鉛對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響研究.pdf

1、本文以黃瓜幼苗為材料，研究了鉛污染對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育、內(nèi)源激素、多胺、水楊酸、抗氧化保護(hù)系統(tǒng)及其他生理生化反應(yīng)的影響，主要研究結(jié)果如下： 1.鉛對(duì)黃瓜種子萌發(fā)、早期生長(zhǎng)及生理生化特性的影響。 鉛在黃瓜幼苗中的吸收分布存在差異，所吸收的鉛大部分積累在根系，只有少部分向上運(yùn)輸?shù)角o和葉部。黃瓜幼苗葉和根中吸收鉛量的隨鉛質(zhì)量濃度增強(qiáng)而增加。鉛溶液對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用并且表現(xiàn)為隨鉛質(zhì)量濃度的增加抑制作用增強(qiáng)。 100～2

2、00mg·L-1硝酸鉛溶液對(duì)黃瓜幼苗的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用；300～900mg·L-1硝酸鉛溶液對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制且抑制作用隨鉛質(zhì)量濃度的增加而增加。高質(zhì)量濃度鉛誘導(dǎo)不定根產(chǎn)生。此外還發(fā)現(xiàn)鉛處理的黃瓜幼苗其干重與鉛質(zhì)量濃度呈負(fù)相關(guān)。 100～700mg·L-1硝酸鉛溶液可增加葉片葉綠素的含量，當(dāng)鉛質(zhì)量濃度增至900mg·L-1時(shí)，葉綠素含量開始下降。鉛處理下葉片中柵欄組織和海綿組織排列變得緊密，尤其是柵欄組織由1層增加為2～3層。

3、 鉛處理使得黃瓜幼苗體內(nèi)的MDA和脯氨酸含量明顯增加，其含量增加與鉛質(zhì)量濃度呈正相關(guān)。細(xì)胞膜的透性增加，與MDA含量的變化趨勢(shì)相一致。 2.鉛對(duì)黃瓜幼苗地上部抗氧化保護(hù)系統(tǒng)的影響。用100～500mg·L-1硝酸鉛溶液處理黃瓜幼苗，其地上部的SOD活性隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)到7d呈現(xiàn)出大幅度上升，達(dá)到一個(gè)高峰值后急劇下降(低于對(duì)照)，而且隨著鉛質(zhì)量濃度的增加SOD活性也相應(yīng)地增加。900mg·L-1硝酸鉛溶液處理黃瓜幼苗地上

4、部的SOD活性隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升高(高于對(duì)照)后降低(低于對(duì)照)的趨勢(shì)。SOD同工酶的酶條帶數(shù)和表達(dá)量與鉛質(zhì)量濃度呈負(fù)相關(guān)，即酶條帶數(shù)和表達(dá)量均減少。 不同質(zhì)量濃度鉛溶液處理的黃瓜幼苗，其地上部分的POD活性，3d內(nèi)表現(xiàn)為不激活效應(yīng)，進(jìn)入第5d黃瓜幼苗的地上部分的POD活性則明顯被激活，第7d時(shí)各處理的黃瓜幼苗地上部POD活性均出現(xiàn)一個(gè)高峰值，進(jìn)入第9d后POD活性呈降低趨勢(shì)。在第5d時(shí)各處理的POD活性均高于對(duì)照。隨著時(shí)

5、間的延長(zhǎng)各鉛處理的POD同工酶條帶由1逐漸增加到3后逐漸消減，而對(duì)照的POD酶條帶表達(dá)量在處理時(shí)間內(nèi)則是由1增加到3。 100mg·L-1硝酸鉛溶液處理黃瓜幼苗地上部分CAT的活性變化隨著時(shí)間的延長(zhǎng)變化比較大。用500和900mg·L-1硝酸鉛溶液處理黃瓜幼苗地上部分CAT活性變化不明顯。在鉛處理過(guò)程中CAT活性發(fā)生改變而酶條帶數(shù)沒(méi)有變化。 3.鉛對(duì)黃瓜幼苗內(nèi)源激素的影晌。在鉛處理下黃瓜幼苗內(nèi)源CTK含量隨質(zhì)量濃度增加而

6、減少，從而使植物的細(xì)胞分裂受到抑制。在100～200mg·L-1濃度的硝酸鉛溶液處理下，IAA含量高于對(duì)照16.2﹪以上，此時(shí)黃瓜生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，在300～900mg·L-1硝酸鉛溶液處理下IAA含量低于對(duì)照25.2﹪，此時(shí)黃瓜生長(zhǎng)勢(shì)弱。在根部隨著質(zhì)量濃度的增強(qiáng)其ABA含量升高，ABA的產(chǎn)生可誘導(dǎo)某些酶的合成而增加植物的抗毒害性。而葉片中ABA含量則呈波浪式變化，先緩慢降低，當(dāng)鉛質(zhì)量濃度為300mg·L-1時(shí)降到最低值，隨后有緩慢升高，接著又

