鋁脅迫對大白菜種子萌發(fā)及幼苗根系生理生化指標的影響

韓春梅 賀陽冬 劉德萬

（成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院農(nóng)學園藝分院，四川成都，611130）

鋁脅迫對大白菜種子萌發(fā)及幼苗根系生理生化指標的影響

韓春梅 賀陽冬 劉德萬

（成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學院農(nóng)學園藝分院，四川成都，611130）

研究了鋁脅迫對大白菜種子萌發(fā)、幼苗生長及其對幼苗根系相對電導率、根系活力、丙二醛含量、超氧化物歧化酶和過氧化物酶活性的影響，結果表明，隨著鋁脅迫濃度的增大，對大白菜種子萌發(fā)及幼苗生長的抑制作用明顯增強；大白菜幼苗根系的相對電導率和MDA含量均隨著鋁離子濃度的增加而呈現(xiàn)出增大的趨勢，而幼苗根系抗氧化酶（SOD和POD）活性和根系活力則隨著鋁離子濃度的增加而呈現(xiàn)出降低的趨勢。

鋁脅迫 大白菜 種子萌發(fā) 根系 生理生化指標

鋁作為地殼中含量最豐富的金屬元素，一般情況下以穩(wěn)定的鋁硅酸鹽形式存在于土壤中。但在酸雨嚴重的地區(qū)，土壤酸化會引起鋁的溶出，許多作物因此受到毒害。鋁毒害已成為酸性土壤中限制作物生長的最重要的因素之一[1]。鋁對植物的毒害表現(xiàn)為破壞植物微觀結構，阻礙植物根系、葉片生長，抑制其營養(yǎng)元素的吸收，導致作物內(nèi)部生理代謝失調(diào)，使葉綠素合成受阻，光合能力下降，導致一些對植物正常生理活動至關重要的酶活性改變，最終造成作物減產(chǎn)[2]。關于脅迫對植物生理生化特性的影響，國內(nèi)外已有許多報道[3～5]，但有關鋁脅迫對大白菜的影響研究還未見報道。本研究采用室內(nèi)水培試驗法，研究了不同濃度鋁脅迫條件下大白菜種子萌發(fā)、幼苗生長及幼苗根系生理生化指標的變化，旨在為深入研究大白菜的耐鋁機理提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試的大白菜品種為魯白1號，購于四川省農(nóng)科院，供試的硫酸鋁[Al2（SO4）3·18H2O]為分析純。

1.2 試驗方法

①種子萌發(fā)試驗選取大小基本一致的大白菜種子，用10%次氯酸鈉溶液消毒20 min后，用自來水沖洗幾遍。設Al3+濃度分別為0（CK），50，100，200 μmol/L共4個處理，每個處理3次重復，每重復50粒種子。在每個處理條件下，對大白菜種子進行濾紙皿床發(fā)芽試驗。種子直接在5 mL處理液的濾紙皿床中進行發(fā)芽，培養(yǎng)箱溫度為（28±1）℃，每天定時觀察、補水，并記錄種子發(fā)芽數(shù)。發(fā)芽期間，以稱重法補充蒸餾水，保持各處理濃度的相對穩(wěn)定。6 d后結束發(fā)芽，計算種子發(fā)芽率，測定所有萌發(fā)的幼苗的根長、苗長，取其平均值。

②營養(yǎng)液水培試驗 試驗于2008年10～11月在成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)技術學院玻璃溫室內(nèi)進行。大白菜種子經(jīng)消毒、浸種、催芽后播于裝有石英砂的育苗盤中，溫室晝溫25～30℃，夜溫15～18℃。待幼苗子葉完全展開后澆灌1/2劑量的Hoagland配方營養(yǎng)液，待幼苗第2片真葉展平時，挑選整齊一致的植株定植于裝有1個劑量的Hoagland營養(yǎng)液水槽內(nèi)進行預培養(yǎng)，調(diào)節(jié)營養(yǎng)液pH值為6.5±0.1，EC值為2.2～2.5 mS/cm，用氣泵進行間歇通氣（10 min/h），維持溶氧濃度為6～8 mg/L。預培養(yǎng)3 d后，對幼苗分別進行處理，每天17：00向營養(yǎng)液中添加不同濃度 （0，50，100和200 μmol/L）的Al3+溶液，處理8 d后取幼苗根系各生理生化指標測定，每個處理取樣3株，3次重復。細胞膜透性用DDS-11A型電導率儀測定[6]，根系活力用TTC法測定[6]，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定[8]，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性的測定均參照陳建勛等的方法[7]。

