表油菜素內酯對籽粒莧生長及鎘、鋅吸收累積的影響

蘭曉霞，肖艷輝

（韶關學院 英東農業科學與工程學院，廣東 韶關512005）

鎘（Cd）是一種毒性較強、分布范圍較廣的重金屬污染物.鋅（Zn）雖為植物必需微量元素，當濃度過高時，則成為環境污染物質.隨著我國工業化的快速發展，Cd、Zn對土壤的污染越來越嚴重，嚴重影響植物的生長并危害人體健康.表油菜素內酯（Epi-Brassinolide，簡稱EBR）作為一種高效植物生長調節劑，對作物的生長具有明顯的促進作用［1］，近幾年，表油菜素內酯在非生物和生物脅迫中的作用受到廣泛關注.表油菜素內酯可提高西葫蘆對病毒病的抗性［2］，能提高逆境下抗氧化酶的活性［3-4］.此外，一定濃度的表油菜素內酯還能緩解鉛 Pb［5］、Cd［6］脅迫對作物種子萌發和幼苗生長的毒害作用.籽粒莧（Amaranthus hypochondriacus L.）為莧科莧屬的一年生作物，適應性廣，再生能力強.據報道，籽粒莧對Cd具有較高的吸收累積能力［7］.本實驗采用營養液培養的方式，研究了表油菜素內酯對鎘、鋅脅迫下籽粒莧植株生長及對重金屬Cd、Zn吸收累積的影響，以期為表油菜素內酯在緩解植物對鎘鋅脅迫方面的研究提供理論參考.

1 材料和方法

1.1 實驗材料

以籽粒莧（Amaranthus hypochondriacus L.）Cv.‘K104’為試驗材料.

1.2 實驗方法

2017年2月28日于韶關學院生態園大棚中，以泥炭、珍珠巖、園土（比例為1：2：1）作為育苗基質在育苗盤內播種育苗.5月9日，待籽粒莧長至兩葉一心時，選擇生長良好，且大小一致的幼苗移栽于水培箱（Hoagland營養液，30 L）的定植板上，每箱培養18株籽粒莧.試驗期間，不間斷供氧.緩苗前使用1/2劑量營養液培養.緩苗后為全劑量營養液培養，并加入鎘和鋅處理，濃度分別為2 mg/L和20 mg/L.6月1日，葉面噴施表油菜素內酯，其濃度分別為10-5mol/L、10-7mol/L、10-9mol/L，噴施時以水珠均勻分布于葉面上而不成水流為準，對照采用噴施相同體積的清水.培養期間，每15 d更換一次培養液.6月13日開始取樣測定各項指標.

1.3 指標測定

不同處理組隨機取籽粒莧15株，測定其葉片數和株高；不同處理組隨機取5株，用蒸餾水清洗植株根系后，用于測定生物量；比色法測定葉綠素含量［8］；蒽酮比色法測定可溶性糖含量［9］；考馬斯亮藍G-250法測定可溶性蛋白質含量［9］；酸性茚三酮法測定脯氨酸含量［10］，試劑盒測定POD、SOD、CAT活性；各處理干樣品用 HNO3和 HClO4混合液（4∶1）處理成無色透明液體后，用原子吸收分光光度計（型號：AA7000，島津）測定Cd、Zn含量.

2 結果分析

2.1 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內酯對籽粒莧植株葉片數及株高的影響

表1結果顯示，表油菜素內酯處理對鎘鋅脅迫下籽粒莧的株高和葉片數均有影響.10-7mol/L處理顯著低于對照和10-9mol/L處理，而10-5mol/L處理、10-9mol/L處理與對照差異均不顯著；10-7mol/L處理的葉片數顯著低于對照和其余處理，10-5mol/L處理的葉片數最多，其次為10-9mol/L處理，二者均顯著高于對照.綜合來看，在鎘鋅脅迫下，10-5mol/L處理有利于籽粒莧植株的生長.

表1 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內酯對籽粒莧植株葉片數及株高的影響

2.2 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內酯對籽粒莧植株生物量的影響

表2結果顯示，鎘鋅脅迫下，不同濃度表油菜素內酯處理后，表油菜素內酯處理對籽粒莧生物量的累積沒有顯著影響.

表2 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內酯對籽粒莧植株生物量的影響

2.3 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內酯對籽粒莧葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響

表3結果顯示，鎘鋅脅迫下，不同濃度表油菜素內酯處理后，葉綠素a、葉綠素a+b及類胡蘿卜素含量均以10-9mol/L處理顯著低于對照和其它處理，而10-5mol/L處理和10-7mol/L處理與對照差異均不顯著.不同處理之間的葉綠素b含量、葉綠素a/葉綠素b差異均不顯著，且與對照差異也不顯著.總的來看，鎘鋅脅迫下，在籽粒莧葉片噴施較低濃度（10-9mol/L）表油菜素內酯能抑制籽粒莧葉綠素a、葉綠素a+b和類胡蘿卜素的合成.

