重金属铅铜离子对小麦种子萌发及幼苗生长的影响.doc

重金属铅铜离子对小麦种子萌发及幼苗生长的影响摘要：以安徽冬小麦为材料，研究了重金属Pb,cu对小麦种子萌发和幼苗生长的影响。研究了不同浓度的铅，铜及其混合液对小麦发芽率，淀粉酶活力和过氧化氢酶活力影响，结果表明，低浓度铅和铜可促进小麦种子的萌发，高浓度铅和铜则抑制种子萌发;。一淀粉酶的活性随着铅和铜浓度的升高显著降低;过氧化氢酶活性随着铅，铜浓度的升高而降低。关键字：重金属，发芽率，毒害作用， 近年来，由于随着工业的发展和社会的进步以及农田污灌等人类活动，重金属经各种途径进入土壤并积累，己成为土壤污染的一个重要方面。重金属污染物一旦进入土壤很难被排除，而且植物通过根系从土壤中吸收并富集重金属，积累的重金属再通过在作物富集进入食物链，最终威胁人类的健康, 铅和汞是土壤中主要的重金属污染元素，而且不是作物生长发育的必需元素，它们对植物有严重的积累性危害。大量的铅、汞污染物进入土壤后，不但严重影响作物的产量和质量，还可通过食物链影响人体健康1。 小麦是我国重要的粮食作物，而越来越严重的土壤污染己造成小麦的严重减产，同时小麦对重金属离子的富集作用也对人体造成危害。本试验以安徽农大种植的主要小麦品种为研究对象，研究其在不同浓度的重金属铅和汞污染下的发芽率、发芽势、苗长以及发芽后幼苗成长，以期进一步了解重金属污染对小麦的毒害作用2。1 材料与方法1.1材料与仪器安农主要小麦品种，发芽皿，恒温干燥箱，直尺1.2实验方法与测定项目1.2.1种子的消毒与催苗选取饱满、均匀一致的小麦种子，用5%次氯酸钠溶液消毒灭菌20 min，再用去离子水冲洗7次。将已消毒的小麦种子用温的蒸馏水浸泡24 h催芽后，将小麦种子整齐的排列在培养皿，每皿100粒。1.2.2染毒处理将重金属Pb , Cu按照离子(Pbw ,配制成质量浓度5,10,15,20,50,100mg/L的6个剂量组，对小麦进行染毒处理，每处理5个重复，每2d处理一次，每次每杯10 mL ,对照组用去离子水培养，中间每处理加5 mL的完全培养液，放于自然光照下培养。1.2.3萌发指数测定将7d后测定种子发芽率，lld后每处理取10株幼苗测定根长和苗长。根长的测定从胚轴与根之间的过度点开始测量，根长的测定从胚轴与根之间的过度点开始测量，测定方法为直尺直接测量，并通过相关软件对测定结果进行统计分析。1.2.4小麦生物量的测定挑选籽粒饱满，大小均匀的小麦种子，在3% H202中浸泡消毒l0min。用蒸馏水冲洗数次后再用蒸馏水浸种20h，然后将其腹沟向下，整齐的排列在装有洁净的石英砂的一次性杯子中，使每粒种子之间留有均匀的间距，每培养皿20粒。在一次性杯子中加入Hoagland培养液配制的不同质量浓度(5mg/Ll0mg/L 15mg/L20mg/L25mg/L 30mg/L 40mg/L)的Ph, Cd单一及其复合溶液25 mL。对照组用Hoagland营养液培养，每个处理样品与对照均重复3次。待小麦染毒培养l0d后，将小麦连根小心取出，自来水冲冼，滤纸吸干，然后用剪刀将根部与茎部分开，分别称量，得茎鲜重和根鲜重。再分别置于干燥箱中，105 oC条件下烘1h以杀死活体，再在84 oC条件下烘20h至恒重，然后分别称量干重。1.2.5蛋白酶活性测定 采用甲醛滴定法。以每小时每1 mg蛋白质酶解产生1 mg氨基酸为1个酶活力单位(mg. mg-1 . h)。1.2.6过氧化氢酶活性测定采用高锰酸钾滴定法。以每1g鲜重样品在1 min内分解H2O2的量为1个酶活力单位(mg.g-1.min-1)2结果与分析3讨论 Hg,Cu是植物非必需元素，在植物体内积累到一定程度，就可能对植物造成毒害作用。马成仓等的研究证明，Hg,Cu对小麦种子萌发产生毒害的临界浓度是5 X 10-5 mol . L-1，约为10 mg. L-1Hg对SH自由基有很强的亲和力，会扰乱任何未受保护的蛋白质的正常功能。Hg会结合到蛋白质分子的同一条链或两条相邻的链上，Hg和蛋白质的结合会增加某DNA片断的密度，从而改变它们在DNA链上的位置，改变DNA的正常结构，当蛋白质中Hg的含量达到一定程度时就导致蛋白质沉淀mo因此Hg可以破坏细胞的酶系统，从而抑制酶的活性。也有研究证明，低浓度Hg胁迫会刺激植物的生长，促进某些酶的活性。 种子萌发是一个需要大量能量和物质的过程，发芽所需的能量和物质完全来源于贮存物质氧化分解所释放的能量。贮存物质的分解需要大量的酶参与，因此种子发芽时酶的变化是最为明显的现象。小麦是淀粉型种子，种子中贮存物质主要为淀粉，其次为蛋白质，因此淀粉酶、蛋白酶是种子萌发过程中的重要酶类。淀粉分解为小麦幼胚的发育提供能量和碳源，而蛋白质分解产物氨基酸则是制造新组织的主要原料。过氧化氢酶是一种保护性酶，可以清除过氧化氢，限制潜在的活性氧伤害，植物组织中过氧化氢酶活性与植物的抗逆性密切相关。本研究中，H单独胁迫下，小麦种子。淀粉酶与过氧化氢酶活性受到抑制，蛋白酶活性提高，说明15 mg/L-1 Hg能促进小麦萌发过程中对蛋白质的分解利用，同时抑制对淀粉的分解利用，降低组织的抗氧化能力。蛋白酶活性的升高可用植物的应激反应来解释，段昌群等认为小剂量、短时间内的重金属处理，可以提高或加速植物的某些生理生化反应，即所谓的应激反应。这是由于植物在逆境的诱导下，植物机体本身的防御机能应激加强，防御体系中的物质活性迅速升高，促进了部分酶的活性。另有研究表明，植物对重金属的应激反应存在一个耐性临界值，重金属含量超过这一临界值，即表现出毒害作用。植物中不同的酶类存在不同的临界值，因此在15 mg/L-1Hg胁迫下表现出不同的变化趋势。参考文献1罗春玲，沈振国.植物对重金属的吸收和分布J.植物学通报，2003,20(D:59-66.2乔传英，王红星，乔琳，等重金属Fe,Zn对小麦种子萌发生理的影响田广西农业科学，2010,37 (2) :7一93高雪峰，敖恩宝力格.重金属Pb, Hg污染对3种小麦种子的萌发及抗氧化活性的影响J种子学报，20111，1-134杨红超，王素平.重金属镍胁