全 文 ：书广 西 植 物 Gui hai a Z4 (1 >C77 -80 Z004 年 1 月
铝对水稻幼苗生长和生理的影响
石贵玉
(广西师范大学生命科学学院9广西桂林 541004 >
摘 要C以不同浓度的铝处理水稻幼苗9研究铝对水稻幼苗的生理生化效应o结果表明950 ~mol .L-1 的铝对
水稻幼苗生长有促进作用9高于50 ~mol .L-1 后9随着铝浓度的增加9植株生长明显受到抑制9株高~根长~鲜
重和干重均下降;叶片叶绿素含量和SOD 活性下降9POD 活性先上升后下降9细胞膜透性增大o表明高浓度
铝的毒害9导致体内保护酶活性受到抑制9膜系统受到伤害9从而影响水稻幼苗的生长o
关键词C铝;杂交水稻;保护酶;生长
中图分类号C@945 文献标识码CA 文章编号C1000-314Z (Z004>01-0077-04
Effect of Al u mi ni u m on growt h and some
physiological f unction of rice seedli ngs
S~I Gui-yu
(Colle ge of Li f e Science 9GuangJi Nor mal Uniuersit $ 9Guili n 541004 9Chi na >
Abstract Cthe ef f ect of groWt h and physi ol ogi cal f uncti ons of dif f erent concentrati on Al on t he hybri d ri ce
seedli ng Was st udi ed . the results shoWed t hat t he groWt h of ri ce seedli ng Was promoted at 50 ~mol .L-1 of
Al . but t he seedli ng hei ght 9r oot l engt h9f resh Wei ght and dry Wei ght decreased9ri ce groWt h di sti nct Was i n-
hi bit ed 9and t he content of chl orophyll 9acti vit y of superoxi de di s mutase (SOD>decreased . Peroxi dase (POD>
had a resi st ant peak and decreased af t er War d9and cell me mbrane per meabilit y i ncreased When t he concentra-
ti on of Al Were i ncreased9Which i ndi cated t hat acti vit y of pr otecti ve enZy me such as SOD~POD decreased . the
me mbrane syste m had been da maged by t oxi c of Al 9so ri ce seedli ng groWt h Was i nhi bit ed .
Key wordsCAl u mi ni u m(Al >;hybri d ri ce;protecti ve enZy me;groWt h
水稻是我国主要的粮食作物9而杂交水稻Z001
年种植面积就达Z .7 亿 h mZ 9增产粮食近4 亿t 9产
量占水稻总产量58 (袁隆平9Z00Z >o但近年来我
国南方广大地区普遍出现酸雨9从而使酸性的土壤
和水体中水溶性铝的含量显著提高9导致林木~作物
等受到铝毒的危害(刘厚君等91988 ;秦瑞君等9
1999 ;赫鲁宁等91989 >9同样杂交水稻的种植9不可
避免地受到铝毒的危害o因此9研究铝对水稻的毒
害机理9具有重要的现实意义o关于铝对植物生理
功能的影响9国内外有不少的研究9但研究多见于小
麦~大豆~花生~玉米~水稻~林木等(刘厚君等91988 ;
秦瑞君等91999 ;赫鲁宁等91989 ;杨庆等9Z000 ;彭嘉
桂等91995>的报道9而铝对杂交水稻的研究报道较
