汞脅迫對向日葵種子萌發(fā)和幼苗可溶性蛋白含量的影響

劉飛+曾小飚

摘 要：該試驗研究了汞脅迫對向日葵種子萌發(fā)及幼苗可溶性蛋白含量的影響，以期為生態(tài)毒理學提供基礎資料。結果表明：汞脅迫濃度低于10mg/L時，對向日葵種子的萌發(fā)具有一定的促進作用，脅迫濃度超過10mg/L后，則會抑制種子的萌發(fā)；在0～25mg/L濃度范圍內，隨著汞脅迫濃度的升高，可溶性蛋白含量總體呈上升的趨勢。

關鍵詞：汞脅迫；向日葵；種子萌發(fā)；可溶性蛋白

中圖分類號 S727.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）21-0023-02

隨著工農業(yè)的發(fā)展，土壤重金屬污染日益嚴重，由于其具有累積性、隱蔽性、單向性和難治理等特點[1-2]，如何進行重金屬污染土壤的修復成為了當今農業(yè)和生態(tài)環(huán)境面臨的一個重要課題[3]。汞是一種毒性很強的環(huán)境污染物，其化合物具有一定的神經毒性，經過食物鏈富集后會對生物造成特別嚴重的影響，對人類造成危害[4]。不同重金屬對植物的毒性不同，有關汞污染對向日葵（Helianthus annuus L.）生長的影響目前還未見研究報道。為此，筆者研究了汞脅迫對向日葵種子萌發(fā)及其幼苗可溶性蛋白含量的影響，以期為生態(tài)毒理學提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 向日葵種子為“金星1號”。

1.2 試驗設計

1.2.1 汞脅迫對向日葵種子萌發(fā)的影響 挑選籽粒飽滿的向日葵種子分為10組，每組100顆，分別用含Hg濃度為0、0.5、1、2、5、10、25、50、100、150（mg/L）的溶液浸泡5h后置于在28℃恒溫培養(yǎng)箱萌發(fā)，適時澆灌相應濃度的Hg2+溶液保持種子濕潤，每天記錄發(fā)芽數(shù)。

1.2.2 汞脅迫對向日葵幼苗可溶性蛋白質的影響 篩選籽粒飽滿的向日葵種子進行萌發(fā)，將萌發(fā)一致的種子挑選出來，移植到裝有礫石的塑料一次性杯中，自然條件下培養(yǎng)，幼苗生長2d后改用Hoagland 培養(yǎng)液澆灌。預培養(yǎng)21d后，選出長勢一致的幼苗，分成7組，分別用不同濃度（0mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L、25mg/L）的Hg2+脅迫處理，于脅迫處理后的第9天、第12天、第15天取莖、葉片進行可溶性蛋白含量的測定（考馬斯亮藍法[5]）。實驗設3個重復。

2 結果與分析

2.1 汞脅迫對向日葵種子萌發(fā)的影響 由圖1可知，汞脅迫濃度為2～25mg/L處理時發(fā)芽率均高于對照組，10mg/L處理發(fā)芽率最高，而脅迫濃度高于25mg/L后發(fā)芽率均低于對照組，表明低濃度汞脅迫處理對向日葵種子萌發(fā)有促進作用，而高濃度脅迫處理下對其有抑制作用，且濃度越高，抑制作用越明顯。

發(fā)芽勢是反映種子生命力的指標。由圖2可知，當汞脅迫濃度低于10mg/L時，向日葵種子發(fā)芽勢比對照組有一定程度的提高，10mg/L發(fā)芽勢最高，而高于10mg/L后，發(fā)芽勢逐漸下降，表明較低濃度汞脅迫對向日葵種子活力有一定的促進作用，高濃度則會抑制種子活力，且濃度越高，抑制越明顯。

發(fā)芽指數(shù)能反映種子的發(fā)芽能力及活力。由圖3可知，隨著汞脅迫濃度的升高，發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，脅迫濃度為10mg/L時，發(fā)芽指數(shù)達最高值，表明低濃度汞脅迫對向日葵種子發(fā)芽能力有一定的促進作用，高濃度則會抑制種子發(fā)芽，且濃度越高，抑制越明顯。

2.2 汞脅迫對向日葵幼苗可溶性蛋白含量的影響 逆境會影響植物的生長發(fā)育，這可以通過可溶性蛋白含量的變化表現(xiàn)出來，植物細胞的滲透勢調節(jié)和它有著重要關系[6]。由圖4、5可知，隨著汞脅迫濃度逐漸升高，向日葵莖、葉可溶性蛋白含量總體上均呈上升的趨勢。其原因可能是隨著汞離子濃度不斷增加，植物體感受到外界的毒害，植物體開啟了保護自身生命活動的調節(jié)機制，體內開始誘導產生大量的防御物質，而這些防御物質大多數(shù)屬于各種蛋白質類，從而增加了體內可溶性蛋白原始含量[7]。由圖4還可看出，汞脅迫處理9d、12d時莖內可溶性蛋白含量差異不顯著，但處理15d后含量明顯上升，估計是脅迫時間長以后莖內通過大量合成蛋白質以調節(jié)滲透壓來適應逆境。由圖5可知，汞脅迫第9～12d葉內蛋白質含量明顯減少，且第12天葉中蛋白質含量在各個濃度變化不是很明顯，但到第15天植株整體上又呈現(xiàn)出上升的趨勢，原因值得探索。

3 討論

有研究表明，低濃度重金屬離子可以促進向日葵種子萌發(fā)有關的脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶，促進種子的呼吸速率，加快種子的萌發(fā)[8]。本試驗中，汞濃度低于10mL/L時，對向日葵種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均有一定的促進作用，而高于10mL/L時，均表現(xiàn)出一定的抑制作用。有研究認為，重金屬對植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響有較低濃度促進效應和高濃度抑制效應[9-10]，本試驗結果與前人一致。

植物體內存在對抗外界不良環(huán)境的防御性機制。本試驗中，隨著汞脅迫濃度的升高，向日葵體內可溶性蛋白含量呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢。這是因為汞脅迫可以刺激向日葵體內開啟自我防御機制，增加蛋白質合成，從而降低重金屬的毒害作用，提高在逆境中的生存能力。但過高濃度脅迫也會使植物體內蛋白代謝出現(xiàn)阻礙，植株體內滲透壓平衡被破壞，影響生長發(fā)育。

本試驗僅初步探究了重金屬汞脅迫對向日葵種子萌發(fā)和幼苗可溶性蛋白含量的影響。重金屬對植物的影響具有復雜性和多樣性，要綜合多個指標分析才能探清重金屬毒害植株的機理或途徑，這有待下一步的探討或研究。

參考文獻

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