表3 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內酯對籽粒莧葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響

2.4 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內酯對籽粒莧植株生理指標及酶活性的影響

表4、5結果顯示，鎘鋅脅迫下，不同濃度表油菜素內酯處理后，可溶性蛋白質含量除10-9mol/L處理與對照無顯著差異外，其余處理均顯著低于對照，其中以10-5mol/L處理最低；可溶性糖含量均顯著低于對照，但不同濃度表油菜素內酯處理之間差異不顯著；10-7mol/L處理的脯氨酸含量與對照無顯著差異，而10-5mol/L處理與10-9mol/L處理之間也無顯著差異，但兩者均顯著低于對照.

表4 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內酯對籽粒莧植株生理指標的影響

鎘鋅脅迫下，SOD活性隨表油菜素內酯濃度的降低而降低，且10-5mol/L處理的SOD活性顯著高于對照和其余處理；POD活性也隨表油菜素內酯濃度的降低而降低，但僅10-9mol/L處理顯著低于10-5mol/L處理，而與對照和10-7mol/L處理差異均不顯著；CAT活性以10-5mol/L處理顯著高于對照和其余處理，10-7mol/L處理顯著低于對照和其余處理，而10-9mol/L處理與對照差異不顯著.綜合來說，鎘鋅脅迫下，10-5mol/L處理會顯著提高籽粒莧SOD、POD、CAT活性，而就可溶性蛋白質、可溶性糖、脯氨酸來說，對照組累積的相對較多.

表5 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內酯對籽粒莧植株酶活性的影響

2.5 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內酯對籽粒莧植株Cd、Zn含量的影響

表6結果顯示，鎘鋅脅迫下，不同濃度表油菜素內酯處理后，僅10-9mol/L處理的地上部Cd含量與對照差異不顯著，10-5mol/L處理和10-7mol/L處理之間差異不顯著且顯著高于對照；10-7mol/L處理的根系Cd含量與對照無顯著差異，但顯著低于10-5mol/L處理和10-9mol/L處理，10-9mol/L處理的Cd含量顯著高于對照和其余處理.10-9mol/L處理的地上部Zn含量顯著低于對照和其余處理，且其余處理與對照均無顯著差異；10-9mol/L處理的根系Zn含量顯著高于對照和其余處理，而10-7mol/L處理的根系Zn含量最低，且僅與對照無顯著差異.總的來說，鎘鋅脅迫下，籽粒莧地上部和根系以10-5mol/L處理累積Cd、Zn較多，對照累積Cd、Zn較少.

表6 鎘鋅脅迫下噴施表油菜素內酯對籽粒莧植株Cd、Zn含量的影響

3 討論與結論

研究表明，表油菜素內酯能明顯促進三葉期西瓜幼苗生長，提高其葉綠素含量和光合作用速率［11］，施用外源2，4-表油菜素內酯能顯著提高黃瓜植株葉和根組織SOD、POD活性，而對CAT活性無明顯影響［12］.本試驗結果表明，鎘鋅脅迫下，不同濃度表油菜素內酯影響籽粒莧株高、葉片數、色素含量及SOD、POD、CAT活性，這基本與康云艷的結果［12］一致.總的來說，以10-5mol/L表油菜素內酯處理下，籽粒莧植株的生長及抗氧化酶活性最高.SOD、POD和CAT是植物體內清除ROS的保護酶，協同作用來抵御ROS對細胞膜造成的傷害，從而減輕重金屬脅迫對植物細胞造成傷害［13］.抗氧化保護酶活性的提高可能是由于表油菜素內酯促進了酶的合成或者通過調節特定基因的轉錄與翻譯而激活這些保護酶［14］.因此，一定濃度表油菜素內酯處理對提高籽粒莧對重金屬鎘鋅的吸收累積.高濃度表油菜素內酯處理籽粒莧，其可溶性蛋白質含量和可溶性糖含量均顯著低于對照，這與何宇炯的結果［15］基本一致.

一定濃度的表油菜素內酯可促進籽粒莧地上部和根系對Cd、Zn的吸收累積，這是否由于表油菜素內酯促進了籽粒莧植株的生長，進而增強了籽粒莧地上部和根系對Cd、Zn的吸收累積，還有待于進一步研究.