Cu2+濃度對大豆幼苗的脅迫作用

鳳 琦

（東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

過量的重金屬會抑制種子的萌發(fā)和幼苗的生長，使抗氧化酶系統(tǒng)和膜系統(tǒng)受損，誘發(fā)染色體畸變，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致植物死亡。因此，研究不同種類，不同濃度的重金屬離子對作物生長，結(jié)實等方面的影響有著極為重要的意義。銅（Cu）既是植物生長發(fā)育所必需的微量元素，又是污染環(huán)境的重金屬元素，當(dāng)土壤中Cu2+濃度超過一定值時，會對細(xì)胞形成較大的毒害，影響植物的生長和發(fā)育。

1 Cu2+對大豆幼苗生長發(fā)育的影響

大豆幼苗從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，水分等維持生命活動主要是依靠根系的吸收作用，不難理解，受銅離子最先損傷大豆的根系，吸收的物質(zhì)通過根系進一步向地上部分轉(zhuǎn)移，造成了大豆地上部分植株的損傷。首先體現(xiàn)在外觀上，主要表現(xiàn)為葉片變小，皺縮，萎蔫，并且呈現(xiàn)暗綠色。莖桿變脆變干，變細(xì)，易折斷。其次，這種損傷還更為內(nèi)在的體現(xiàn)在大豆幼苗的各項生理生化指標(biāo)上。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

大豆（學(xué)名 Glycine max（Linn.） Merr.）通稱黃豆。豆科大豆屬一年生草本植物。

2.2 不同濃度Cu2+處理大豆幼苗的方法

用CuSO4·5H2O和蒸餾水分別配置濃度梯度為0、30、100、200、300、400 mg/kg 的 Cu2+水溶液，分別澆灌長勢相近的大豆幼苗，每個濃度都澆灌三盆大豆幼苗，作為對照，其中直接用蒸餾水澆灌的為空白對照。一共澆灌18盆大豆幼苗。連續(xù)處理7天，觀察結(jié)果。

2.3 生理指標(biāo)的測定

（1）用蒽酮法測定不同Cu2+處理后的植株葉片的可溶性糖含量，在620 nm波長下比色，測各管溶液的光密度值（OD）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，從標(biāo)準(zhǔn)曲線中獲得實驗組中可溶性還原糖含量的梯度變化。

（2）用茚三酮顯色法測定處理后的葉片中脯氨酸含量，繪制脯氨酸標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過所做的標(biāo)準(zhǔn)曲線以及測量出的實驗組數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確測定出不同Cu2+處理后的植株葉片的脯氨酸含量。

（3）用毫米尺測量每個處理濃度下的株高，根長，觀察植株的外觀變化并記錄。

3 結(jié)果與分析

3.1 Cu2+濃度脅迫對大豆幼苗外觀的影響

隨著實驗的進行，對照組正常生長，用Cu2+溶液澆灌的幼苗隨Cu2+濃度的升高以及天數(shù)的遞增，依次變得矮小，葉片萎蔫，葉片顏色也由正常的青綠色變成墨綠色，并且變脆。莖桿變細(xì)，干枯。其中用400 mg/kg Cu2+濃度溶液處理的實驗組幾乎沒有葉片生長，整株枯萎。

3.2 Cu2+濃度脅迫對大豆葉片可溶性糖含量的影響

實驗測得的可溶性糖與Cu2+濃度的關(guān)系，在一定的濃度范圍內(nèi)，隨著澆灌溶液Cu2+濃度的升高而增加，當(dāng)澆灌溶液Cu2+濃度達到200 mg/kg時幾乎到達最大值，當(dāng)Cu2+濃度為0.000301/100g鮮重，當(dāng)Cu2+濃度為300 mg/kg時大豆葉片可溶性糖含量幾乎與200 mg/kg的實驗組持平，為0.000302/100g鮮重。有文獻表示，在逆境脅迫，尤其是重金屬脅迫條件下，植物細(xì)胞會主動積累一些可溶性溶質(zhì)，如可溶性糖，可溶性蛋白等，降低細(xì)胞內(nèi)滲透勢，以保證水分的正常供應(yīng)，細(xì)胞正常生理生化功能的執(zhí)行?？扇苄蕴亲鳛闈B透調(diào)節(jié)物質(zhì)來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外滲透壓，維持一定的滲透壓平衡。

4 結(jié)語

大豆對Cu2+的耐受性體現(xiàn)了其對重金屬逆境脅迫的適應(yīng)性，為了阻止或者降低重金屬對植株生長的影響，大豆幼苗從外觀上發(fā)生了極大的改變。與此同時，隨之而來產(chǎn)生的一系列生理生化指標(biāo)都做出了相應(yīng)的適應(yīng)性改變。比如，組織細(xì)胞中可溶性糖的增多，脯氨酸含量的增加等，這些都是植物應(yīng)對逆境做出的防御性變化，但是其機制是很復(fù)雜的，目前，植物的重金屬耐受性機理都尚未明確，需要進一步的研究證實。我相信，植物對于逆境的適應(yīng)性變化以及生理生化改變相關(guān)的機理及機制的研究必將對未來植物種植，生產(chǎn)，研究大有裨益。