【doc】EDTA对铅胁迫下萝卜芽苗菜生长的影响

【doc】EDTA对铅胁迫下萝卜芽苗菜生长的影响 EDTA对铅胁迫下萝卜芽苗菜生长的影响 北方园艺2009(1):65,67?研究简报? EDTA对铅胁迫下萝卜芽苗菜生长的影响 吴顺,罗光宇,彭丽霞 (中南林业科技大学生命科学与技术学院,湖南长沙410004) 摘要:以萝卜芽苗菜为材料,在其生长期外施不同浓度EDTA,初步探讨了EDTA对铅胁 迫下萝卜芽苗菜部分生理生化特性的影响.结果表明:在300mg/L铅胁迫浓度下萝卜芽苗菜的 膜透性明显增大,过氧化物酶(POD)活性,超氧化物歧化酶(SOD)活性,可溶性蛋白含量明显下 降.随着外施EDTA浓度的增加,萝卜芽苗菜的膜透性先下降后升高,过氧化物酶(POD)活性, 超氧化物歧化酶(SOD)活性,可溶性蛋白含量先升后降.就供试材料而言,在一定浓度范围内的 EDTA对铅胁迫萝卜芽苗菜的伤害效应有缓解作用,其中以0.75mol/LEDTA处理效果最为 明显. 关键词:铅;萝卜芽苗菜;生长 中图分类号:S613.104.1文献标识码:A文章编号:1001--0009(2009)01一O065—03 土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一,也是人 类生态环境的重要组成部分.我国南方地区金属矿产 资源丰富,伴随矿产资源开发利用带来经济效益的同 时,也产生了令人堪忧的环境问题n].通过矿山开采, 金属冶炼加工,化工废水的排放,农药化肥的滥用,生活 垃圾的弃置等人为污染及地质侵蚀,风化等自然影响, 重金属进入土壤和水体中L2],被生物大量富集和进一步 放大,进而严重危害人类及各类生物的健康和生存.重 金属胁迫下植物生长被显着抑制,保护酶活性发生明显 变化刈.研究表明,添加某些化学物质,如水杨酸, EDTA等,可以有效地缓解重金属元素对植物的毒害作 用,增强植物对重金属的抵御能力蜘.但有关EDTA 对铅胁迫下萝卜芽苗菜毒害作用的缓解效应还未见相 关报道.该研究通过人工模拟土壤环境条件,初步探讨 了EDTA对铅胁迫下萝卜芽苗菜某些生理生化特性的 影响,为有效降低重金属污染土壤对作物的影响提供科 学的依据,并为今后关于重金属胁迫调节的研究奠定了 一 定的理论基础. 1材料与方法 1.1试验材料 "浙大长"萝卜RaphanusL种子,由湖南亚华种业 有限公司提供. 第一作者简介:昊顺(1976一),男,湖南宁乡人,博士,现主要从事植 物生理生化与分子生物学的教学研究工作.E-mail:wushuncn@ yahoo.com.an. 基金项目:教育部青年骨干教师基金资助项目(2000科教司65 号);中南林业科技大学引进人才资助项目(104-0024). 收稿日期:2.o8一O8一lO 1.2材料培养 选取籽粒饱满,大小比较一致的萝卜芽苗菜种子, 经1%高锰酸钾消毒10min,自来水冲洗15rnJn,将消毒 后的种子播种于塑料方盘中,置RXZ智能型人工气候 箱中(25?,1000Ix)培养,光照12h/d,待苗长至一叶一 心时浇灌Hoagland完全营养液,对其用铅浓度为300 mg/L,pH6.0的Pb(N)溶液进行一次性浇灌处理, 对照(CK0)浇灌等量蒸馏水,每个处理设3次重复.胁 迫14d后按处理分组分别喷施浓度为0.5,0.75,1.0, 1.5tlmol/L的EDTA溶液,并进行日常管理.另设对 照CK1,用蒸馏水代替SA对铅胁迫幼苗进行处理.当 苗长至四叶一心时,对材料进行收集与测量物质的提 取,置于--20.C冰箱内保存备用. 1.3生理生化指标测定 细胞质膜透性的测定:相对电导率法;过氧化物酶 (POD)活性测定:愈创木酚法];超氧化物歧化酶(S0D) 活性的测定:氮蓝四唑法L7;可溶性蛋白含量的测定:考 马斯亮蓝G-250法L7]. 2结果与 2.1EDTA对铅胁迫下萝j,芽苗菜膜透性的影响 植物细胞的细胞质由一层质膜包围着,这种质膜具 有选择透性的独特功能.