水杨酸_过氧化氢对铬胁迫下小麦幼苗生长与生理活性的影响

水杨酸、过氧化氢对铬胁迫下小麦幼苗

生长与生理活性的影响

郭　彦,杨洪双,侯连真

(聊城大学生命科学学院,山东聊城252059)

6+

　　摘要:以聊麦17号为材料,采用营养液培养,研究SA、H2O2处理对Cr胁迫下小麦幼苗生长与生理活性的影

响。结果表明:高浓度的Cr6+对小麦有毒害作用,并且随着Cr6+浓度的增大,小麦幼苗POD、SOD活性呈上升趋势,

MDA的含量增加,叶绿素的含量减少;适当浓度的SA、H2O2处理对Cr胁迫具有一定程度的缓解作用,但对不同生

6+

理指标缓解作用强度不同。　　关键词:铬胁迫;小麦;生长;生理活性;水杨酸;过氧化氢　　中图分类号:S512.101　　文献标志码:A　　文章编号:1002-1302(2009)02-0090-02　　随着工业生产废渣、废水、废气的排放,重金属对环境的污染日益严重。重金属中的铬具有一定的毒性,可通过影响植物的生长发育和在植物体内累积,进而通过食物链影响动物及人类的健康

[1]

1　材料与方法1.1　供试材料与培养

。供试材料为聊麦2号。种子经NaClO消毒10min,然后用清水冲洗干净,放置在生化培养箱内27℃催芽24h,选取萌发一致的种子分为11组,用蛭石在培养皿中培养7d。然后去除蛭石,将小麦根冲洗干净,转移至塑料杯中用1/2倍

Hoagland完全营养液培养。1.2　处理方法

本研究通过形态及生理生化指标的测定,探讨SA(水杨酸)和H2O2(过氧化氢)处理对铬胁迫下小麦幼苗生长与生理活性的影响及其机理,为农业生产中重金属污染的早期预防和土壤治理提供理论依据。

收稿日期:2008-10-30作者简介:郭　彦(1974—),女,吉林松原人,硕士,讲师,从事遗传育种研究。E-mail:guoyan2001@lcu.edu.cn。通讯作者:杨洪双。

待小麦幼苗长至2叶期时,以不同浓度SA、H2O2和Cr对幼苗进行处理(表1)。

1.3　测定方法

6+

处理前后分别测量每株小麦的株高,然后取平均值,用以

[5]王吉明,马双武.NaCl胁迫对西瓜种子发芽的影响[J].北方园

(上接第89页)

生芽发育的效果

[14]

;尹明安等报道5mg/L的TDZ可以促进

[15]

艺,2007(3):20-22.

[6]王广印,周秀梅,张建伟,等.NaCl胁迫对不同品种黄瓜种子发芽

黄瓜坐瓜和提高单瓜重。但是在本试验中,有光照的条件下TDZ对北美海蓬子种子发芽没有明显的促进作用,TDZ部分浓度处理甚至对北美海蓬子的种子发芽有抑制作用;在暗培养条件下,TDZ处理对北美海蓬子种子发芽有促进作用。Yang等报道1.0～1.5mg/L的TDZ对Acaciacrassicarpa不定芽的诱导有抑制作用。从以上研究可以看出,不同种类植物和不同培育条件,植物发育需求不同,TDZ促进植物生长的效果不同,而且直接与TDZ处理浓度有关,可在实际研究工作中有选择地使用TDZ。

参考文献:

[1]吴雅静.盐生植物海蓬子的利用价值与开发前景[J].安徽农业

[14]

的影响[J].干旱地区农业研究,2005(1):121-124.

[7]谢德意,王惠萍,王付欣,等.盐胁迫对棉花种子萌发及幼苗生长

的影响[J].中国棉花,2000,27(9):12-13.

[8]叶梅荣,刘玉霞.NaCl对吸胀后小麦种子发芽和幼苗生长的影响

[J].安徽农业技术师范学院学报,2000,14(2):35-36.[9]王庆亚,刘　敏,张守栋,等.盐胁迫对盐角草种子萌发与幼苗生

长效应的研究[J].江苏农业科学,2002(2):69-71.

