重金屬Cu²⁺對(duì)紫荊種子萌發(fā)和幼苗生理的影響

周建 馬敏

摘要：為研究重金屬Ｃｕ２＋對(duì)紫荊幼苗生長(zhǎng)影響的生理機(jī)制，試驗(yàn)利用ＣｕＳＯ４溶液的濃度梯度對(duì)紫荊種子進(jìn)行了脅迫處理，分別測(cè)定紫荊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等發(fā)芽指標(biāo)和幼苗葉片的丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量及過(guò)氧化物酶活性、細(xì)胞膜透性等生理指標(biāo)。結(jié)果表明，紫荊種子抗重金屬Ｃｕ２＋脅迫的能力比較強(qiáng)，在致死狀態(tài)下，ＣｕＳＯ４溶液的濃度為１８３．４０ ｍｇ／Ｌ；在半致死狀態(tài)下，ＣｕＳＯ４溶液的濃度為１０４．２２ ｍｇ／Ｌ。隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的增加，紫荊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)逐步下降，幼苗葉片的細(xì)胞膜透性和丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量均有不同程度地增加，而幼苗葉片的過(guò)氧化物酶活性則呈現(xiàn)出先增加后遞減的變化趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：紫荊；Ｃｕ２＋脅迫；種子；幼苗；生理指標(biāo)

中圖分類(lèi)號(hào)：Ｓ６８５．９９，Ｏ６１４．１２１；Ｑ９４５．７８文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０12）18－4047-05

Effects of CuSO4 Stress on Seed Germination and Seedlings Physiological Indicators of Cercis chinensis

ＺＨＯＵ Ｊｉａｎ，ＭＡ Ｍｉｎ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， Ｈｅｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｘｉｎｘｉａｎｇ ４５３００３， Ｈｅｎａｎ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ Ｃｕ２＋ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｃｅｒｃｉｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｂｕｎｇｅ， ｓｅｅｄ ｏｆ Ｃ． ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｗａｓ ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｂｙ ＣｕＳＯ４ ｓｏｌｕｔｉｏｎ； ａｎｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅ， ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ， ｖｉｇｏｒ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｓｅｅｄｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ（ＭＤＡ）， ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ， Ｐｒｏｌｉｎｅ （Ｐｒｏ） ａｎｄ ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ（ＰＯＤ） ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｃｅｌｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ Ｃ． ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｓｅｅｄｓ ｈａｄ ｓｔｒｏｎｇ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ａｇａｉｎｓｔ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ Ｃｕ２＋ ｓｔｒｅｓｓ ａｓ ＬＣ１００ ａｎｄ ＬＣ５０ were １８３．４０ ａｎｄ １０４．２２ ｍｇ／Ｌ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ＣｕＳＯ４ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ， ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅ， ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ， ｖｉｇｏｒ ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｃ． ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｓｅｅｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ； ｃｅｌｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ＭＤＡ， ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ， Ｐｒｏ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｇｒｅｅ； ｗｈｉｌｅ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｒｅｎｄ ａｆｔｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｃｅｒｃｉｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｂｕｎgｅ； Ｃｕ２＋ ｓｔｒｅｓｓ； ｓｅｅｄｓ； ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ； ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土壤重金屬污染日趨嚴(yán)重，表現(xiàn)為土壤被工業(yè)廢水、廢渣及生活垃圾等嚴(yán)重污染，并成為了全球性的環(huán)境污染問(wèn)題。重金屬Ｃｕ２＋污染物一旦進(jìn)入土壤就很難被清除，而且植物或微生物也不能對(duì)其降解［１］，造成在土壤中殘留的時(shí)間很長(zhǎng)，因而對(duì)重金屬Ｃｕ２＋污染的環(huán)境毒害效應(yīng)研究就具有深遠(yuǎn)意義，所以土壤中Ｃｕ２＋的含量對(duì)植物脅迫的影響程度倍受人們的關(guān)注。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)Ｃｕ２＋脅迫在植物上的影響開(kāi)展了深入的研究，但大多數(shù)是以一年生的草本植物為研究對(duì)象［２，３］，尤其是以農(nóng)作物［２－４］為主要的研究對(duì)象，而對(duì)木本植物的研究很少。

紫荊（Ｃｅｒｃｉｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｂｕｎｅｅ）為豆科（Ｌｅｇｕｍｉｎｏｓａｅ）紫荊屬（Ｃｅｒｃｉｓ Ｌ．）落葉喬木或灌木植物，喜陽(yáng)光、耐暑熱；樹(shù)干挺直叢生，早春季節(jié)先于葉開(kāi)花，花形似蝶，盛開(kāi)時(shí)花朵繁多，成團(tuán)簇狀，緊貼枝干，滿(mǎn)樹(shù)都是花，不僅新生枝條上能著花，而且老干上也能開(kāi)花，給人以繁花似錦的感覺(jué)；到了夏秋季節(jié)則綠葉婆娑，滿(mǎn)目蒼翠；冬季落葉后則枝干筋骨畢露，蒼勁虬曲之感躍然眼前，是觀花、觀葉、觀干俱佳的園林花木，適合栽種于庭院、公園、廣場(chǎng)、草坪、街頭游園、道路綠化帶等環(huán)境，也可盆栽觀賞或制作盆景，是我國(guó)大部分地區(qū)春季觀花的優(yōu)良花灌木樹(shù)種之一［５］，其應(yīng)用價(jià)值較高。試驗(yàn)通過(guò)不同濃度ＣｕＳＯ４溶液對(duì)紫荊種子進(jìn)行脅迫處理，研究Ｃｕ２＋對(duì)紫荊種子的發(fā)芽指標(biāo)和幼苗生理指標(biāo)的影響，以期為合理利用紫荊進(jìn)行植物配置、充分發(fā)揮其生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益以及為治理污染土壤的林業(yè)生態(tài)工程、城鎮(zhèn)園林綠化樹(shù)種的選擇提供科學(xué)依據(jù)［６］。

１材料與方法

１．１材料

紫荊種子采集于河南科技學(xué)院院內(nèi)東邊的成林紫荊，在2009年10月從生長(zhǎng)健壯的紫荊母樹(shù)上采收成熟的優(yōu)質(zhì)種子，去除雜質(zhì)，風(fēng)干備用。試劑主要有ＣｕＳＯ４、濃硫酸、高錳酸鉀、赤霉素等，化學(xué)試劑都為化學(xué)純；Ｈｏａｇｌａｎｄ營(yíng)養(yǎng)液由河南科技學(xué)院園藝園林學(xué)院植物生理實(shí)驗(yàn)室配制；儀器主要有植物生理實(shí)驗(yàn)室已具備的電熱恒溫培養(yǎng)箱、ＤＤＳ－０４型電導(dǎo)儀、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ－２２型可見(jiàn)光分光光度計(jì)等；栽培基質(zhì)為園藝園林學(xué)院園藝植物栽培實(shí)驗(yàn)室已準(zhǔn)備的珍珠巖、蛭石。

１．２處理

取飽滿(mǎn)的紫荊種子１ ２００粒，先加入９５％的濃硫酸中浸泡３０ ｍｉｎ［７］，再用去離子水洗凈種子，然后加入３％的高錳酸鉀溶液２００ ｍＬ進(jìn)行消毒，３０ ｍｉｎ后用去離子水洗凈［７］，最后放入０．２５ ｇ／ｋｇ的赤霉素溶液中浸種４８ ｈ，進(jìn)行催芽處理［８］。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)６個(gè)ＣｕＳＯ４溶液濃度，分別為２０、４０、６０、８０、１００、１２０ ｍｇ／Ｌ，分別對(duì)紫荊種子進(jìn)行梯度脅迫處理，每一處理設(shè)置３次重復(fù)，以去離子水作為對(duì)照。