少o本文以杂交水稻为材料9研究了铝对杂交水稻
幼苗生长和叶绿素含量~细胞膜透性及抗氧化酶活
性的影响9以探讨铝对植物的毒害机理9积累有价值
的资料o
1 材料与方法
l .l 材料培养与处理
供试水稻(Or$za s atiua L .>为杂交品种 优I
收稿日期CZ003-04-16 修订日期CZ003-06-0Z
作者简介C石贵玉(1953- >9男9广西百色人9教授9主要从事植物生理生化教学和科研工作o
Z07 选用饱满的种子以漂白粉消毒 用蒸馏水浸
泡48 h 后 置于30 C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30 C光照培养箱中
每天光照10 h Z 000 l x 以 ~oagl and 营养液培养
幼苗1 叶龄时 用含 Al SO4 的 ~oagl and 营养液培
养 处理浓度为50 ~mol L
-1 100 ~mol L
-1 Z00
~mol L
-1 和对照 ~oagl and 培养液 处理10 d 后
分别测定各项生理指标
l .2 测定方法
1. Z. 1 植株生长量测定 测定铝处理前与处理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10 株秧苗的鲜重 干重表示植株生长量
1. Z. Z 叶绿素含量测定 采用分光光度法 以80
丙酮研磨测定 用 Ar non 法计算叶绿素含量 张志
良 1990
1. Z. 3 细胞膜透性测定 采用电导法 张志良
1990 以电导率~( c m 表示膜透性的大小
1. Z. 4 SOD!超氧物歧化酶活性测定 按Gi annop-
oli ti s 和 Ri es 1997 的方法 以每单位时间内抑制光
化还原50 的氮蓝四唑 Nbt 为一个酶活性单位
1. Z. 5 POD!过氧化物酶活性测定 用愈伤木酚氧
化法 张志良 1990 以470 n m 波长下每 mi n 每 g
材料的光密度变化表示酶活性大小
Z 结果与分析
2 .l 不同浓度铝处理对水稻幼苗株高和根长的影响
表1 反映 水稻幼苗用不同浓度的铝处理 低浓
度铝对水稻株高 根长表现出不同的结果 在 50
~mol L
-1 的浓度时 铝处理对水稻幼苗株高有促进
作用 增长率为对照的 Z4 .3 相反对根长有抑制
作用 抑制率为8 .7 高浓度铝处理 对水稻株高
和根长均呈抑制作用 且随着浓度的增加抑制作用
愈明显 统计分析反映两者差异极显著到显著 秦
瑞君等 1999 指出 少量铝的存在可刺激植物的生
长 本实验也反映低浓度铝处理时 水稻幼苗的株
高明显高于对照 孔繁翔等 Z000 郝鲁宁等
1989 认为 铝对植物毒害作用最明显的特征是铝
抑制了根尖细胞伸长和细胞分裂 根比地上部分对
铝更敏感 本实验也证实了这一观点
2 .2 不同浓度铝处理对水稻幼苗鲜重和干重的影响
植株鲜重和干重的变化 反映植株生长速率的
快慢和积累干物质的能力大小 表Z 反映50 ~mol
L-1 的铝处理对水稻干重和鲜重均表现为促进作
用 两者与对照相比较 促进率分别为 11 .8 和
38. 5 但随着 Al 浓度增加 水稻的干重和鲜重均
受到抑制 浓度愈高抑制作用愈明显
表 l 铝对水稻株高和根长的影响
tabl e 1 Eff ect of Al on seedli ng hei ght
and root l engt h of ri ce
铝浓度
Concentrati on of Al
~mol L-1
株高
Seedli ng hei ght
c m
根长
Root l engt h
c m
0 9 .39 100 4 .01 100
50 11 .67 1Z4 .3 A 3 .70 9Z .3
100 8 .17 87 .0 A 3 .37 84 .0
Z00 5 .70 60 .7 Z .51 6Z .Z
差异显著性为0 .05 A差异显著性为0 .01 括号内数据为相对
百分率
Si gnifi cant t est at 0 .05 ASi gnifi cant t est at 0 .01 Fi gures i n
parent hesi s are rel ati ve percent age .