[10]孟赐福,周俊三,水建国.土壤pH与土壤养分有效度和玉米生

长之间的关系[J].土壤,1987,19(3):119-123.

[11]李清芳,辛天蓉,马成仓,等.pH值对小麦种子萌发和幼苗生长

代谢的影响[J].安徽农业科学,2003,31(2):185-187.

[12]曹　敏,邵凤霞,张　章,等.高pH值对盐芥种子萌发的影响

[J].现代农业科技,2008(12):33.

[13]马红媛,梁正伟.不同pH值土壤及其浸提液对羊草种子萌发和

科学,2007,35(24):7459-7460.

[2]方良俊.海蓬子种子的发芽特性与贮存方法研究[J].种子,

2005,24(5):33-35.

[3]李伟强,刘小京,毛任钊,等.植物种子二形性(多形性)研究进展

[J].生态学报,2006,26(4):1234-1242.

[4]张美霞,刘兴宽.北美海蓬子引种盐城滩涂后生长条件和营养组

幼苗生长的影响[J].植物学通报,2007,24(2):181-188.

[14]史秀玲.盐角草(SalicorniaeuropaeaL.)体外再生体系及floral

-dip转化系统的建立[D].武汉:华中农业大学,2006.[15]尹明安,崔鸿文.TDZ处理对黄瓜果实发育的影响[J].绵阳经

成比较[J].食品科技,2007(5):104-106.

济技术高等专科学校学报,1998,15(2):11-14.

郭　彦等:水杨酸、过氧化氢对铬胁迫下小麦幼苗生长与生理活性的影响

表1　小麦幼苗SA、H2O2与Cr6+处理设计浓度处理编号

1

23456SA(mmol/L)+Cr6+(mg/L)0+00.001+00.001+100.001+500.001+1000.001+300H2O2(mmol/L)+Cr6+(mg/L)0+00.01+00.01+100.01+500.01+1000.01+300—91—

铬的缓解作用强;当铬浓度较高时,SA的完全营养液中的小麦MDA含量一般比含H2O2的完全营养液中的小麦MDA含量要小,说明高浓度铬时SA对铬缓解作用较强。

表3　不同处理小麦幼苗的丙二醛含量及保护酶活性处理编号

123456

MDA含量(μmol/g)SA0.560.590.540.450.580.9

H2O20.560.460.390.470.421.14

6+

POD活性(mg/gFW・min)SA2.984.52.542.875.2112.78

H2O22.983.774.073.888.317.72

SOD活性(U/gFW・h)SA5.136.376.373.233.513.39

H2O25.134.752.953.153.560.32

计算株高的净生长量;处理7d后取样,测量每株鲜重,取平均值。生理指标测定:SOD活性采用氮蓝四唑(NBT)光化还原法测定;POD活性采用愈创木酚法测定;MDA含量采用硫

[2-3]

代巴比妥酸显色法测定;叶绿素含量用精密叶绿素计(SPED-502)测量。所有数据为3次重复的平均值。

2　结果与分析

2.1　SA、H2O2对Cr胁迫小麦幼苗株高、鲜重的影响

6+

2.4　SA、H2O2对Cr胁迫小麦幼苗保护酶活性的影响

铬胁迫抑制小麦幼苗株高的增长及鲜重的增加(表2)。无铬胁迫时,SA处理的小麦株高净增长量、鲜重均比H2O2处理的高。有铬胁迫时,株高净增长、鲜重均随着铬浓度的增加而呈现减少的趋势,H2O2处理株高净增长减少的量均小于SA处理,表明H2O2对铬胁迫下株高这一性状的缓解作用好于SA,而对鲜重这一性状,SA对铬胁迫的缓解作用较强。

表2　不同处理下小麦幼苗的株高、鲜重、叶绿素含量

株高增长量

处理编号

123456SA7.498.353.713.252.352.19(cm)