將試驗(yàn)所需要的培養(yǎng)皿、紗布等物品進(jìn)行消毒處理，在每個(gè)培養(yǎng)皿的底部放２張定量濾紙，并隨機(jī)抽取處理好的紫荊種子５０粒平鋪在一個(gè)培養(yǎng)皿中，用膠頭滴管加入相應(yīng)濃度的ＣｕＳＯ４溶液和對(duì)照至飽和狀態(tài)，平行做３個(gè)培養(yǎng)皿，保持有充足的濕度，然后上面蓋上一層紗布，盡量使?jié)穸纫恢?。將培養(yǎng)皿放入２５ ℃的電熱恒溫培養(yǎng)箱中［７］，每天添加對(duì)應(yīng)的處理液以保持處理濃度不變。脅迫處理２０ ｄ后，部分紫荊種子開(kāi)始萌動(dòng)，此時(shí)移至營(yíng)養(yǎng)缽中。培養(yǎng)基質(zhì)由珍珠巖與蛭石以１∶１比例（體積比）混合，并每周定期澆灌１次Ｈｏａｇｌａｎｄ營(yíng)養(yǎng)液［９］，以保持紫荊幼苗生長(zhǎng)時(shí)能夠吸取到充足的養(yǎng)分。在紫荊幼苗出土后，用配制好的各濃度ＣｕＳＯ４溶液對(duì)應(yīng)處理１次，使紫荊幼苗處于脅迫環(huán)境中；幼苗階段的對(duì)照仍用去離子水。在每天的８∶００～８∶３０記錄每個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽中的出苗數(shù)，移入營(yíng)養(yǎng)缽的第４０天測(cè)定紫荊種子的發(fā)芽指標(biāo)和幼苗的生理指標(biāo)。

１．３發(fā)芽指標(biāo)的測(cè)定

試驗(yàn)測(cè)定的紫荊種子發(fā)芽指標(biāo)有發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，各發(fā)芽指標(biāo)的測(cè)定參照文獻(xiàn)［８］的方法進(jìn)行。

發(fā)芽率＝最終發(fā)芽的種子數(shù)／供試種子數(shù)×１００％；

發(fā)芽指數(shù)＝∑（Ｇｔ／Ｄｔ），

式中，Ｇｔ為在不同時(shí)間（ｄ）的種子發(fā)芽數(shù)，Ｄｔ為不同的發(fā)芽時(shí)間（ｄ）；

活力指數(shù)＝Ｓ×（Ｇｔ／Ｄｔ），

式中，Ｓ為幼苗鮮重。

１．４生理指標(biāo)的測(cè)定

植物細(xì)胞膜透性（Ｃｅｌｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）的高低是植物處在逆境條件下細(xì)胞膜的完整程度與穩(wěn)定性的體現(xiàn)，也是衡量植物抗重金屬脅迫能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)之一。在正常情況下，細(xì)胞膜對(duì)進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)具有選擇性透過(guò)能力；當(dāng)植物受到重金屬Ｃｕ２＋脅迫后，植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，細(xì)胞膜受到破壞，膜的透性增加，從而造成細(xì)胞內(nèi)的電解質(zhì)外滲，進(jìn)而使植物細(xì)胞浸提液的相對(duì)電導(dǎo)率（Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ＲＥＣ）增大；細(xì)胞膜透性增大（相對(duì)電導(dǎo)率增大）的水平與受重金屬傷害的程度有關(guān)［１０］，所以細(xì)胞膜透性用相對(duì)電導(dǎo)率來(lái)表示。試驗(yàn)測(cè)定的紫荊幼苗葉片的生理指標(biāo)有丙二醛（Ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ，ＭＤＡ）含量、相對(duì)電導(dǎo)率、脯氨酸（Ｐｒｏｌｉｎｅ，Ｐｒｏ）含量、可溶性糖（Ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ）含量、過(guò)氧化物酶（Ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ，ＰＯＤ）活性。相對(duì)電導(dǎo)率采用ＤＤＳ－０４型電導(dǎo)率儀測(cè)定［１１］；ＭＤＡ含量采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定［１２］；可溶性糖含量采用蒽酮法測(cè)定［１２］；Ｐｒｏ含量參照磺基水楊酸比色法測(cè)定［１３］；ＰＯＤ活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定［１４］。所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Ｍｉｃｒｏｓoｆｔ Ｏｆｆｉｃｅ Ｅｘｃｅｌ ２００３及ＳＰＳＳ １１．５統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析比較。

