甜菜中過量鋅元素對其它金屬元素吸收的影響

張福順，徐艷麗，劉乃新，吳玉梅

（1.黑龍江大學(xué)農(nóng)作物研究院/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所,哈爾濱150080；2.農(nóng)業(yè)部甜菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心,哈爾濱150080；3.新疆博樂市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,博樂833400）

甜菜中過量鋅元素對其它金屬元素吸收的影響

張福順1，2，徐艷麗3，劉乃新1，2，吳玉梅1，2

（1.黑龍江大學(xué)農(nóng)作物研究院/中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甜菜研究所,哈爾濱150080；2.農(nóng)業(yè)部甜菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心,哈爾濱150080；3.新疆博樂市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,博樂833400）

為了研究過量的鋅元素對甜菜其它營養(yǎng)元素的吸收有促進或拮抗作用，設(shè)置0.0、0.1、20.0、40.0mg/L四個不同濃度的鋅元素處理，在室內(nèi)營養(yǎng)液中培養(yǎng)，對不同鋅處理下7個甜菜品種吸收銅、鐵、錳進行了研究。結(jié)果表明，①不同甜菜品種間過量的鋅元素對3種元素的吸收能力影響不同；②甜菜葉片經(jīng)過量鋅元素處理，對其它元素吸收影響不明顯；③甜菜根經(jīng)過量鋅元素處理影響其它3種元素吸收明顯，隨著處理中鋅元素濃度增加，甜菜根對銅、鐵元素吸收量增加，錳元素減少。

甜菜；鋅；銅；鐵；錳；元素；吸收

鋅參與植物細(xì)胞的基本生理過程,不起氧化作用,但在許多生理過程中具有催化作用。高濃度的鋅就會對植物產(chǎn)生毒性,導(dǎo)致嫩葉萎黃病,植物組織中水分的散失[2]。在甜菜的微量營養(yǎng)元素中,鋅素占有重要的地位。鋅元素能增加葉和莖中蔗糖和單糖含量,而且與植物的光化學(xué)反應(yīng)有密切關(guān)系,還能促進植物體對CO2的吸收作用,這些對甜菜糖的合成是有利的。甜菜缺鋅的主要表現(xiàn)是葉子枯腐,出現(xiàn)棕色到灰色的斑點,葉的尖端凋萎,僅葉柄保留綠色[3]。過量鋅導(dǎo)致植株矮小,枯萎,生物產(chǎn)量降低。

有關(guān)鋅元素對其它金屬元素吸收影響的研究也有相關(guān)的報導(dǎo),據(jù)R.Sagardoy等（2009）[4]研究過量鋅導(dǎo)致甜菜植株各個部分的N、Mg、K和Mn等元素含量降低,但幼苗中的P、Ca增加,葉片中的Fe減少。為探明過量鋅對其它微量元素的吸收影響,針對過量鋅元素對甜菜吸收其它元素的影響進行了研究,在營養(yǎng)液中定量加入過量鋅元素,研究甜菜對其它幾種微量元素的吸收規(guī)律。

1 材料與方法

1.1試驗材料

供試甜菜品種7份：KWS3418、普瑞寶、新甜12號、KWS0143、HI0466、甜單304和阿邁斯,多胚種子3份,單胚種子4份。

1.2試驗方法

將7份甜菜品種的種子用70%的酒精消毒1 min,播種在蛭石中,放入培育箱。播種3d后將幼苗移到培育室進行光照。甜菜幼苗生長在培育室中,光照強度為200μmol/(m2·s),每日連續(xù)光照13h,晝夜溫度分別為25℃和20℃,相對濕度為70%～80%。5d后將每個品種幼苗8株移植到100cm×40cm×15cm的玻璃容器中,其中盛有半倍濃度的霍蘭營養(yǎng)液,生長7d更換全量營養(yǎng)液[1]。同時進行樣品加鋅元素處理：0mg/L、0.1mg/L（霍蘭營養(yǎng)液）、20mg/L和40mg/L。

培養(yǎng)20d后,葉和根分別收獲,自然干燥一段時間后,65℃低溫烘干,粉碎后保存在密封的塑料袋中。利用高原密閉消解系統(tǒng)消化樣品,趕酸后用去離子水定容至25mL,導(dǎo)入原子吸收分光光度計測定。

2 結(jié)果與分析

試驗結(jié)果表明,鋅元素對甜菜生長有很大影響：營養(yǎng)液中無鋅元素處理,長勢與正常營養(yǎng)液相當(dāng),但其中1、2、3號品種出現(xiàn)新葉尖變黑癥狀；正常營養(yǎng)液濃度的鋅元素（0.1mg/L）,苗勢正常；20mg/L濃度的鋅元素處理,苗弱,葉片卷曲,苗??；40mg/L濃度的鋅元素處理,苗與其它幾個處理相比,苗最小,且葉片出現(xiàn)病斑。由于過量鋅元素致使甜菜生長不正常,導(dǎo)致甜菜吸收營養(yǎng)元素能力發(fā)生了改變。

