六價鉻對花椰菜幼苗生長的影響

裘波音　徐謙　都林娜

摘 要 鉻是一種重金屬元素，對植物的生長具有一定的抑制作用。花椰菜富含維生素，是備受大眾喜愛的一種蔬菜。本研究采用0.1mM的六價鉻（Cr6+）對102份花椰菜重組自交系材料進行處理，對幼苗生長情況進行探討，研究發現：（1）102份材料相對株高和相對根長差異較大，范圍分別為35.37%～152.11%； 11.04%～195.45%；（2）鉻處理對相對株高和相對根長的影響表現不一，既有抑制也有促進。

關鍵詞 鉻 花椰菜 株高 根長

中圖分類號：Q945.78 文獻標識碼：A

鉻（Chromium，Cr）是一種重金屬元素，主要應用于金屬加工、耐火材料、顏料、油漆等的生產，催化劑、防腐劑和觸媒劑的制作，以及電鍍、鞣革、印染、膠版印刷、紡織等各個行業，與之所產生的化合物若大量排放到自然環境，會使土壤、水體和大氣受到嚴重的污染。在美國，鉻合金生產地區的地下水和土壤中鉻的濃度分別達到14.6 mg/L和25.9 g/kg 。據中國環保總局統計估算，我國遭受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染的耕地面積已近兩千萬公頃，尤其是在東部地區如珠三角、上海等，菜地土壤重金屬超標率都在10%以上，表明農作物安全生產所受到的挑戰已越發嚴峻。

花椰菜，（Brassica oleracea L. var. botrytis L.），十字花科蕓薹屬一年生植物，口感良好，營養豐富，尤其是富含維生素及抗癌成分而備受大眾喜愛，目前已被《時代》雜志推薦為十大健康食品之一。但隨著土壤重金屬污染的日益嚴重，花椰菜的安全生產也受到了威脅。因此，研究鉻脅迫下花椰菜的生長差異對深入探討鉻耐性機制和選育具有高耐低積累特性的優良種質具有參考意義。

1材料與方法

以102份花椰菜重組自交系（RIL）花椰菜為材料，以1/2MS為基本培養基對每株系種子進行培養，并設置對照（0 mM Cr6+）和處理（0.1 mM Cr6+）兩組，種子處理方式如下：每株系選擇飽滿均勻的種子若干，先用自來水沖洗1次，然后用70%酒精浸泡30秒，棄酒精用無菌水沖洗3次，再用0.1%的氯化汞消毒2～3分鐘，最后用無菌水沖洗3次。每瓶培養基中接種6～8粒種子，設3次重復。接種后置于培養室（溫度：23？℃，光照：3000 lux，光周期：12h/12h）中進行培養。7d后觀察幼苗生長情況，相對株高（RPH）和相對根長（RRL）表示該生長指標的耐鉻性參數，按照以下公式進行計算：

用 SPSS 21.0 對相關數據進行方差分析（ANOVA）。

2結果與分析

2.1群體耐鉻性參數的分布

RIL 群體 102個株系相對株高（RPH）和相對根長（RRL）的均值、最小值、最大值、偏度和峰度如表 1 和圖1 所示。群體株系間各生長參數差異較大，其中RPH變動于 35.37% 至 152.11%；RRL變動于 11.04%至 195.45%。測定的生長參數鉻耐性指數其偏度和峰度分別為 0.09～0.38和-0.33～0.09，說明它們在群體中均呈正態分布。根據102個株系生長情況的綜合表現，將耐鉻性參數較高的10個株系及較低的10個株系作為耐鉻性差異的潛質材料進行初步篩選，為進一步挖掘耐鉻花椰菜種質打下基礎。

2.2鉻對花椰菜幼苗株高的影響

對20個耐鉻性差異材料幼苗的生長情況分析發現，株系間相對株高具有顯著差異（表2）。其中，部分株系鉻處理后株高比對照組較高，如株系L233的RPH表現為最大，達到152.08%，其次為L769，達到142.40%，兩者在95%概率水平及99%概率水平上分別表現為顯著和極顯著差異；然后為株系L419和L506，RPH也分別達到134.55%和130.67%。部分株系受鉻脅迫影響，株高較對照組相對較小，如，株系L367、L719以及L408的RPH分別為35.42%、37.01%和39.26%，三者在95%概率水平及99%概率水平上分別表現為顯著和極顯著差異；L755的RPH比前三者稍高，為53.76%，差異也極顯著。