２結(jié)果與分析

２．１Ｃｕ２＋對(duì)紫荊種子發(fā)芽指標(biāo)的影響

２．１．１Ｃｕ２＋對(duì)紫荊種子發(fā)芽率的影響試驗(yàn)結(jié)果表明，ＣｕＳＯ４溶液脅迫對(duì)紫荊種子發(fā)芽具有抑制作用，具體見(jiàn)圖１。從圖１－Ａ可見(jiàn)，隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的上升，紫荊種子發(fā)芽率總體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，ＣｕＳＯ４溶液處理濃度與紫荊種子發(fā)芽率之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。在ＣｕＳＯ４溶液濃度為４０ ｍｇ／Ｌ處理后，紫荊種子發(fā)芽率比２０ ｍｇ／Ｌ處理的稍有上揚(yáng)，說(shuō)明低濃度ＣｕＳＯ４溶液處理對(duì)紫荊種子萌發(fā)的抑制相對(duì)較弱；與對(duì)照（發(fā)芽率72%）相比，在２０、４０ ｍｇ／Ｌ的ＣｕＳＯ４溶液處理后，其發(fā)芽率分別下降了４和２個(gè)百分點(diǎn)；隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的增加，其抑制作用相對(duì)增強(qiáng)，當(dāng)ＣｕＳＯ４溶液處理濃度增加到１００ ｍｇ／Ｌ后，紫荊種子發(fā)芽率下降了２０個(gè)百分點(diǎn)；當(dāng)濃度為１２０ ｍｇ／Ｌ時(shí)，發(fā)芽率為４２％，下降了３０個(gè)百分點(diǎn)。從圖1-A還可見(jiàn)，20、40、60 ｍｇ／Ｌ的ＣｕＳＯ４溶液濃度處理的紫荊種子發(fā)芽率與100、120 ｍｇ／Ｌ處理之間的發(fā)芽率相比，呈現(xiàn)出顯著的差異水平（P＜0.05）。以５０％的種子萌發(fā)的狀態(tài)定義為半致死狀態(tài)，以沒(méi)有種子萌發(fā)的狀態(tài)定義為致死狀態(tài)［１４］，對(duì)紫荊種子發(fā)芽率（ｙ）和ＣｕＳＯ４溶液的梯度濃度（ｘ）進(jìn)行回歸分析，得出數(shù)學(xué)模型：ｙ ＝－０．００２ ４ｘ２＋０．０５５ ４ｘ＋７０．６０２ ０，Ｒ２＝０．９３２ ２；由模型算出，在致死狀態(tài)下，ＣｕＳＯ４溶液的濃度為１８３．４０ ｍｇ／Ｌ；在半致死狀態(tài)下，ＣｕＳＯ４溶液的濃度為１０４．２２ ｍｇ／Ｌ。

２．１．２Ｃｕ２＋對(duì)紫荊種子發(fā)芽指數(shù)的影響在ＣｕＳＯ４溶液脅迫下，紫荊種子發(fā)芽指數(shù)的變化趨勢(shì)與發(fā)芽率相似，也是隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的遞增，大體上呈現(xiàn)出發(fā)芽指數(shù)逐步遞減的變化趨勢(shì)，ＣｕＳＯ４溶液處理濃度與紫荊種子發(fā)芽指數(shù)之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。具體見(jiàn)圖１－Ｂ。分析可知，紫荊種子發(fā)芽指數(shù)也是在ＣｕＳＯ４溶液濃度為４０ ｍｇ／Ｌ時(shí)稍有上揚(yáng)。其中２０、４０ ｍｇ／Ｌ濃度處理的發(fā)芽指數(shù)分別比對(duì)照下降了１１．１％、８．２％；而在高濃度的１００、１２０ ｍｇ／Ｌ處理下，發(fā)芽指數(shù)分別比對(duì)照下降了４３．９％、５４．１％。從圖１－Ｂ還可見(jiàn)，２０、４０ ｍｇ／Ｌ 的ＣｕＳＯ４溶液濃度處理的紫荊種子發(fā)芽指數(shù)與８０、１００、１２０ ｍｇ／Ｌ處理之間的發(fā)芽指數(shù)相比，呈現(xiàn)出顯著的差異水平（Ｐ＜０．０５）。

２．１．３Ｃｕ２＋對(duì)紫荊種子活力指數(shù)的影響在ＣｕＳＯ４溶液脅迫條件下，紫荊種子活力指數(shù)的變化規(guī)律是隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的增加而逐漸下降，ＣｕＳＯ４溶液處理濃度與紫荊種子活力指數(shù)之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖１－Ｃ）；其中２０、４０ ｍｇ／Ｌ的ＣｕＳＯ４溶液濃度處理的紫荊種子活力指數(shù)與６０、８０、１００、１２０ ｍｇ／Ｌ處理之間的活力指數(shù)相比，呈現(xiàn)出顯著的差異水平（Ｐ＜０．０５）。