③數(shù)據(jù)統(tǒng)計 采用SPSS（12.0）統(tǒng)計軟件進行單因素方差、LSD和相關性分析

表1 Al3+脅迫對大白菜種子萌發(fā)率及幼苗生長的影響

表2 不同Al3+濃度脅迫對大白菜幼苗根系生理生化指標的影響

2 結果與分析

2.1 對大白菜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

由表1可知，隨著Al3+濃度的增大，大白菜種子的相對發(fā)芽率、幼苗根長和苗長均呈降低趨勢，并且其受抑程度有所加強。但與對照相比，各Al3+濃度脅迫下的大白菜種子相對發(fā)芽率和幼苗苗長間均差異不顯著。而其幼苗根長在Al3+濃度為50 μmol/L時就明顯受到抑制，較對照縮短了67.1%。由此可見，大白菜幼苗根長對Al3+反應較其他兩個指標（相對發(fā)芽率和苗長）敏感。

2.2 對大白菜幼苗根系生理生化指標的影響

大白菜幼苗根系的相對電導率和MDA含量均隨著Al3+濃度的增加而呈現(xiàn)出增大的趨勢，并分別在Al3+濃度達到50和100 μmol/L時與對照達到了差異顯著水平，分別較對照增加了93.1%和82.4%（表2）。

而大白菜幼苗根系抗氧化酶（SOD和POD）活性則隨著Al3+濃度的增加而呈現(xiàn)出降低的趨勢，其中SOD活性在各Al3+濃度處理間均與對照達到了差異顯著水平。而POD活性相對穩(wěn)定，Al3+濃度達到最高時才較對照顯著受到抑制，其活性降低了48.4%。

隨著Al3+處理濃度的增加，大白菜幼苗的根系活力逐漸下降，且各Al3+處理的根系活力均與對照達到了差異顯著水平。隨著Al3+處理濃度的增加，大白菜幼苗根系活力分別較對照降低了14.5%，57.5%和74.6%（表2）。

3 小結與討論

①鋁脅迫對大白菜種子相對發(fā)芽率和幼苗苗長雖然沒有明顯的抑制作用，但對其幼苗的根長有著明顯的濃度效應。②本研究表明，鋁脅迫誘導大白菜根系的相對電導率和丙二醛含量的增加，表明根系發(fā)生了膜脂過氧化作用，細胞膜系統(tǒng)受損（相對電導率增大）；同時鋁脅迫降低了保護酶（SOD和POD）活性，在一定程度上削弱了防御系統(tǒng)的清除能力，破壞了正常情況下細胞內(nèi)自由基的產(chǎn)生與清除的平衡，自由基大量積累，膜質(zhì)過氧化產(chǎn)物含量增加，同時，破壞了細胞膜的結構和功能[9]，進而導致大白菜幼苗根系活力的下降。

[1]Taylor G J.Aluminum toxicity and tolerance in plants[C]//In Adriano D C,Johnson A H.Acidic Precipitation Vol 2:Biological and Ecological Effects.New York:Springer-Verlag, 1989：327-361.

[2]郭天榮，張國平，盧王印，等.鋁脅迫對不同耐鋁大麥基因型干物質(zhì)積累與鋁和養(yǎng)分含量的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2003，9（3）：324-330.

[3]王芳，劉鵬，范章月.鋁脅迫下蕎麥根系生理特性的變化[J].浙江農(nóng)業(yè)科學，2005（4）：289-292.

[4]曾建忠，李曉紅，李耀，等.蛇莓對鋁脅迫的生理響應[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2008，36（2）：426-428.

[5]謝國生，范雪蓮，師瑞紅，等.鋁脅迫對水稻幼苗生理變化的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2006，25（1）：34-38.

[6]王韶唐.植物生理學實驗指導[M].西安：陜西科學技術出版社，1986：35-151.

[7]陳建勛，王曉峰.植物生理學實驗指導[M].廣州：華南理工大學出版社，2002：119-124.

[8]湯章城.現(xiàn)代植物生理學實驗指南[M].北京：科學出版社，1990.

[9]Liang Y C,Chen Q,Liu Q.Exogenous silicon (Si)increases antioxidant enzyme activity and reduce lipid peroxidation in roots of salt-stressed barley[J].Journal of Plant Physiology,2003,160：1157-1164.

Effect of Al on Seed Germination,Root Physiological and Biochemical Index of Cabbage

HAN Chunmei,HE Yangdong,LIU Dewan

The effects of Al stress on the seed germinations,seedling growth,root physiological and biochemical index of cabbage were studied.The results showed that the inhibitive effects on the seed germinations and seedling growth obviously increased with incremental Al3+concentration.At the same time,effect of Al stress on cabbage seedling root activity, relative conductivity,MDA content,SOD and POD activity was studied by the method of water culture.Relative conductivity and MDA content of cabbage seedling root increased with the incremental Al3+concentration increased.While SOD, POD and root activities decreased with the incremental Al3+concentration increased.

Al stress;Cabbage;Seed germination;Root;Physiological and biochemical index

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.22.015

韓春梅（1977-），女，博士，講師，主要從事植物生理、農(nóng)業(yè)生態(tài)等教學工作，電話：13882235621。E-mail：hanchunmei@tom.com

2009-05-06