7、表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，這說(shuō)明葉片受鉛的毒害較根小(此時(shí)鉛在葉的含量比根低得多)。葉片中的GA3含量隨著鉛質(zhì)量濃度的增強(qiáng)而增加，這在一定程度上可促進(jìn)細(xì)胞的分裂和分化，延緩葉片衰老。鉛處理下當(dāng)IAA/ABA值略高于對(duì)照值時(shí)表現(xiàn)出幼苗生長(zhǎng)勢(shì)較強(qiáng)，低于對(duì)照時(shí)表現(xiàn)出生長(zhǎng)受到抑制。表明這兩種內(nèi)源激素之間的平衡與鉛處理下植物的生長(zhǎng)有密切的關(guān)系?？梢哉f(shuō)明兩者的比值更能反映出與黃瓜幼苗抗毒性的關(guān)系，可作為黃瓜幼苗抗重金屬的指標(biāo)之一。 4.多胺與鉛處理下

8、黃瓜幼苗生長(zhǎng)的關(guān)系。Put在鉛低質(zhì)量濃度下就有較大的累積量，且對(duì)黃瓜幼苗的生長(zhǎng)有明顯的促進(jìn)作用；隨著質(zhì)量濃度的增加，Put的累積量下降，其對(duì)緩解脅迫傷害的能力下Ⅱ降。因此Put的累積量可作為黃瓜幼苗抗重金屬脅迫的生理指標(biāo)，是對(duì)脅迫的一種適應(yīng)性反應(yīng)而非傷害性反應(yīng)。在鉛處理下的一定時(shí)間內(nèi)黃瓜幼苗體內(nèi)Spd和Spm累積，POD活性的提高，可以說(shuō)是由于多胺誘導(dǎo)POD酶產(chǎn)生，增強(qiáng)了抗氧化系統(tǒng)的保護(hù)作用的結(jié)果，是脅迫條件下的一種適應(yīng)性反應(yīng)，其水平的

9、降低是一種植物傷害的表現(xiàn)，可作為黃瓜幼苗抗重金屬脅迫的生理指標(biāo)之一，供研究者參考。外源多胺對(duì)鉛處理下黃瓜幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)效果比正常條件下更為顯著，能使處理下黃瓜幼苗生長(zhǎng)接近正常水平。鉛處理的同時(shí)噴施多胺，可使SOD和POD活性恢復(fù)到或超過(guò)正常水平，MDA含量降低或接近正常水平。因此外源多胺既可促進(jìn)生長(zhǎng)，又能顯著提高作物抗重金屬毒性的能力。該結(jié)果表明外源多胺提高作物抗重金屬的機(jī)理之一是能維持或提高保護(hù)酶活性，防止或降低膜脂過(guò)氧化作用對(duì)膜的傷

10、害。 5.水楊酸與鉛處理下黃瓜幼苗生長(zhǎng)的關(guān)系。鉛處理下黃瓜幼苗葉片內(nèi)游離的SA含量隨著質(zhì)量濃度的增強(qiáng)而增加用O.5mg·L-1SA誘導(dǎo)黃瓜幼苗葉片，其可溶性蛋白質(zhì)含量升高15.6﹪，鉛處理下SA同樣誘導(dǎo)黃瓜幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的升高，而且增加幅度大，能達(dá)到27.7﹪。鉛處理下SA降低了MDA的含量，提高了植物的抗逆性。鉛處理下，外源SA可不同程度地降低MDA含量，使膜脂過(guò)氧化作用減弱，增強(qiáng)了黃瓜幼苗葉片中SOD活性，保護(hù)了膜

11、的穩(wěn)定性，使黃瓜幼苗的抗鉛毒害能力增強(qiáng)。 6.鉛誘導(dǎo)特異蛋白的蛋白質(zhì)組學(xué)研究。 鉛可明顯地改變黃瓜體內(nèi)可溶性蛋白的含量，低質(zhì)量濃度鉛(100mg·L-1)能誘導(dǎo)黃瓜幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量的增加，隨著鉛質(zhì)量濃度的增加(900mg·L-1)，蛋白質(zhì)含量反而下降。從雙向凝膠電泳圖譜中發(fā)現(xiàn)，正常生長(zhǎng)和鉛處理下的黃瓜幼苗葉片有明顯的差異蛋白質(zhì)存在，鉛處理影響著黃瓜幼苗蛋白質(zhì)的表達(dá)。鉛處理能使某種蛋白質(zhì)不表達(dá)和多種差異蛋白質(zhì)的表達(dá)，這

12、可能是黃瓜幼苗鉛毒害或抗鉛毒害的表現(xiàn)。 7.鉛對(duì)黃瓜幼苗礦質(zhì)元素吸收與積累的影響鉛處理對(duì)黃瓜幼苗吸收積累礦質(zhì)元素(Ca、Fe、Mg、Zn、Cu、Mn)的影響達(dá)Ⅲ到顯著水平。鉛處理下黃瓜幼苗對(duì)Ca、Fe、Mg、Zn、Cu、Mn的吸收量和積累量與鉛質(zhì)量濃度呈負(fù)相關(guān)，即其礦質(zhì)元素的含量隨鉛質(zhì)量濃度的增加而下降。鉛處理下黃瓜幼苗葉片礦質(zhì)元素的分布不同于根系。鉛處理下提高鈣或錳的濃度或施用水楊酸，均能降低黃瓜幼苗對(duì)鉛的吸收量，緩解鉛對(duì)幼苗