２．２Ｃｕ２＋對(duì)紫荊幼苗葉片生理指標(biāo)的影響

２．２．１Ｃｕ２＋對(duì)紫荊幼苗葉片丙二醛含量動(dòng)態(tài)變化的影響ＣｕＳＯ４溶液脅迫對(duì)紫荊幼苗生理指標(biāo)的影響結(jié)果見(jiàn)圖２。從圖２－Ａ可見(jiàn)，隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的上升，紫荊幼苗葉片的ＭＤＡ含量逐步上升，ＣｕＳＯ４溶液處理濃度與ＭＤＡ含量之間呈正相關(guān)關(guān)系。以在對(duì)照（０ ｍｇ／Ｌ）時(shí)的ＭＤＡ含量最低；而在１２０ ｍｇ／Ｌ處理后，ＭＤＡ含量達(dá)到最高；其中，在０ ｍｇ／Ｌ與２０ ｍｇ／Ｌ、６０ ｍｇ／Ｌ與８０ ｍｇ／Ｌ ２個(gè)相鄰ＣｕＳＯ４溶液處理濃度梯度下ＭＤＡ含量增長(zhǎng)急劇，且差異顯著（Ｐ＜０．０５）；而其余相鄰處理濃度梯度之間ＭＤＡ含量增長(zhǎng)平緩。對(duì)紫荊種子發(fā)芽率（ｙ）和幼苗葉片的ＭＤＡ含量（ｘ）進(jìn)行回歸分析，得出數(shù)學(xué)模型：ｙ＝－５．２７４ ２ｘ２＋３１．１９８ ０ｘ＋２５．９８２ ０，Ｒ２＝０．９１７ １；由模型算出，在ＣｕＳＯ４溶液脅迫后，致死狀態(tài)下的幼苗葉片ＭＤＡ含量為６．６６ μｍｏｌ／ｇ、半致死狀態(tài)下的幼苗葉片ＭＤＡ含量為５．００ μｍｏｌ／ｇ。

２．２．２Ｃｕ２＋對(duì)紫荊幼苗葉片細(xì)胞膜透性（相對(duì)電導(dǎo)率）動(dòng)態(tài)變化的影響試驗(yàn)中隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的遞增，紫荊幼苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率逐步上升，兩者呈正相關(guān)關(guān)系（圖２－Ｂ）。在低濃度ＣｕＳＯ４溶液脅迫下，相對(duì)電導(dǎo)率增加幅度比較平緩，如在２０ ｍｇ／Ｌ處理?xiàng)l件下，紫荊幼苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率比對(duì)照增加了１．４ 個(gè)百分點(diǎn)；在４０ ｍｇ／Ｌ處理?xiàng)l件下，相對(duì)電導(dǎo)率比對(duì)照增加了３．４個(gè)百分點(diǎn)。但在高濃度（≥８０ ｍｇ／Ｌ）ＣｕＳＯ４溶液處理下，紫荊幼苗葉片的相對(duì)電導(dǎo)率顯著增加（Ｐ＜０．０５），如在１００ ｍｇ／Ｌ處理?xiàng)l件下，相對(duì)電導(dǎo)率比對(duì)照增加了１６．１個(gè)百分點(diǎn)；而在１２０ ｍｇ／Ｌ處理?xiàng)l件下，相對(duì)電導(dǎo)率比對(duì)照增加了４１．２個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)紫荊種子發(fā)芽率（ｙ）和幼苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率（ｘ）進(jìn)行回歸分析，得出數(shù)學(xué)模型：ｙ＝

－０．９２６ ８ｘ＋７９．８３８ ０，Ｒ２＝０．９２１ ２；由數(shù)學(xué)模型算出，在ＣｕＳＯ４溶液脅迫后，致死狀態(tài)下的幼苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率為８６．１４％，半致死狀態(tài)下的幼苗葉片相對(duì)電導(dǎo)率為３２．１９ ％。

