銅脅迫對燕麥種子萌發的影響

摘 要：以西昌市巴汝鄉牧民自留燕麥種子為材料，采用溶液培養法，研究銅對燕麥種子萌發的影響。結果表明：在銅脅迫下，燕麥種子的發芽率、發芽勢隨著銅濃度的增加表現出先升高后降低的變化趨勢，并且在50mg/L時達到最高，促進種子的萌發，同時銅也影響種子萌發時根芽中CAT的活性及MDA的含量。

關鍵詞：燕麥；銅；種子萌發；MDA；CAT

中圖分類號 S512.6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）21-15-02

銅是植物正常生長所必需的微量元素，是某些氧化酶的組成部分，并且銅又存在于葉綠體的質體藍素中，而質體藍素是光合作用電子傳遞體系的一員[1]，如果缺乏將影響植物生長發育過程的代謝反應，但環境中銅過量亦會對植物的生長發育產生傷害。有關銅污染對植物危害的問題已經引起人們的廣泛關注。本文研究了不同濃度的Cu2+對燕麥種子的發芽率、發芽勢以及萌發時根芽CAT活性、MDA含量的影響，以期為研究重金屬銅脅迫對燕麥種子萌發的影響提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料 以西昌市巴汝鄉牧民自留燕麥種子為材料。

1.2 方法

1.2.1 實驗設計 用CuSO4·5H2O配成濃度分別為20、50、80、110、140、170、200mg/L的銅溶液，以去離子水為對照。選取飽滿程度一致的燕麥種子，用0.1%HgCl2表面消毒5min，用去離子水沖洗種子數次，用吸水紙吸干種子表面的水，將種子放入鋪有2層濾紙的培養皿中（每皿50粒），每天定量加入相應濃度的銅溶液，以保持培養皿處理濃度的穩定。

1.2.2 測定指標與方法

發芽率（%）GR=（N0/N）×100 （1）

式（1）中，N0為發芽終期全部發芽的種子數；N為供試種子數。

發芽勢（%）GE=（N4/N）×100 （2）

式（2）中，N4為種子發芽第4d的正常種子發芽數；N為供試種子數。

CAT活性的測定采用碘量法測定[2-3]。MDA含量的測定用TBA法測定[2-3]。

2 結果與分析

2.1 銅脅迫對燕麥種子發芽率和發芽勢的影響 由圖1、圖2可知，在銅脅迫下燕麥種子7d的累積發芽率及發芽勢均呈波狀變化，不同濃度的銅脅迫對燕麥種子的發芽率及發芽勢均有一定的影響。在低濃度下，發芽率和發芽勢均呈現上升趨勢，銅處理濃度為50mg/L時，發芽率和發芽勢均最高，都為97.8%。隨著銅處理濃度的增大，發芽率、發芽勢逐漸下降，且發芽率、發芽勢均低于對照。

圖1 銅脅迫對燕麥種子發芽率的影響

圖2 銅脅迫對燕麥種子發芽勢的影響

2.2 銅脅迫對燕麥種子萌發時CAT活性的影響 由圖3可以看出：銅濃度對種子萌發7d后的根芽中過氧化氫酶（CAT）的活性具有一定的影響，從試驗結果來看，不同濃度的銅處理，酶的活性表現出不同的變化。所有脅迫都可以誘導CAT、SOD活性的增加，有效清除自由基，使膜的穩定性增加[4]。CAT作為一種自由基的清除劑，對銅脅迫產生的膜的傷害有一定的緩解及解除作用，故在高濃度時（170mg/L）表現出活性較高。

圖3 銅脅迫對燕麥種子萌發時CAT活性的影響

2.3 銅脅迫對燕麥種子萌發時MDA含量的影響 丙二醛（MDA）含量可以反映植物遭受逆境傷害的程度。植物器官衰老或遭受逆境脅迫時，自由基堆積，導致膜脂過氧化水平增高，膜脂過氧化作用的最終分解產物MDA含量增加，膜脂成分改變，不飽和指數下降，膜的相對透性增加，膜結構和功能發生改變，從而引起一系列的生理代謝變化[4]。由圖4可知，在銅脅迫下燕麥種子萌發時根芽MDA含量隨銅濃度的增加而增加，隨著脅迫程度的加強，膜遭受到的傷害亦越大。

圖4 銅脅迫對燕麥種子萌發時MDA含量的影響

3 結論與討論

銅是植物正常生長所必需的微量元素，同時又是一種重金屬，過量的銅會對植物體造成傷害。在銅脅迫下，燕麥種子萌發時根芽MDA含量隨銅濃度的增加而增加，隨著脅迫程度的加強，膜遭受到的傷害亦越大，而CAT作為一種自由基的清除劑，對銅脅迫產生的膜的傷害有一定的緩解及解除作用，故在高濃度時（170mg/L）表現出活性較高；低濃度的銅對種子萌發具有一定的促進作用，高濃度的銅降低燕麥種子的發芽率，在銅處理濃度為50mg/L時，燕麥種子發芽率和發芽勢均最高，這一結果與鄭愛珍、宋唯對黃瓜、玉米的研究一致[5]。有研究表明，重金屬對種子的萌發具有雙重效應，即在低濃度時表現出促進效應，在高濃度時表現出抑制效應[6-8]。在本研究中，不同濃度的銅對燕麥種子的發芽率、發芽勢的影響不同，總體規律是隨著銅濃度的增加，發芽率、發芽勢呈先升后降的波狀變化趨勢，其中50mg/L的銅對燕麥種子的萌發具有促進作用。

參考文獻

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[8]金進，葉亞新，李丹.重金屬銅對玉米的影響[J].玉米科學，2006，14（3）： 83-86. （責編：施婷婷）