六價(jià)鉻對(duì)花椰菜幼苗生長(zhǎng)的影響

裘波音　徐謙　都林娜

摘 要 鉻是一種重金屬元素，對(duì)植物的生長(zhǎng)具有一定的抑制作用?；ㄒ烁缓S生素，是備受大眾喜愛(ài)的一種蔬菜。本研究采用0.1mM的六價(jià)鉻（Cr6+）對(duì)102份花椰菜重組自交系材料進(jìn)行處理，對(duì)幼苗生長(zhǎng)情況進(jìn)行探討，研究發(fā)現(xiàn)：（1）102份材料相對(duì)株高和相對(duì)根長(zhǎng)差異較大，范圍分別為35.37%～152.11%； 11.04%～195.45%；（2）鉻處理對(duì)相對(duì)株高和相對(duì)根長(zhǎng)的影響表現(xiàn)不一，既有抑制也有促進(jìn)。

關(guān)鍵詞 鉻 花椰菜 株高 根長(zhǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

鉻（Chromium，Cr）是一種重金屬元素，主要應(yīng)用于金屬加工、耐火材料、顏料、油漆等的生產(chǎn)，催化劑、防腐劑和觸媒劑的制作，以及電鍍、鞣革、印染、膠版印刷、紡織等各個(gè)行業(yè)，與之所產(chǎn)生的化合物若大量排放到自然環(huán)境，會(huì)使土壤、水體和大氣受到嚴(yán)重的污染。在美國(guó)，鉻合金生產(chǎn)地區(qū)的地下水和土壤中鉻的濃度分別達(dá)到14.6 mg/L和25.9 g/kg 。據(jù)中國(guó)環(huán)?？偩纸y(tǒng)計(jì)估算，我國(guó)遭受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染的耕地面積已近兩千萬(wàn)公頃，尤其是在東部地區(qū)如珠三角、上海等，菜地土壤重金屬超標(biāo)率都在10%以上，表明農(nóng)作物安全生產(chǎn)所受到的挑戰(zhàn)已越發(fā)嚴(yán)峻。

花椰菜，（Brassica oleracea L. var. botrytis L.），十字花科蕓薹屬一年生植物，口感良好，營(yíng)養(yǎng)豐富，尤其是富含維生素及抗癌成分而備受大眾喜愛(ài)，目前已被《時(shí)代》雜志推薦為十大健康食品之一。但隨著土壤重金屬污染的日益嚴(yán)重，花椰菜的安全生產(chǎn)也受到了威脅。因此，研究鉻脅迫下花椰菜的生長(zhǎng)差異對(duì)深入探討鉻耐性機(jī)制和選育具有高耐低積累特性的優(yōu)良種質(zhì)具有參考意義。

1材料與方法

以102份花椰菜重組自交系（RIL）花椰菜為材料，以1/2MS為基本培養(yǎng)基對(duì)每株系種子進(jìn)行培養(yǎng)，并設(shè)置對(duì)照（0 mM Cr6+）和處理（0.1 mM Cr6+）兩組，種子處理方式如下：每株系選擇飽滿(mǎn)均勻的種子若干，先用自來(lái)水沖洗1次，然后用70%酒精浸泡30秒，棄酒精用無(wú)菌水沖洗3次，再用0.1%的氯化汞消毒2～3分鐘，最后用無(wú)菌水沖洗3次。每瓶培養(yǎng)基中接種6～8粒種子，設(shè)3次重復(fù)。接種后置于培養(yǎng)室（溫度：23？℃，光照：3000 lux，光周期：12h/12h）中進(jìn)行培養(yǎng)。7d后觀察幼苗生長(zhǎng)情況，相對(duì)株高（RPH）和相對(duì)根長(zhǎng)（RRL）表示該生長(zhǎng)指標(biāo)的耐鉻性參數(shù)，按照以下公式進(jìn)行計(jì)算：

用 SPSS 21.0 對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（ANOVA）。

2結(jié)果與分析

2.1群體耐鉻性參數(shù)的分布

RIL 群體 102個(gè)株系相對(duì)株高（RPH）和相對(duì)根長(zhǎng)（RRL）的均值、最小值、最大值、偏度和峰度如表 1 和圖1 所示。群體株系間各生長(zhǎng)參數(shù)差異較大，其中RPH變動(dòng)于 35.37% 至 152.11%；RRL變動(dòng)于 11.04%至 195.45%。測(cè)定的生長(zhǎng)參數(shù)鉻耐性指數(shù)其偏度和峰度分別為 0.09～0.38和-0.33～0.09，說(shuō)明它們?cè)谌后w中均呈正態(tài)分布。根據(jù)102個(gè)株系生長(zhǎng)情況的綜合表現(xiàn)，將耐鉻性參數(shù)較高的10個(gè)株系及較低的10個(gè)株系作為耐鉻性差異的潛質(zhì)材料進(jìn)行初步篩選，為進(jìn)一步挖掘耐鉻花椰菜種質(zhì)打下基礎(chǔ)。

2.2鉻對(duì)花椰菜幼苗株高的影響

對(duì)20個(gè)耐鉻性差異材料幼苗的生長(zhǎng)情況分析發(fā)現(xiàn)，株系間相對(duì)株高具有顯著差異（表2）。其中，部分株系鉻處理后株高比對(duì)照組較高，如株系L233的RPH表現(xiàn)為最大，達(dá)到152.08%，其次為L(zhǎng)769，達(dá)到142.40%，兩者在95%概率水平及99%概率水平上分別表現(xiàn)為顯著和極顯著差異；然后為株系L419和L506，RPH也分別達(dá)到134.55%和130.67%。部分株系受鉻脅迫影響，株高較對(duì)照組相對(duì)較小，如，株系L367、L719以及L408的RPH分別為35.42%、37.01%和39.26%，三者在95%概率水平及99%概率水平上分別表現(xiàn)為顯著和極顯著差異；L755的RPH比前三者稍高，為53.76%，差異也極顯著。