２．２．３Ｃｕ２＋對(duì)紫荊幼苗葉片脯氨酸含量動(dòng)態(tài)變化的影響試驗(yàn)中隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的遞增，紫荊幼苗葉片的脯氨酸含量逐步增加，兩者呈正相關(guān)關(guān)系（圖２－Ｃ）。在低濃度ＣｕＳＯ４脅迫下，紫荊幼苗葉片的脯氨酸含量增加幅度較?。欢诟邼舛让{迫下，脯氨酸含量增加幅度顯著，且差異顯著（Ｐ＜０．０５）；其中在１２０ ｍｇ／Ｌ處理后，脯氨酸含量達(dá)到最大值。對(duì)紫荊種子發(fā)芽率（ｙ）和幼苗葉片脯氨酸含量（ｘ）進(jìn)行回歸分析，得出數(shù)學(xué)模型：ｙ＝－０．２９７ｘ＋８４．０４９，Ｒ２＝０．９６０ ９；由數(shù)學(xué)模型算出，在ＣｕＳＯ４溶液脅迫后，致死狀態(tài)下的幼苗葉片脯氨酸含量為２８２．９９ μｇ／ｇ，半致死狀態(tài)下的幼苗葉片脯氨酸含量為１１４．６４ μｇ／ｇ。

２．２．４Ｃｕ２＋對(duì)紫荊幼苗葉片可溶性糖含量動(dòng)態(tài)變化的影響試驗(yàn)中隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的遞增，紫荊幼苗葉片的可溶性糖含量逐步增加，兩者呈正相關(guān)關(guān)系（圖２－Ｄ）。在ＣｕＳＯ４溶液８０ ｍｇ／Ｌ以下各濃度處理后，紫荊幼苗葉片的可溶性糖含量增加比較快，變化幅度較大；而在８０ ｍｇ／Ｌ以上各濃度處理后，紫荊幼苗葉片的可溶性糖含量增加比較平緩，在１２０ ｍｇ／Ｌ處理后，可溶性糖含量達(dá)到最大值。對(duì)紫荊種子發(fā)芽率（ｙ）和幼苗葉片可溶性糖含量（ｘ）進(jìn)行回歸分析，得出數(shù)學(xué)模型：ｙ＝－３．７１０ ４ｘ２＋３２．９８７ ０ｘ-１．６００ ０，Ｒ２＝ ０．８９７ ０；由數(shù)學(xué)模型算出，在ＣｕＳＯ４溶液脅迫后，致死狀態(tài)下的幼苗葉片可溶性糖含量為８．８４ μｍｏｌ／ｇ，半致死狀態(tài)下的幼苗葉片可溶性糖含量為６．８６ μｍｏｌ／ｇ。

２．２．５Ｃｕ２＋對(duì)紫荊幼苗葉片ＰＯＤ活性動(dòng)態(tài)變化的影響試驗(yàn)中隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的遞增，紫荊幼苗葉片的ＰＯＤ活性呈單峰型曲線(xiàn)動(dòng)態(tài)變化（圖２－Ｅ）；表現(xiàn)為先上升后下降，在ＣｕＳＯ４ ４０ ｍｇ／Ｌ濃度處理下出現(xiàn)峰值；在１２０ ｍｇ／Ｌ濃度處理下出現(xiàn)谷值。各處理濃度梯度間的ＰＯＤ活性變化幅度比較大，各相鄰溶液濃度處理間的ＰＯＤ活性大多差異顯著（Ｐ＜０．０５）。

３小結(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，在ＣｕＳＯ４溶液處理后，紫荊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)變化與ＣｕＳＯ４溶液處理濃度之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。紫荊種子具有雙重休眠特性［15］，種皮透性差，又有內(nèi)休眠，其發(fā)芽率相對(duì)較低［16］。當(dāng)ＣｕＳＯ４溶液濃度在０～４０ ｍｇ／Ｌ時(shí)，紫荊種子發(fā)芽率能保持在比較高的水平（＞６８％）；而隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的增加（≥８０ ｍｇ／Ｌ），紫荊種子的發(fā)芽率明顯下降；而且發(fā)芽及出苗與對(duì)照相比均延遲出現(xiàn)，說(shuō)明重金屬Ｃｕ２＋脅迫影響了紫荊種子發(fā)芽能力，這與前人對(duì)杉木［Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａ ｌａｎｃｅｏｌａｔａ（Ｌａｍｂ．）Ｈｏｏｋ．］種子試驗(yàn)［１7］和黃瓜（Ｃｕｃｕｍｉｓ ｓａｔｉｖｕｓ Ｌ．）種子試驗(yàn)［１8］的結(jié)果是相似的。根據(jù)回歸分析結(jié)果，影響紫荊種子發(fā)芽率的ＣｕＳＯ４溶液致死濃度為１８３．４０ ｍｇ／Ｌ，半致死濃度為１０４．２２ ｍｇ／Ｌ，說(shuō)明紫荊種子耐重金屬Ｃｕ２＋脅迫的能力比較強(qiáng)，可以作為北方重金屬污染地區(qū)的春季觀花園林植物配置樹(shù)種而栽培推廣。