表 2 铝对水稻幼苗鲜重和干重的影响
tabl e Z Eff ect of Al on f resh Wei ght
and dry Wei ght of ri ce
铝浓度
Concentrati on of Al
~mol L-1
鲜重
Fresh Wei ght
g 10 pl ants
干重
Dry Wei ght
mg 10 pl ants
0 0 .5Z 100 85 .0 100
50 0 .7Z 138 .5 95 .0 111 .8
100 0 .49 94 .Z 76 .5 90 .0
Z00 0 .36 69 .Z 61 .0 71 .8
2 .3 不同浓度铝处理对水稻叶片叶绿素含量的影响
表3 显示 铝在50 -Z00 ~mol L
-1 浓度下 对
水稻幼苗的影响均表现为叶绿素含量下降 且随着
浓度的提高 下降的幅度愈大 如在50 ~mol L
-1
100 ~mol L
-1 和 Z00 ~mol L
-1 的浓度下 它们下
降率分别为6 .4 16 .1 和41 .Z 这与徐勤松
等 Z00Z 以铬处理水车前 随着铬浓度的增大 叶绿
素含量下降愈明显的结果类似 本材料在外观上亦
见在50 ~mol L
-1 的铝处理下 水稻幼苗株高虽然
比对照高 但叶色比对照淡绿
2 .4 不同铝浓度处理对水稻幼苗细胞膜透性的影响
膜透性增加是膜系统损伤的表现之一 从表3
可知 水稻幼苗用铝处理后 表现为随着浓度的增
加 细胞膜透性值亦上升 且高浓度铝影响膜透性极
大 如 在 50 ~mol L
-1 时 膜 透 性 比 对 照 高
47. 4 而 在 Z00 ~mol L
-1 时 则 比 对 照 高
Z37. 6 说明铝处理超过一定浓度后 细胞膜迅速
受到破坏 孔繁翔等 Z000 认为铝可与细胞膜的膜
87 广 西 植 物 Z4 卷
脂和膜蛋白结合 改变膜的结构和功能 而增加膜的
渗透性 本实验结果也证实了这个观点
2 .5 不同浓度铝处理对水稻幼苗SOD!POD 活性的
影响
从表4 可以看出 水稻幼苗经不同浓度铝处理
后 SOD 活性均随着铝浓度的上升呈下降趋势 在
100 ~mol L
-1 时 SOD 活性比对照下降了14 .5
但POD 活性则随铝浓度的增加有明显的上升 如在
100 ~mol L
-1 时 酶 活性比对照上升16 .0 当Al
浓度高于100 ~mol L
-1 即在 Z00 ~mol L
-1 时则
比对照下降36 .1 陈平 Z00Z 孔祥生 1999 等
用重金属镉处理水稻和玉米幼苗 亦发现有类似情
况
表 3 铝对水稻叶绿素含量和膜透性的影响
tabl e 3 Eff ect of Al on chl orophyll content and
me mbrane per meabilit y of ri ce
铝浓度
Concentrati on of Al
~mol L-1
叶绿素含量
Chl orophyll content
mg g FW
膜透性
Membrane
per meabilit y
~( c m-1
0 Z .74 100 77 100
50 Z .56 93 .4 113 .5 147 .4
100 Z .30 83 .9 190 . Z46 .8
Z00 1 .61 58 .8 Z60 337 .6
表 4 铝对水稻SOD 和POD 活性的影响
tabl e 4 Eff ect of Al on acti vit y
of SOD and POD of ri ce
铝浓度
Concentrati on
of Al
~mol L-1
SOD
Superoxi de
di s mutase
U g-1 FW
POD
Peroxi dase
OD 470 mi n-1 g-1 FW
0 499 .9 100 Z86 .0 100
50 430 .1 86 .0 310 .0 108 .4
100 4Z7 .5 85 .5 331 .7 116 .0
Z00 398 .9 79 .8 Z08 .4 63 .9
3 讨 论
本实验结果说明 金属铝在低浓度时对水稻幼
苗的生长有一定的促进作用 但高浓度的铝毒害使
水稻植株矮小 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
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 金属铝毒害引起的植株失绿 叶绿
素总量下降 可能是金属离子抑制原叶绿素酸酯还
原酶活性 影响了叶绿素的合成 Van 和 Clij st ers
1990 和铝毒害使叶绿体内的类囊体降解 刘东华
等 1995 引起的 同时 赫鲁宁等 1989 认为铝毒害
使叶绿体内的光合 ~ill 反应和光合磷酸化系统受
到抑制 从而抑制光合作用的光反应过程 最终严
重影响植物的正常生长 本实验所见铝毒害使水稻
生长受抑制 叶绿素含量和植株鲜重 干重下降 可
能与此有关
活性氧是机体代谢过程中产生的重要自由基
在生物体内具有很强的毒害作用 正常条件下 植
物体内活性氧的产生和清除处于相对动态平衡中
但在逆境下体内活性氧自由基产生的速度超出了植
物清除自由基的能力 就会引起伤害 植物体内清
除自由基主要由SOD POD 和 CAt 等酶系统和抗
氧化物质来完成 SOD 能消除 O
!
Z CAt 催化 ~Z OZ
分解成水和氧 POD 催化 ~Z OZ 与酚类反应 徐勤
松等 Z00Z SOD POD 和CAt 的共同作用能有效
地阻止 O
!
Z 和 ~Z OZ 在体内积累 罗广华等 1989
据本实验结果 我们认为铝毒害破坏了水稻体内的
保护酶系统 最终使 O
!