H2O27.6.3.3.3.2.498468430288保护酶是植物体内清除活性氧系统中的一种重要的酶,POD、SOD的活性提高是应对逆境胁迫的一种表现。由表3可知,POD活性是随着铬浓度的升高呈上升趋势,并且H2O2处理组的活性高于SA处理组,表明H2O2激活了铬胁迫下小麦幼苗的POD活性,并且其作用较强。而SA则激活了SOD的活性,在低浓度(10mg/L)铬胁迫下,该作用较明显,随着铬浓度的升高,SOD活性下降并低于对照,表明细胞受到严重胁迫,从而影响了酶的活性,使其下降。

3　小结SA和H2O2作为一类重要的信号分子,能介导植物对非

植株鲜重

(g/株)SA0.590.690.600.350.310.23H2O20.590.620.490.330.250.2叶绿素含量(mg/g)SA8.8957.3617.2625.2143.6611.558H2O28.8.7.6.3.1.8952462407646425932.2　SA、H2O2对Cr胁迫小麦幼苗叶绿素含量的影响

6+

铬胁迫下小麦幼苗叶片中的叶绿素含量降低,由表2可以看出,无铬胁迫的情况下,SA处理的小麦幼苗叶片中绿素含量低于H2O2处理。在低浓度(﹤100mg/L)铬胁迫下,随着铬浓度的增加,SA、H2O2处理的小麦幼苗叶绿素含量均表现下降的趋势,但SA、H2O2处理间的结果差异不明显。

2.3　SA、H2O2对Cr胁迫小麦幼苗MDA含量的影响

6+

丙二醛(MDA)是膜脂过氧化产物,对生物的细胞膜和酶有严重损伤作用,常导致膜结构以及生理完整性的破坏。通常外部胁迫条件伤害作用越大,植株内MDA含量越高。由表3可知,不同浓度铬胁迫下小麦幼苗中MDA含量变化较大。无铬胁迫时,SA处理的小麦幼苗中MDA含量比对照组高,而H2O2处理的小麦幼苗中MDA含量低于对照组,表明无铬胁迫下,SA比H2O2更能增加小麦幼苗中MDA含量;有铬胁迫时,小麦幼苗的MDA含量随着铬浓度的增加呈现先减少后增加的趋势。但是在相同铬浓度处理下,铬浓度低时含SA的完全营养液中的小麦MDA含量一般比含H2O2的完全营养液中的小麦MDA含量要大,表明低浓度铬时H2O2对

生物胁迫的适应反应,影响小麦幼苗的不同形态和生理指标,这些功能和它们的反应机制是分不开的。H2O2是细胞有氧代谢的产物,通过诱导细胞内一系列防御基因表达和提高保护酶活性来清除活性氧,防止其在逆境条件下过多积累从而保护植物免受伤害。而水杨酸作为植物抗病反应的重要信号分子,涉及并参与植物的HR和SAR反应,在植物的SAR信号传导和抗病反应中起着关键的作用。水杨酸和过氧化氢这种反应机制对介导植物应对非生物胁迫的适应起着重要的作用。

在小麦生长发育过程中,SA、H2O2对不同浓度的铬胁迫下的小麦幼苗生长发育有较大的影响,试验表明,在有铬胁迫时,对于不同的形态指标和生理指标,SA、H2O2的缓解作用不同。0.001mmol/LSA能更好地促进铬胁迫下小麦幼苗的增重,增强了铬胁迫下小麦植株叶片中SOD活性和提高高浓度铬胁迫下植株MDA的含量;而0.01mmol/LH2O2则能更好地缓解铬胁迫对小麦幼苗株高的抑制作用,持续激活铬胁迫下小麦幼苗的POD活性,同时提高了叶绿素含量。

参考文献:

[1]鲁先文,余　林,宋小龙,等.重金属铬对小麦叶绿素合成的影响

[J].农业与技术,2007,27(4):60-63.

[2]张志良.植物生理学实验指导[M].2版.北京:高等教育出版

社,1990.

[3]侯福林.植物生理学实验教程[M].北京:科学出版社,2004.