鉛對黃瓜幼苗生長發(fā)育的影響研究.pdf

1、本文以黃瓜幼苗為材料，研究了鉛污染對黃瓜幼苗生長發(fā)育、內(nèi)源激素、多胺、水楊酸、抗氧化保護系統(tǒng)及其他生理生化反應的影響，主要研究結果如下： 1.鉛對黃瓜種子萌發(fā)、早期生長及生理生化特性的影響。 鉛在黃瓜幼苗中的吸收分布存在差異，所吸收的鉛大部分積累在根系，只有少部分向上運輸?shù)角o和葉部。黃瓜幼苗葉和根中吸收鉛量的隨鉛質(zhì)量濃度增強而增加。鉛溶液對種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用并且表現(xiàn)為隨鉛質(zhì)量濃度的增加抑制作用增強。 100～2

2、00mg·L-1硝酸鉛溶液對黃瓜幼苗的生長有促進作用；300～900mg·L-1硝酸鉛溶液對黃瓜幼苗生長產(chǎn)生抑制且抑制作用隨鉛質(zhì)量濃度的增加而增加。高質(zhì)量濃度鉛誘導不定根產(chǎn)生。此外還發(fā)現(xiàn)鉛處理的黃瓜幼苗其干重與鉛質(zhì)量濃度呈負相關。 100～700mg·L-1硝酸鉛溶液可增加葉片葉綠素的含量，當鉛質(zhì)量濃度增至900mg·L-1時，葉綠素含量開始下降。鉛處理下葉片中柵欄組織和海綿組織排列變得緊密，尤其是柵欄組織由1層增加為2～3層。

3、 鉛處理使得黃瓜幼苗體內(nèi)的MDA和脯氨酸含量明顯增加，其含量增加與鉛質(zhì)量濃度呈正相關。細胞膜的透性增加，與MDA含量的變化趨勢相一致。 2.鉛對黃瓜幼苗地上部抗氧化保護系統(tǒng)的影響。用100～500mg·L-1硝酸鉛溶液處理黃瓜幼苗，其地上部的SOD活性隨著處理時間的延長到7d呈現(xiàn)出大幅度上升，達到一個高峰值后急劇下降(低于對照)，而且隨著鉛質(zhì)量濃度的增加SOD活性也相應地增加。900mg·L-1硝酸鉛溶液處理黃瓜幼苗地上

4、部的SOD活性隨著處理時間的延長呈先升高(高于對照)后降低(低于對照)的趨勢。SOD同工酶的酶條帶數(shù)和表達量與鉛質(zhì)量濃度呈負相關，即酶條帶數(shù)和表達量均減少。 不同質(zhì)量濃度鉛溶液處理的黃瓜幼苗，其地上部分的POD活性，3d內(nèi)表現(xiàn)為不激活效應，進入第5d黃瓜幼苗的地上部分的POD活性則明顯被激活，第7d時各處理的黃瓜幼苗地上部POD活性均出現(xiàn)一個高峰值，進入第9d后POD活性呈降低趨勢。在第5d時各處理的POD活性均高于對照。隨著時

5、間的延長各鉛處理的POD同工酶條帶由1逐漸增加到3后逐漸消減，而對照的POD酶條帶表達量在處理時間內(nèi)則是由1增加到3。 100mg·L-1硝酸鉛溶液處理黃瓜幼苗地上部分CAT的活性變化隨著時間的延長變化比較大。用500和900mg·L-1硝酸鉛溶液處理黃瓜幼苗地上部分CAT活性變化不明顯。在鉛處理過程中CAT活性發(fā)生改變而酶條帶數(shù)沒有變化。 3.鉛對黃瓜幼苗內(nèi)源激素的影晌。在鉛處理下黃瓜幼苗內(nèi)源CTK含量隨質(zhì)量濃度增加而

6、減少，從而使植物的細胞分裂受到抑制。在100～200mg·L-1濃度的硝酸鉛溶液處理下，IAA含量高于對照16.2﹪以上，此時黃瓜生長勢強，在300～900mg·L-1硝酸鉛溶液處理下IAA含量低于對照25.2﹪，此時黃瓜生長勢弱。在根部隨著質(zhì)量濃度的增強其ABA含量升高，ABA的產(chǎn)生可誘導某些酶的合成而增加植物的抗毒害性。而葉片中ABA含量則呈波浪式變化，先緩慢降低，當鉛質(zhì)量濃度為300mg·L-1時降到最低值，隨后有緩慢升高，接著又