2.3鉻對花椰菜幼苗根長的影響

如表2 所示，20個耐鉻性差異材料幼苗的株系間相對根長差異也非常顯著。其中，鉻處理7d后部分株系的根長較對照更長，如L506處理組根長為對照組的2.93倍，L231為1.67倍，兩者在95%概率水平及99%概率水平上分別表現為顯著和極顯著差異。部分株系受鉻脅迫嚴重，根的伸長抑制明顯，其中L367最為嚴重RRL為11.80%，其次為L755和L719，RRL分別為21.79%和22.54%，三者在95%概率水平及99%概率水平上也分別表現為顯著和極顯著差異。

3討論

鉻脅迫對很多作物的生長發育均有影響。0-80mg /L濃度的鉻延遲西葫蘆種子發芽，抑制活力指數，并對苗鮮重增加、主根伸長、側根發生和下胚軸伸長的抑制作用均極顯著。壤土條件下發芽7d發現，當鉻質量濃度達到5mg/kg時，西紅柿、小麥、黃瓜種子的根伸長均受抑制，并隨著質量濃度的增高抑制作用越來越強烈。高濃度Cr3+和Cr6+對玉米種子的萌發、芽生長、發芽指數、活力指數和相對含水率都表現為抑制作用，且隨著濃度增大抑制作用增強，其中Cr6+對玉米的影響要強于Cr3+。而鉻對萵苣種子萌發和幼苗生長表現出的抑制作用也非常明顯，且隨其濃度的升高，抑制作用急劇上升。國外研究者發現重金屬鉻會影響花椰菜的生長，本研究通過對102個花椰菜RIL株系施加0.1mM Cr6+處理發現，群體平均相對株高和平均相對根長分別為89.13%和86.15%，也表明Cr6+對花椰菜群體幼苗的生長具有一定抑制效應。

鉻脅迫影響植物根系水分和養分的吸收，降低根系活力，抑制根的伸長，減少側根數量，但根直徑和根毛數量有所增加。而且，由于根系吸收活力的降低，可供向上轉運用于莖稈伸長的水分和養分也相應減少，從而降低株高。如200 mg/kg和400 mg/kg的鉻處理對白芥（Sinapis alba L.）的株高影響嚴重。本研究表明，鉻對花椰菜幼苗生長的影響因株系不同而差異顯著，部分株系受鉻脅迫嚴重，株高和根長均受嚴重抑制，這與前人的結果基本相符。

另有研究表明，隨著Cr6+濃度的增加，菹草的抗氧化酶活均呈先升后降的趨勢，其中，當Cr6+濃度達到50mg/L時，抗壞血酸過氧化物酶（APX）和谷胱甘肽還原酶（GR）活性仍然高于對照，而且，抗壞血酸和還原型谷胱甘肽也為對照的1.06和1.11倍。徐芬芬發現， 50 mg/L Cr6+處理能促進西蘭花的生長，表現為幼苗苗高、單株鮮重、 SOD 活性、 POD 活性等均較對照提高，本研究也發現，在鉻處理下，部分株系較對照表現為株高更高，根長更長，可能是因為短時間低濃度鉻處理提高植物的應激性，增強了細胞內的活性氧清除能力，在一定程度上提高了植物對Cr6+的抗性。

基金項目：浙江省教育廳一般科研項目“花椰菜對重金屬鉻脅迫的響應及耐鉻種質發掘利用研究”（Y201431287）；溫州市科技計劃項目“花椰菜耐鉻品種的發掘及耐鉻機理探討”（N20130012）。

作者簡介：裘波音（1984.10～），女，漢族，浙江嵊州人，博士，溫州科技職業學院講師，研究方向：蔬菜逆境脅迫與調控機理。

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