植物细胞与外界环境之间发 生的一切物质交换都必须通过质膜进行.各种不良环 境因素对细胞的影响往往首先作用于这层由类脂和蛋 白质所构成的生物膜.极端的环境会使质膜受到不同 程度的伤害,其表现往往为细胞膜透性增大,细胞内部 分电解质外渗,外液电导率增大L8].细胞膜透性变得愈 大,表示受害愈重,抗性愈弱,反之则抗性愈强. 从图l可看出,与对照CK0相比,在浓度为300 65 ? 研究简报?北方园艺2009(1):65,67 mg/L的铅胁迫下,萝f,芽苗菜电导率(CK1)明显增大, 表明铅对细胞膜产生一定的伤害,细胞膜透性增大,外 渗物质增多,从而导致外液电导率上升.而与对照CK1 相比,外施一定浓度E1)FA,萝卜芽苗菜电导率降低,且 随EDTA浓度的上升而逐渐降低,在EDTA的浓度为 0.75p~ol/L时,电导率下降幅度最大,此后随着EDTA 浓度的增加电导率又逐渐升高,这表明EDTA对铅胁迫 图lEDTA对铅胁迫下萝卜 芽苗菜电导率的影响 蜂 避 下萝卜芽苗菜的调控需要适宜的浓度. 2.2E阢对铅胁迫下萝卜芽苗菜POD酶活拘影响 和其它环境胁迫类似,重金属胁迫也能导致植物体 内活性自由基的大量产生.过氧化物酶(POD)的主要 作用是清除氧代谢中产生的H2O2以及由此产生的有机 过氧化物.因此,POD在生物体内的抗氧化代谢中起重 要作用. 图2EDTA对铅胁迫下萝卜芽苗菜 POD酶活性的影响 由图2可知,在铅胁迫下,萝卜芽苗菜POD活性急 剧降低,而外施一定浓度的EDTA可以缓解铅胁迫所带 来的伤害.随着EDTA浓度的增加,萝b芽苗菜POD 酶活性表现出先升后降的趋势,表明在一定浓度范围 内,EDTA能促进POD酶活性的提高,缓解铅胁迫对萝 卜芽苗菜所造成的伤害,当ED'IA浓度为0.75~mol/L 时,P0D酶活性最高,但过高浓度的EDTA则会加剧铅 胁迫的伤害效应. 2.3EDTA对铅胁迫下萝卜芽苗菜SOD酶活性的影响 许多研究表明,SOD作为超氧自由基清除剂,其活 性高低与植物抗逆性大小有一定相关性[9.从图3可 以看出,萝I,芽苗在长时间高浓度的铅胁迫后,其体内 诸多酶系统被重金属铅离子破坏,从而导致SOD活性 下降,其植株对自由基和过氧化物的防御能力减弱.而 外施一定浓度EDTA后,铅胁迫下萝卜芽苗菜植株S()D 酶活性上升,且随EDTA浓度的增加,其SOD活性也逐 渐升高,这也在…定程度反映了植株受铅胁迫的破坏程 度逐渐减轻.当EDTA浓度达0.75~mol/L时,萝b芽 苗菜SOD活性达到峰值,此后,随着其浓度的增加,SOD 酶活性又逐渐降低,植株受伤害程度增大. 2.4EDTA对铅胁迫下萝卜芽苗菜可溶性蛋白含量的 影响 在于旱,盐渍,低温,大气污染等胁迫条件下,许多 植物体内可溶性蛋白大量积累.一般认为随着组织内 可溶性蛋白质含量的增加,植物的抗胁迫性也随之增 强.从图4可以看出,萝卜芽苗在高浓度铅长时间胁迫 后,可溶性蛋白含量下降,这可能是由于在铅胁迫下,植 66 i霾棚L霾墨 图3EDTA对铅胁迫下萝卜芽苗菜 S()D酶活性的影响 株体内蛋白质分解加快,而游离氨基酸含量(如脯氨酸) 增加.随着外施EDTA浓度的增加,铅胁迫下萝卜芽苗 菜中可溶性蛋白逐渐增加,当EDTA为0.75/~mol/L 时,可溶性蛋白含量达到峰值,随后随EDTA浓度的增 加而降低减少. 鋈冒圈圈圉圉 图4EDTA对铅胁迫下萝卜芽苗菜可溶性蛋白含量的影响 3讨论 重金属广泛存在于自然界,有些重金属是生命活动 所需要的微量元素如锰,铜,锌等,但有些重金属并非生 命活动所必需,而且对人类健康和生态系统造成危害, 如汞,铅,镉等.由于重金属铅的危害性较大,世界各国 对土壤重金属铅污染的治理及植物修复的研究报导较 多,但目前有关重金属污染对植物伤害机理研究集中 在:重金属胁迫下植物生长发育的外在表现型,内部结 构,酶活性差异,过氧化胁迫过程,DNA损伤及与此相关 的基因表达Ll,而对重金属胁迫下植物生长调节物质的 642l86420叭札?帅?? 000OOO0 烬鞋口o? ?