2.3鉻對(duì)花椰菜幼苗根長(zhǎng)的影響

如表2 所示，20個(gè)耐鉻性差異材料幼苗的株系間相對(duì)根長(zhǎng)差異也非常顯著。其中，鉻處理7d后部分株系的根長(zhǎng)較對(duì)照更長(zhǎng)，如L506處理組根長(zhǎng)為對(duì)照組的2.93倍，L231為1.67倍，兩者在95%概率水平及99%概率水平上分別表現(xiàn)為顯著和極顯著差異。部分株系受鉻脅迫嚴(yán)重，根的伸長(zhǎng)抑制明顯，其中L367最為嚴(yán)重RRL為11.80%，其次為L(zhǎng)755和L719，RRL分別為21.79%和22.54%，三者在95%概率水平及99%概率水平上也分別表現(xiàn)為顯著和極顯著差異。

3討論

鉻脅迫對(duì)很多作物的生長(zhǎng)發(fā)育均有影響。0-80mg /L濃度的鉻延遲西葫蘆種子發(fā)芽，抑制活力指數(shù)，并對(duì)苗鮮重增加、主根伸長(zhǎng)、側(cè)根發(fā)生和下胚軸伸長(zhǎng)的抑制作用均極顯著。壤土條件下發(fā)芽7d發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鉻質(zhì)量濃度達(dá)到5mg/kg時(shí)，西紅柿、小麥、黃瓜種子的根伸長(zhǎng)均受抑制，并隨著質(zhì)量濃度的增高抑制作用越來(lái)越強(qiáng)烈。高濃度Cr3+和Cr6+對(duì)玉米種子的萌發(fā)、芽生長(zhǎng)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和相對(duì)含水率都表現(xiàn)為抑制作用，且隨著濃度增大抑制作用增強(qiáng)，其中Cr6+對(duì)玉米的影響要強(qiáng)于Cr3+。而鉻對(duì)萵苣種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)表現(xiàn)出的抑制作用也非常明顯，且隨其濃度的升高，抑制作用急劇上升。國(guó)外研究者發(fā)現(xiàn)重金屬鉻會(huì)影響花椰菜的生長(zhǎng)，本研究通過(guò)對(duì)102個(gè)花椰菜RIL株系施加0.1mM Cr6+處理發(fā)現(xiàn)，群體平均相對(duì)株高和平均相對(duì)根長(zhǎng)分別為89.13%和86.15%，也表明Cr6+對(duì)花椰菜群體幼苗的生長(zhǎng)具有一定抑制效應(yīng)。

鉻脅迫影響植物根系水分和養(yǎng)分的吸收，降低根系活力，抑制根的伸長(zhǎng)，減少側(cè)根數(shù)量，但根直徑和根毛數(shù)量有所增加。而且，由于根系吸收活力的降低，可供向上轉(zhuǎn)運(yùn)用于莖稈伸長(zhǎng)的水分和養(yǎng)分也相應(yīng)減少，從而降低株高。如200 mg/kg和400 mg/kg的鉻處理對(duì)白芥（Sinapis alba L.）的株高影響嚴(yán)重。本研究表明，鉻對(duì)花椰菜幼苗生長(zhǎng)的影響因株系不同而差異顯著，部分株系受鉻脅迫嚴(yán)重，株高和根長(zhǎng)均受?chē)?yán)重抑制，這與前人的結(jié)果基本相符。

另有研究表明，隨著Cr6+濃度的增加，菹草的抗氧化酶活均呈先升后降的趨勢(shì)，其中，當(dāng)Cr6+濃度達(dá)到50mg/L時(shí)，抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）和谷胱甘肽還原酶（GR）活性仍然高于對(duì)照，而且，抗壞血酸和還原型谷胱甘肽也為對(duì)照的1.06和1.11倍。徐芬芬發(fā)現(xiàn)， 50 mg/L Cr6+處理能促進(jìn)西蘭花的生長(zhǎng)，表現(xiàn)為幼苗苗高、單株鮮重、 SOD 活性、 POD 活性等均較對(duì)照提高，本研究也發(fā)現(xiàn)，在鉻處理下，部分株系較對(duì)照表現(xiàn)為株高更高，根長(zhǎng)更長(zhǎng)，可能是因?yàn)槎虝r(shí)間低濃度鉻處理提高植物的應(yīng)激性，增強(qiáng)了細(xì)胞內(nèi)的活性氧清除能力，在一定程度上提高了植物對(duì)Cr6+的抗性。

基金項(xiàng)目：浙江省教育廳一般科研項(xiàng)目“花椰菜對(duì)重金屬鉻脅迫的響應(yīng)及耐鉻種質(zhì)發(fā)掘利用研究”（Y201431287）；溫州市科技計(jì)劃項(xiàng)目“花椰菜耐鉻品種的發(fā)掘及耐鉻機(jī)理探討”（N20130012）。

作者簡(jiǎn)介：裘波音（1984.10～），女，漢族，浙江嵊州人，博士，溫州科技職業(yè)學(xué)院講師，研究方向：蔬菜逆境脅迫與調(diào)控機(jī)理。

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