Z 和 ~Z OZ 活性氧在体内积
累 引起膜结构受到损伤 因而透性增大 细胞代谢
失调 生长受阻 严重时会导致植物中毒死亡
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KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK
68 -73 .
<上接第39 页 Conti nue f r o m page 39 >
材料 较成功的建立了快速的无性繁殖系 在初代
和继代培养中 使用较高bA 浓度 尽管有较高的小
芽增殖率 但小植株矮化明显 表现为植株矮胖 与
自然百合生长状态相比 鳞片叶化 生长受到明显的
抑制 有时芽基部还产生大量的愈伤组织 另外
bA 的诱导活性明显高于 Kt 但在含有 bA 的培养
基中 几乎所有的小植株的鳞片叶化 而 Kt 培养基
中的小植株生长健壮 鳞茎呈紫色与自然生长的植
株一致 尽管增殖率较低 但能一次成苗 简化了培
养程序 降低了成本 而且可保持较低的变异率 对
品种优良性状的保持有利
有关百合组织培养的文章很多 但以东方百合
系为材料的组织培养尚未见报道 不同于其它百合
组织培养 在实验中 我们分别选择了鳞片~茎尖及
茎段为初代培养材料 筛选了继代增殖培养基 建立
了Z 种简单有效的无性繁殖途径:
茎段
鳞片
茎尖
诱导
E芽或芽丛
增殖
E芽丛
生根
E完整植株
鳞片 诱导E再生植株
增殖
E丛生小苗
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08 广 西 植 物 Z4 卷
铝对水稻幼苗生长和生理的影响
作者： 石贵玉
作者单位： 广西师范大学生命科学学院,广西桂林,541004
刊名： 广西植物
英文刊名： GUIHAIA
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22.詹福建 不同生态型香根草对铝胁迫生理响应的研究[学位论文]硕士 2008
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26.李立,周妍,刘鹏,陈建华 铝对香椿种子萌发的影响[期刊论文]-种子 2008(01)
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28.葛恒懿 耐铝根际菌的筛选及其对茶树耐铝行为的影响[学位论文]硕士 2013
29.张燕 一氧化氮对大豆根部铝毒害的缓减作用[学位论文]硕士 2008
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32.曾巧英 甜玉米品种铝胁迫的筛选、评价及生理机制研究[学位论文]硕士 2009
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35.王志颖 有机酸和抑制剂对铝胁迫下油菜(Brassica napus L.)生长、生理和根系分泌物的调控研究[学位论文]硕
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38.何虎翼 硝普钠缓解铝对黑麦和小麦毒害作用机理的研究[学位论文]硕士 2006
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41.黄咏梅 花生铝毒害的生理生化特性研究[学位论文]硕士 2005
42.林立金 锌铬复合污染对水稻根系生理生态、产量及品质的影响[学位论文]硕士 2007
43.马丽 海莲和秋茄幼苗对AlCl<,3>的生理学适应[学位论文]硕士 2007
44.朱美红 磷提高荞麦耐铝性的作用和机理研究[学位论文]硕士 2009
45.贾国云 茶树对铝的生理响应及茶树中咖啡碱生物学功能的研究[学位论文]硕士 2010
46.张红蕊 铝毒胁迫对湿地植物芦苇萌发和生长的影响[学位论文]硕士 2011
47.郭智娟 不同基因型水稻对铝胁迫反应的差异性研究[学位论文]硕士 2007
48.李蕴 铝胁迫对喀西茄和车前生理生态特征的影响[学位论文]硕士 2008
49.汪婷 不同耐铝型杉木家系的筛选及抗性机理研究[学位论文]硕士 2013
50.李荣峰 大豆根边缘细胞缓解铝毒的作用及机理研究[学位论文]硕士 2007
51.时玮玮 两种不同铝剂对甘肃黄花烟草抗病性的不同效应[学位论文]硕士 2008
52.宋金敏 水稻边缘细胞对铁毒响应的研究[学位论文]硕士 2009
53.阎君 假俭草种质资源耐铝性评价及耐铝机理研究[学位论文]博士 2010
54.王瑞波 中国特有植物南川百合(Lilium rosthornii Diels)保护生物学研究[学位论文]博士 2009
引用本文格式：石贵玉 铝对水稻幼苗生长和生理的影响[期刊论文]-广西植物 2004(1)