们;;坫0 北方园艺2009(1):65,67?研究简报? 产生与重金属胁迫的关系及调控的研究相对较少. 重金属对植物的伤害是多方面的,铅胁迫本质上是 对植物体造成生理的损伤.植物生长在重金属污染的 环境中,由于质膜是有机体与外界环境的界面,所以植 物细胞质膜首先接触到重金属,相应地重金属首先并直 接地影响到细胞质膜.重金属浓度越高,胁迫时间越 长,对植物细胞质膜的选择透性,组成,结构和生理生化 等的伤害就越大.孔祥生等LJ利用不同浓度的Cd处理 玉米幼苗,其叶片电导度和MDA含量随Cd浓度的增大 而增大,证明在重金属胁迫下,植物叶片细胞质膜的组 成和完整性遭到破坏.细胞膜受到伤害后,细胞内的离 子和有机物大量外渗,外界有毒物质进入细胞,结果导 致植物体内一系列生理生化过程失调.这与该研究的 结果一致. 研究表明,EDTA能够缓解重金属(如Hg)的生物 毒性,可能与EDTA将离子态重金属转变为螯合态重金 属有关,因为螯合态的重金属不具有生物毒性[1.近 年来有研究发现,唐莴苣可有选择性地吸收EDTAL1, 说明EDTA可以进入植物体内.研究发现外施一定浓 度E【)1A后,可以明显缓解铅胁迫对萝卜芽苗菜造成伤 害,POD,SOD,可溶性蛋白含量等生理指标与对照相比, 均无明显差异,这与前人的研究结果相一致口. 总之,用EDTA来调控受重金属污染的植物,成功 与否取决于两个方面:植物生存环境中重金属浓度和植 物生物量的大小.通过适量施用EID促进植物对重 金属的吸收和积累;同时在处理体系中要保留部分具有 生物毒性的离子态重金属,在轻度胁迫中可获得最佳的 修复效率.该研究表明当EDTA浓度达到0.75/lmol/L 时,铅胁迫对萝卜芽苗菜的伤害降至最低最小程度. 参考文献 [1]龙键,黄昌勇,腾应,等.几种牧草对铜尾矿重金属的抗性及微生物 效应Il1.环境科学,2004,24(1):159—164. 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EffectsofEDTAonSeedlingsGrowthofRaphanusL.underLeadTreatment ?Shun,I.UOGuang-yu.PENGLi-xia (SchoolofLifeScienceandTechnology.CentralSouthUniversityofForestryandTechnology,Changsha,Hunan410004,China) Abstract:EffectofEDTAonRaphanusL.seedlingsunderleadstresswasstudiedbystrayingdifferentconcentration EUFAincourseoftheirgrowth.Theresultsshowedthatmemberanepermeabilityincreased,PODandSODactivityand solubleproteincontentdecreasedintheRaphanusLseedlingsunder300mg/Lleadstress.Memberanepermeability firstlydecreasedandthenincreased,PODandSODactivityandsolubleproteincontentfirstlyincreasedandthen decreasedafterR口 ^""LseedlingswerestrayedbydifferentconcentrationEDTA.thisshowedthatEDTAcanalle — viationthepoisoneffectofleadonRaphanusLseedlingsincertainconcentrationscop,and0.7 512mol/LEDTAhadthe besteffect:. Keywords:RaphanusLSeedling;Leadtreatment;Growth 67