在試驗(yàn)中，我們利用紫荊種子發(fā)芽率與幼苗葉片的各項(xiàng)生理指標(biāo)進(jìn)行回歸分析，確定了致死狀態(tài)和半致死狀態(tài)下各項(xiàng)生理指標(biāo)的相關(guān)數(shù)值。若將此項(xiàng)定量指標(biāo)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，可根據(jù)測(cè)定的某項(xiàng)生理指標(biāo)準(zhǔn)確判定幼苗的健康狀態(tài)，進(jìn)而采取相應(yīng)的處理措施應(yīng)對(duì)。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的增加，紫荊幼苗葉片中的ＭＤＡ含量和細(xì)胞膜透性（相對(duì)電導(dǎo)率）均逐步上升，這表明Ｃｕ２＋脅迫促進(jìn)了生物自由基的發(fā)生，從而誘發(fā)的膜脂過(guò)氧化作用較強(qiáng)，使細(xì)胞受到的損傷較大［19，20］。葉片的脯氨酸和可溶性糖含量也隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的增加呈現(xiàn)出遞增趨勢(shì)，表明兩者的保護(hù)效應(yīng)在逐步增強(qiáng)；不過(guò)可溶性糖含量在各濃度梯度處理間變化比較平緩，而脯氨酸含量在高濃度梯度處理間變化較大，且差異顯著（Ｐ＜０．０５）；說(shuō)明可溶性糖含量對(duì)Ｃｕ２＋脅迫效應(yīng)的響應(yīng)能力弱，而脯氨酸含量的響應(yīng)能力要強(qiáng)。

試驗(yàn)中紫荊幼苗體內(nèi)的ＰＯＤ活性隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的升高表現(xiàn)出先升后降的變化趨勢(shì)。這是因?yàn)樵诘蜐舛忍幚頃r(shí)，紫荊幼苗體內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)受激發(fā)后，通過(guò)升高酶活性把體內(nèi)產(chǎn)生的自由基清除了一部分；而當(dāng)重金屬Ｃｕ２＋濃度繼續(xù)增加后，由于對(duì)細(xì)胞膜的傷害程度超過(guò)了保護(hù)酶系統(tǒng)的承受能力，導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化作用加強(qiáng)，細(xì)胞膜功能遭到破壞，ＰＯＤ活性就下降，進(jìn)而影響幼苗的存活與生長(zhǎng)。

本試驗(yàn)根據(jù)脯氨酸、可溶性糖含量和ＰＯＤ活性３項(xiàng)生理指標(biāo)在脅迫試驗(yàn)中的變化規(guī)律，推測(cè)出在低濃度ＣｕＳＯ４溶液脅迫下，脯氨酸、可溶性糖和ＰＯＤ都是重要的保護(hù)因子；但是在高濃度脅迫下可溶性糖和ＰＯＤ的保護(hù)作用逐步減弱，而脯氨酸成為重要的保護(hù)因子，這可能與脯氨酸的抗逆性機(jī)理有關(guān)［21-23］。脯氨酸為細(xì)胞內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)劑、羥基自由基清除劑，具有調(diào)節(jié)氧化還原電勢(shì)等功能［24］，特別是在高濃度重金屬處理脅迫下，保護(hù)性酶的活性降低、自由基清除能力下降［25］；而脯氨酸除滲透調(diào)節(jié)外，清除自由基的功能可能還得到了加強(qiáng)，對(duì)重金屬離子脅迫的響應(yīng)能力在逐步上升。不過(guò)具體的影響機(jī)制有待下一步研究證實(shí)。

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收稿日期：２０１２－０１－１６

基金項(xiàng)目：河南科技學(xué)院重點(diǎn)科研項(xiàng)目（０４０１１２）

作者簡(jiǎn)介：周建（１９７７－），男，河南新鄉(xiāng)人，講師，博士，從事園林樹(shù)木學(xué)的教學(xué)、科研工作，（電話(huà)）１５２３７３１００５１（電子信箱）

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