重金屬鉛脅迫對小麥種子萌發(fā)及幼苗生理生化特性的影響.pdf

1、重金屬因制約植物生長發(fā)育和影響農(nóng)產(chǎn)品安全問題而成為當(dāng)今世界關(guān)注的焦點。鉛是重金屬污染中最嚴(yán)重和危害性較強的元素之一,具有移動性強、生物毒性大而且易被植物吸收的特點。植物在鉛脅迫下生物大分子構(gòu)象發(fā)生改變、引起電解質(zhì)外滲、酶活性喪失及膜脂過氧化等,最終干擾植物的正常生理代謝和生長發(fā)育。此外,植物體內(nèi)的鉛可通過食物鏈進入人體內(nèi)產(chǎn)生各種危害,包括造血功能、免疫功能及內(nèi)分泌系統(tǒng)等多個系統(tǒng)的損傷。因此,植物在鉛脅迫下的損傷與抗性機制的研究已成為研究

2、熱點。同時,如何緩解鉛對植物的毒害作用,進而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)也受到普遍關(guān)注。
　　一氧化氮(Nitrogen oxide,NO)是一種廣泛分布在生物體內(nèi)的信號分子,參與植物體一系列生理過程的調(diào)控,如種子萌發(fā)、植物根和莖的生長發(fā)育、細胞凋亡以及植物防御病蟲害、抵抗干旱、鹽害、低溫等一些生物與非生物脅迫的反應(yīng),因而其對植物種子萌發(fā)、生理生化特性影響的研究受到普遍關(guān)注,特別是關(guān)于NO緩解鹽、干旱、高溫等非生物脅迫對植物的影響。但有

3、關(guān)NO對Pb2+脅迫下小麥種子萌發(fā)和幼苗生理特性影響的研究報道很少。本實驗以兩種小麥西旱2號和寧春4號為材料,研究了不同濃度的Pb2+、硝普鈉(Sodium Nitroprusside,SNP)單獨處理及SNP結(jié)合Pb2+處理下小麥種子萌發(fā)和幼苗生理生化特性的變化,試圖為探明鉛脅迫對小麥造成的毒害作用或為深入了解和認(rèn)識小麥抗重金屬污染的生理生化機制提供理論依據(jù),進而通過調(diào)節(jié)NO水平來提高植物抗重金屬脅迫的能力,為研究農(nóng)作物鉛毒害的緩解技

4、術(shù)提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果及結(jié)論如下:
　　1.兩種小麥在低濃度鉛處理下幼苗葉片葉綠素含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性均無顯著變化,而高濃度鉛脅迫使其葉綠素a(Chla)、葉綠素b(Chlb)及葉綠素總量明顯減少,但SOD活性顯著升高,且相同濃度鉛脅迫對小麥寧春4號幼苗葉片葉綠素的破壞作用明顯強于對西旱2號的作用;不同濃度硝酸鉛處理誘導(dǎo)兩種小麥幼苗過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)和抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性升高

5、,但不影響丙二醛(MDA)含量;此外,Pb2+處理使小麥幼苗葉片脯氨酸含量升高,此效應(yīng)具有濃度依賴性,但鉛處理不影響可溶性糖相對含量。結(jié)果表明,鉛脅迫對小麥西旱2號和寧春4號幼苗葉片葉綠素造成了破壞,卻不同程度誘導(dǎo)抗氧化酶活性及脯氨酸含量升高,即表現(xiàn)出較強的抗氧化能力和滲透調(diào)節(jié)能力,增強了小麥對鉛的耐受性,因而脅迫誘導(dǎo)兩種小麥葉片MDA含量變化與對照比無顯著性差異。
　　2.低濃度的SNP處理對西旱2號小麥種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、莖

6、長及根長無顯著影響,卻不同程度地誘導(dǎo)小麥幼苗葉片中CAT和POD活性升高,高濃度的SNP處理明顯提高小麥種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率,抑制幼苗根和莖的生長,降低幼苗葉片脯氨酸含量。此外,不同濃度的 SNP處理均誘導(dǎo)幼苗葉片可溶性蛋白的含量增多,但對MDA和可溶性糖相對含量無顯著影響。結(jié)果表明,高濃度外源NO供體SNP處理促進了小麥西旱2號種子的萌發(fā),抑制其幼苗生長,低濃度SNP處理提高抗氧化酶活性和滲透性調(diào)節(jié)物的含量,因而SNP處理對細胞膜未造

7、成明顯的氧化損害。
　　3.在Pb2+處理下,小麥種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、幼苗根長和莖長均顯著降低,25μmol/L SNP明顯緩解Pb2+脅迫對種子萌發(fā)及幼苗生長的抑制作用。SNP處理提高了Pb2+脅迫下小麥幼苗葉綠素a、葉綠素b含量及葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm和Fv/F0的比值,并誘導(dǎo)過氧化氫酶(CAT)活性升高,但100μmol/L SNP處理降低了過氧化物酶(POD)活性。此外,SNP誘導(dǎo)Pb2+脅迫下小麥幼苗葉片可溶性蛋白含量