of Chromium(Cr6+)or Selenium(Se)and Cr6++Se
(Cr6+lOO／*mol·L ，Se 50／*mol·L- )mixture on the growth and physiological function of the hybrid rice seedling were
studied．The results showed that：(1)The seedling height，fresh weight and dry weight decreased，and the content of
chlorophyll，activity of superoxide dismutase(S0D)and catalase(CAT)decreased，peroxidase(POD)and cel membrane
permeability increased with Cr6+concentration’S inerease~(2)The growth of rice seedling was promoted at 5O btmol·
L of Se．But the growth was inhibited distinctly when the concentration of Se were inereased(100~200／*mol·L1)：
(3)Cr6++Se mixture could aleviate the Cr6+toxicity，retard the inhibition of Cr6+to the increase of seedling height．in—
crease chlorophyl content，and SOD，CAT activities，decrease POD activities and membrane perm eability．
Key words：Cr +；Se；hybrid rice；growth physiology
随着矿产资源的大量开发利用，各种化学产品、
农药及化肥的广泛使用以及城市污泥、生活污水的
农用，导致重金属对土壤、水体的污染越来越严重。
土壤、水体被重金属污染后，不仅影响作物的产量和
品质，并且直接或间接地通过食物链危害人类健康。
如何控制和减轻重金属对植物的毒害，已引起人们
的广泛关注。
铬(Cr。 )作为工业的“五毒”之一，是一种毒性
较大的致畸、致突变剂(顾公望等，l993)。硒是动物
和人体营养必需的微量元素，对高等植物的生长有
重要作用，是植物生长发育的一种有益元素(陈铬
等，l996；尚庆茂等，l998；吴军等，l999)。至今有关
铬、硒对杂交水稻影响的研究，尤其硒对铬毒害的缓
解作用报道较少。本文以杂交水稻为材料，研究了
铬、硒对水稻幼苗生长的影响，以及硒对铬胁迫下水
稻幼苗生长和叶绿素含量、膜透性及抗氧化酶活性
影响，以探讨硒对铬毒害的抑制和缓解的机理。
1 材料与方法
1．1材料培养与处理
供试水稻(Oryza sativa L．)为杂交品种“优I
收稿日期：2004—04—12 修订日期：2004—07—20
作者简介：石贵玉(1953一)．男．广西百色人，教授．主要从事植物生理生化教学和科研工作。
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207”。选用饱满的种子以漂白粉消毒，用蒸馏水浸
泡48 h后，置于3O℃培养箱中催芽，萌芽后均匀播
在内置吸水纸的小方盆中，置于3O℃光照培养箱中
每天光照10 h(2 000 Ix)，以Hoagland营养液培养。
幼苗 1叶龄时，用含 CrSO 或 Na2SeSO3的 Hoag—
land营养液培养，处理浓度为 50、100、200gmol‘
L 、铬硒混合液(铬 100 gmol· 、硒 50 gmol’
L-i)和对照(Hoagland培养液)，处理 10 d后分别测
定各项生理指标。
1．2测定方法
1．2．1植株生长量测定 测定处理前与处理 10 d
秧苗的高度和根长度变化，以秧苗高度、根长度增加
量及1O株秧苗的鲜重、干重表示植株生长量。
1．2．2叶绿素含量测定 采用分光光度法，以8O
丙酮研磨提取测定，按 Arnon法计算叶绿素含量
(张志良，1990)。
1．2．3细胞膜透性测定 采用电导法 (张志 良，
1990)，以电导率 g~／cm表示膜透性的大小。