7、表現(xiàn)為下降趨勢，這說明葉片受鉛的毒害較根小(此時鉛在葉的含量比根低得多)。葉片中的GA3含量隨著鉛質(zhì)量濃度的增強而增加，這在一定程度上可促進細胞的分裂和分化，延緩葉片衰老。鉛處理下當IAA/ABA值略高于對照值時表現(xiàn)出幼苗生長勢較強，低于對照時表現(xiàn)出生長受到抑制。表明這兩種內(nèi)源激素之間的平衡與鉛處理下植物的生長有密切的關系?？梢哉f明兩者的比值更能反映出與黃瓜幼苗抗毒性的關系，可作為黃瓜幼苗抗重金屬的指標之一。 4.多胺與鉛處理下

8、黃瓜幼苗生長的關系。Put在鉛低質(zhì)量濃度下就有較大的累積量，且對黃瓜幼苗的生長有明顯的促進作用；隨著質(zhì)量濃度的增加，Put的累積量下降，其對緩解脅迫傷害的能力下Ⅱ降。因此Put的累積量可作為黃瓜幼苗抗重金屬脅迫的生理指標，是對脅迫的一種適應性反應而非傷害性反應。在鉛處理下的一定時間內(nèi)黃瓜幼苗體內(nèi)Spd和Spm累積，POD活性的提高，可以說是由于多胺誘導POD酶產(chǎn)生，增強了抗氧化系統(tǒng)的保護作用的結果，是脅迫條件下的一種適應性反應，其水平的

9、降低是一種植物傷害的表現(xiàn)，可作為黃瓜幼苗抗重金屬脅迫的生理指標之一，供研究者參考。外源多胺對鉛處理下黃瓜幼苗生長的促進效果比正常條件下更為顯著，能使處理下黃瓜幼苗生長接近正常水平。鉛處理的同時噴施多胺，可使SOD和POD活性恢復到或超過正常水平，MDA含量降低或接近正常水平。因此外源多胺既可促進生長，又能顯著提高作物抗重金屬毒性的能力。該結果表明外源多胺提高作物抗重金屬的機理之一是能維持或提高保護酶活性，防止或降低膜脂過氧化作用對膜的傷

10、害。 5.水楊酸與鉛處理下黃瓜幼苗生長的關系。鉛處理下黃瓜幼苗葉片內(nèi)游離的SA含量隨著質(zhì)量濃度的增強而增加用O.5mg·L-1SA誘導黃瓜幼苗葉片，其可溶性蛋白質(zhì)含量升高15.6﹪，鉛處理下SA同樣誘導黃瓜幼苗葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的升高，而且增加幅度大，能達到27.7﹪。鉛處理下SA降低了MDA的含量，提高了植物的抗逆性。鉛處理下，外源SA可不同程度地降低MDA含量，使膜脂過氧化作用減弱，增強了黃瓜幼苗葉片中SOD活性，保護了膜

11、的穩(wěn)定性，使黃瓜幼苗的抗鉛毒害能力增強。 6.鉛誘導特異蛋白的蛋白質(zhì)組學研究。 鉛可明顯地改變黃瓜體內(nèi)可溶性蛋白的含量，低質(zhì)量濃度鉛(100mg·L-1)能誘導黃瓜幼苗可溶性蛋白質(zhì)含量的增加，隨著鉛質(zhì)量濃度的增加(900mg·L-1)，蛋白質(zhì)含量反而下降。從雙向凝膠電泳圖譜中發(fā)現(xiàn)，正常生長和鉛處理下的黃瓜幼苗葉片有明顯的差異蛋白質(zhì)存在，鉛處理影響著黃瓜幼苗蛋白質(zhì)的表達。鉛處理能使某種蛋白質(zhì)不表達和多種差異蛋白質(zhì)的表達，這

12、可能是黃瓜幼苗鉛毒害或抗鉛毒害的表現(xiàn)。 7.鉛對黃瓜幼苗礦質(zhì)元素吸收與積累的影響鉛處理對黃瓜幼苗吸收積累礦質(zhì)元素(Ca、Fe、Mg、Zn、Cu、Mn)的影響達Ⅲ到顯著水平。鉛處理下黃瓜幼苗對Ca、Fe、Mg、Zn、Cu、Mn的吸收量和積累量與鉛質(zhì)量濃度呈負相關，即其礦質(zhì)元素的含量隨鉛質(zhì)量濃度的增加而下降。鉛處理下黃瓜幼苗葉片礦質(zhì)元素的分布不同于根系。鉛處理下提高鈣或錳的濃度或施用水楊酸，均能降低黃瓜幼苗對鉛的吸收量，緩解鉛對幼苗