相關(guān)結(jié)果（圖1～4）表明,隨著鋅濃度的增加,甜菜表現(xiàn)為銅、鐵含量增加,而錳含量下降趨勢。1）銅增加幅度為：正常營養(yǎng)液鋅元素含量0.1mg/L處理,不同品種銅含量為20.0～39.2mg/kg；鋅元素20mg/L處理,不同品種銅含量為：36～44.7mg/kg；鋅元素40mg/L處理,不同品種銅含量為：47.5～170.0mg/kg。2）鐵增加幅度為：正常營養(yǎng)液鋅元素含量0.1mg/L處理,不同品種鐵含量為1654.4～3620.1mg/kg；鋅元素20mg/L處理,不同品種鐵含量為：3047.5～8054.3mg/kg,鋅元素40mg/L處理,不同品種間為：8806.4～14872.4mg/kg。3）錳減少幅度為：正常營養(yǎng)液鋅元素含量0.1mg/L處理,不同品種錳含量為924.5～1397.6mg/kg；鋅元素20mg/L處理,不同品種錳含量為：66.5～160.3mg/kg；鋅元素40mg/L處理,不同品種錳含量為：10.1～155.2mg/kg。

圖1 鋅脅迫試驗甜菜全株測定結(jié)果

圖2 鋅脅迫試驗甜菜根銅測定結(jié)果

圖3 鋅脅迫試驗甜菜根鐵測定結(jié)果

圖4 鋅脅迫試驗甜菜根錳測定結(jié)果

同一個品種表現(xiàn),隨著鋅濃度增加,銅元素含量逐漸增加；鐵元素含量在鋅元素濃度0.0mg/L、0.1mg/L處理變化不明顯,但隨著鋅元素增加,鐵元素也增加；錳元素含量在鋅元素濃度0.0mg/L、0.1mg/L處理變化不明顯,但隨著鋅元素增加,錳元素含量減少。同時對葉片中銅、鐵和錳進行測定,沒有明顯規(guī)律性。

3 討論

鋅元素的增加對其它元素吸收有促進或拮抗作用,影響其它元素的吸收。據(jù)R.Sagardoy等（2009）[4]過量鋅導(dǎo)致甜菜各個部分N、Mg、K和Mn等元素含量降低,幼苗中的P、Ca增加,葉片中的Fe減少。過量鋅在營養(yǎng)液中培養(yǎng),與本研究中Mn元素相符,Fe元素在根中隨著鋅濃度增加而增加,也不矛盾。有關(guān)微量元素脅迫,影響其它營養(yǎng)成分吸收尚有很多內(nèi)容有待進一步研究。

[1]耿貴,汪景寬,陳麗,等.氯化鈉脅迫對甜菜幼苗生長、葉綠素含量和硝酸還原酶活性的影響[J].中國糖料,2007（1）：25-27.

[2]Sagardoy R,Morales F,Rellan-Alvarez R,Abadia A,Abadia J,Lopez-Millan AF.Carboxylate metabolism in sugar beet plants grown with excess Zn[J].Journal of Plant Physiology,2011,168(7)：730-733.

[3]Sagardoy,R.;Vazquez,S.;Florez-Sarasa,I.D.;Albacete,etal.Stomataland mesophyll conductances to CO2are the main limitations to photosynthesis in sugar beet(Beta vulgaris)plants grown with excess zinc[J].The New Phytologist,2010,187(1)：145-158.

[4]J.Abadía;R.Sagardoy;F.Morales et al.Effects of zinc toxicity on sugar beet(Beta vulgaris L.)plants grown in hydroponics[J].Plant biology,2009,11(3)：339-350.

Effect of Excessive Zinc Application on Absorption of Other Metallic Element in Sugarbeet

ZHANG Fu-shun1,2,XU Yan-li3,LIU Nai-xin1,2,WU Yu-mei1,2
（1.Sugarbeet Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences/Crop Research Institute of Heilongjiang University, Harbin 150080,China;2.Center for the Control of Sugarbeet Quality,Ministry of Agriculture,P.R.China,Harbin 150080,China;
3.Extension Station of Agricultural Techniques of Bole City,Bole,Xinjiang 833400,China）

To investigate the effectof excessive zinc application on absorption of other metallic elements in beet, by use of 0.0,0.1,20.0 and 40.0 mg/L zinc content treatments,absorption of Cu,Fe and Mn were measured in 7 beet varieties.The results showed that absorbing ability of different sugarbeet varieties under different treatments were different;effect of excessive zinc on the absorption of 3 metallic elements in beet leaf were insignificant; effect of excessive zinc on the absorption of 3 metallic elements in beet root were significant;the absorption of both Cu and Fe was increased with increase ofzinc concentration while thatof Mn was decreased.

beet;copper;iron;manganese;metallic elements;zinc;absorption

S566.301

：A

1007-2624（2013）02-0032-02

2012-11-14

國家甜菜現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目（CARS210305）。

張福順（1965-）,男,黑龍江省克山縣人,副研究員,碩士,主要從事甜菜檢測工作。

吳玉梅（1959-）,女,黑龍江省哈爾濱市人,研究員,主要從事甜菜檢測工作。