1．2．4 SOD(超氧物歧化酶)活性测定 按 Giannop—
olitis等(1997)的方法，以每单位时间内抑制光化还
原5O 的氮蓝四唑(NBT)为一个酶活性单位。
l_2．5 CAT(it氧化氢酶)活性测定 参照李伯林等
(1989)方法，按每单位时间内H2 消失量计算酶活性。
1．2．6 POD(过氧化物酶)活性测定 用愈伤木酚氧
化法(张志良，1990)，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。
2 结果与分析
2．1不同浓度铬(Cr6 )处理对水稻幼苗生长的影响
表 1反映，水稻幼苗用不同浓度的铬处理，低浓
度铬对稻苗株高、根长表现出不同的结果，在 5O
pmol·L 时，铬处理对水稻幼苗株高有抑制作用，
抑制率为对照的 11．3 9，6，对根长有促进作用，促进
率为对照的45．4 ；高浓度Cr汁处理，对稻苗株高
和根长均呈抑制作用，苗高随着浓度的增加明显减
少，如 100 gmol·L 时抑制率为对照的 40．0 ，
200 gmol·L 则是 65．3 9／6，统计分析反映三种浓度
的处理与对照两者差异极显著。实验结果说明低浓
度的铬(Cr汁)处理对水稻根生长有一定的促进作
用，原因有待进一步实验分析，但随着浓度的增加，
均对株高、根长有抑制作用。植株鲜重和干重的变
化，反映植株生长速率的快慢和积累干物质能力的
大小。表 1亦反映不同浓度铬处理对水稻幼苗干重
和鲜重均表现为抑制作用，5O gmol·L 时，两者与
对照相比较，抑制率分别为 17．6 和 19．2 ，且随
着浓度的增加，抑制作用愈明显。
表 1 铬对水稻幼苗生长的影响
Table 1 Effect of Cr6+ on the growth of rice seedling
浓度 株高(cm) 根长(cm) 鲜重 干重
Conc． Seedling Root FW DW
(／~mol·lfi) height length (g／10株)(mg／10株)
0 9．39(100) 4．01(100) 0．52(100) 85(100)
50 8．33 (88．7)5．83(145．4)0．42(80．8) 70(82．4)
100 5．63 (60．O)4．45(113．2)0．24(46．5) 65(76．5)
200 3．26 (34．7) 3．92(97．5) 0．11(21．2) 48(56．5)
。差异显著性为0．05， Significant test at 0．05l△括号中的数字
为百分比 in parentheses．(下同)。
表 2 硒对水稻幼苗生长的影响
Table 2 Effect of Se on the
growth of rice seedling
0 9．39(1OO) 4．0l(100) 0．52(100) 85(100)
5O 10．8 (115．O)4．52(112．7)0．59(113．5)90(105．9)
100 7．66 (81．6) 3．85(96．O) 0．48(92．3) 74(87．1)
：! ：! ： ： !! ：! ： ! !：! ! !!!：!
2．2不同浓度硒(Se)处理对水稻幼苗生长的影响
表2表明，不同浓度硒处理水稻幼苗表现出不同
的结果。低浓度50 gmol·L 时，硒处理对水稻幼苗
株高、根长、鲜重和干重均有促进作用，其增长率分别
为对照的 15 、12．7 、13．5 和5．9 。100 gmol·
L 和200 gmol·L 处理时，对水稻幼苗株高、根长、
鲜重和干重均呈现抑制作用，且随着浓度的增加抑制
作用愈大，对幼苗株高统计分析表明处理与对照两者
差异极显著。吴军等(1999)和周文美等(1998)指出，
硒在低浓度时能促进作物生长，但硒过量则对植物生
长产生毒害。本实验也反映低浓度硒处理时促进水
稻幼苗生长，高浓度硒处理则抑制其生长。
2．3铬(Cr6 )硒(Se)混合液处理对水稻幼苗生长的
影响
表 3显示 ，铬在 100／~mol·L 浓度时，对水稻
幼苗的株高、鲜重和干重均表现为抑制作用。铬硒
混合处理后的株高、鲜重和干重均比铬处理的高。
形态上亦观察到铬处理 10 d后，植株比对照和 5O
gmol·L 硒处理的幼苗矮小，叶片呈黄色，植株有
枯卷状，但铬硒混合液处理，与对照和50 gmol·L
硒处理的幼苗比较，叶片也呈黄色，但轻于单一铬处
理，且植株不呈现枯卷状。这表明硒可能减轻铬对
