Cu2+濃度對(duì)大豆幼苗的脅迫作用

鳳 琦

（東北林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

過(guò)量的重金屬會(huì)抑制種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)，使抗氧化酶系統(tǒng)和膜系統(tǒng)受損，誘發(fā)染色體畸變，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致植物死亡。因此，研究不同種類(lèi)，不同濃度的重金屬離子對(duì)作物生長(zhǎng)，結(jié)實(shí)等方面的影響有著極為重要的意義。銅（Cu）既是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的微量元素，又是污染環(huán)境的重金屬元素，當(dāng)土壤中Cu2+濃度超過(guò)一定值時(shí)，會(huì)對(duì)細(xì)胞形成較大的毒害，影響植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。

1 Cu2+對(duì)大豆幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

大豆幼苗從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，水分等維持生命活動(dòng)主要是依靠根系的吸收作用，不難理解，受銅離子最先損傷大豆的根系，吸收的物質(zhì)通過(guò)根系進(jìn)一步向地上部分轉(zhuǎn)移，造成了大豆地上部分植株的損傷。首先體現(xiàn)在外觀(guān)上，主要表現(xiàn)為葉片變小，皺縮，萎蔫，并且呈現(xiàn)暗綠色。莖桿變脆變干，變細(xì)，易折斷。其次，這種損傷還更為內(nèi)在的體現(xiàn)在大豆幼苗的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)上。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

大豆（學(xué)名 Glycine max（Linn.） Merr.）通稱(chēng)黃豆。豆科大豆屬一年生草本植物。

2.2 不同濃度Cu2+處理大豆幼苗的方法

用CuSO4·5H2O和蒸餾水分別配置濃度梯度為0、30、100、200、300、400 mg/kg 的 Cu2+水溶液，分別澆灌長(zhǎng)勢(shì)相近的大豆幼苗，每個(gè)濃度都澆灌三盆大豆幼苗，作為對(duì)照，其中直接用蒸餾水澆灌的為空白對(duì)照。一共澆灌18盆大豆幼苗。連續(xù)處理7天，觀(guān)察結(jié)果。

2.3 生理指標(biāo)的測(cè)定

（1）用蒽酮法測(cè)定不同Cu2+處理后的植株葉片的可溶性糖含量，在620 nm波長(zhǎng)下比色，測(cè)各管溶液的光密度值（OD）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)中獲得實(shí)驗(yàn)組中可溶性還原糖含量的梯度變化。

（2）用茚三酮顯色法測(cè)定處理后的葉片中脯氨酸含量，繪制脯氨酸標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，通過(guò)所做的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)以及測(cè)量出的實(shí)驗(yàn)組數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確測(cè)定出不同Cu2+處理后的植株葉片的脯氨酸含量。

（3）用毫米尺測(cè)量每個(gè)處理濃度下的株高，根長(zhǎng)，觀(guān)察植株的外觀(guān)變化并記錄。

3 結(jié)果與分析

3.1 Cu2+濃度脅迫對(duì)大豆幼苗外觀(guān)的影響

隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，對(duì)照組正常生長(zhǎng)，用Cu2+溶液澆灌的幼苗隨Cu2+濃度的升高以及天數(shù)的遞增，依次變得矮小，葉片萎蔫，葉片顏色也由正常的青綠色變成墨綠色，并且變脆。莖桿變細(xì)，干枯。其中用400 mg/kg Cu2+濃度溶液處理的實(shí)驗(yàn)組幾乎沒(méi)有葉片生長(zhǎng)，整株枯萎。

3.2 Cu2+濃度脅迫對(duì)大豆葉片可溶性糖含量的影響

實(shí)驗(yàn)測(cè)得的可溶性糖與Cu2+濃度的關(guān)系，在一定的濃度范圍內(nèi)，隨著澆灌溶液Cu2+濃度的升高而增加，當(dāng)澆灌溶液Cu2+濃度達(dá)到200 mg/kg時(shí)幾乎到達(dá)最大值，當(dāng)Cu2+濃度為0.000301/100g鮮重，當(dāng)Cu2+濃度為300 mg/kg時(shí)大豆葉片可溶性糖含量幾乎與200 mg/kg的實(shí)驗(yàn)組持平，為0.000302/100g鮮重。有文獻(xiàn)表示，在逆境脅迫，尤其是重金屬脅迫條件下，植物細(xì)胞會(huì)主動(dòng)積累一些可溶性溶質(zhì)，如可溶性糖，可溶性蛋白等，降低細(xì)胞內(nèi)滲透勢(shì)，以保證水分的正常供應(yīng)，細(xì)胞正常生理生化功能的執(zhí)行。可溶性糖作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外滲透壓，維持一定的滲透壓平衡。

4 結(jié)語(yǔ)

大豆對(duì)Cu2+的耐受性體現(xiàn)了其對(duì)重金屬逆境脅迫的適應(yīng)性，為了阻止或者降低重金屬對(duì)植株生長(zhǎng)的影響，大豆幼苗從外觀(guān)上發(fā)生了極大的改變。與此同時(shí)，隨之而來(lái)產(chǎn)生的一系列生理生化指標(biāo)都做出了相應(yīng)的適應(yīng)性改變。比如，組織細(xì)胞中可溶性糖的增多，脯氨酸含量的增加等，這些都是植物應(yīng)對(duì)逆境做出的防御性變化，但是其機(jī)制是很復(fù)雜的，目前，植物的重金屬耐受性機(jī)理都尚未明確，需要進(jìn)一步的研究證實(shí)。我相信，植物對(duì)于逆境的適應(yīng)性變化以及生理生化改變相關(guān)的機(jī)理及機(jī)制的研究必將對(duì)未來(lái)植物種植，生產(chǎn)，研究大有裨益。