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3期 石贵玉等：铬、硒对水稻幼苗生长和生理的影响 283
水稻幼苗生长的抑制作用。
表 3 铬 硒对水稻幼苗生长的影响
Table 3 Effect of Cr6+ and Se on the
growth of the rice seedling
o 9．39(1OO) 4．o1(1oo) o．52(1OO) 85(1OO)
Cr6+100 5．63(60．0) 4．54(113．2) 0．24(46．2) 65(76．5)
Se 50 10．8(115．0) 4．52(112．7)0．59(113．5)90(105．9)
Cr6+(100)7．80(83．0) 4．50(112．2) 0．49(94．2) 77(90．6)
+Se(50)
表 4 铬、硒对水稻叶绿素含量和膜透性的影响
Table 4 Effect of Cr and Se on the chlorophyll content
and membrane permeability of rice
2．4铬、硒对水稻叶片叶绿素和膜透性的影响
叶片颜色的变化即叶绿素含量的多少，直观地
反映植株生长的状况，细胞膜透性增加亦是膜系统
损伤的表现之一。从表4可见，无论单一 Cr¨ 或 Se
处理，叶绿素含量均比对照低，膜透性则比对照高。
但铬硒混合液处理水稻幼苗，其叶绿素含量高于单
一 铬处理，膜透性亦低于铬。说明硒可以减轻铬对
水稻幼苗叶片叶绿素的分解和细胞膜结构的破坏。
表 5 铬、硒对水稻 SOD、CAT和 POD活性的影响
Table 5 Effect of Cr0+ and Se on the activity
of SOD CAT and POD of rice
2．5铬、硒对水稻幼苗SOD、CAT和 POD活性的影响
从表5可见，单一铬处理时，SOD、CAT活性分
别比对照低 16．1 和 45．5 ，POD活性比对照高
1O．2 。陈平(2002)、孔祥生(1999)等用重金属镉
处理水稻和玉米幼苗，亦发现高浓度镉时，体内
SOD活性下降，POD活性增加。
这与本实验用铬处理水稻幼苗得到的结果有些
类似。铬、硒混合液处理水稻幼苗，SOD、CAT活性
均比单一铬处理的高，POD活性则低，亦反映硒有
缓解铬毒害的作用。
3 讨论
本实验结果说明，重金属铬(Cr¨ )毒害使水稻
幼苗植株矮小，叶片失绿，植株鲜重、干重下降，同时
抗氧化酶活性下降，细胞膜透性增加。铬、硒复合处
理，硒有缓解或抑制铬毒害的作用。
植物体内叶绿素含量的高低与光合作用水平的
强弱密切相关。重金属铬(Cr¨ )毒害引起的植株失
绿，叶绿素含量下降，徐勤松等(2002)认为是铬
(Cr¨ )毒害使叶绿体膨胀、类囊体排列紊乱、被膜消
失和叶绿体解体，导致叶绿素含量下降，最终严重影
响植物光合作用的正常进行。Van等(1990)也认
为，这是由于重金属离子抑制原叶绿素酸酯还原酶
活性引起的。本实验得到的铬(Cr¨ )毒害使水稻幼
苗生长受抑制，叶绿素含量和植株鲜重、干重下降可
能与上述原因有关。加硒培养、铬毒害水稻幼苗的
病症减轻，这可能是硒与重金属等污染元素之间多
表现为拮抗关系(吴军等，1999)，硒能增强植物对重
金属、环境污染物和生理逆境的抵抗力(陈春英等，
1994)，但具体机理有待研究。
生物体代谢中产生的活性氧和自由基，在生物
体内具有很强的毒害作用，其产生与清除作用的平
衡，受保护酶类和小分子抗氧化剂的调控。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，使植物体积累O ，加剧膜脂
过氧化作用。本实验也得到类似结果。我们推测铬
毒害破坏了水稻幼苗体内的保护酶系统，使 SOD、
CAT活性下降，POD活性上升，使O 和 H O2活性
氧在体内积累，引起膜结构受到损伤，透性增大，细胞
代谢失调，最终影响植物生长。硒可以降低植物体内
H O 水平，清除活性氧，降低膜脂质过氧化(吴军等，
1999；赵林Jtl等，1996)。本实验结果说明，铬与硒混
合培养后，与单一铬处理者相比，稻苗体内SOD、CAT
活性提高，POD活性降低，膜透性减小，可能是硒缓
解或抑制水稻铬毒害的机制之一。
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