劉小陽

（宿州學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，安徽 宿州234000）

外源激素SA對大蒜受Cu2+、Zn2+脅迫的影響

劉小陽

（宿州學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，安徽 宿州234000）

以大蒜為材料，研究外施SA對大蒜受Cu2+、Zn2+脅迫的影響。研究中，采用常規(guī)測量方法測量形態(tài)性狀，采用經(jīng)典的愈創(chuàng)木酚法測定POD活性，采用分光光度計法。結(jié)果表明：(1)大蒜在受Cu2+、Zn2+脅迫時，外施適量的SA可以緩解脅迫，改善生長性狀。(2)大蒜在受Cu2+、Zn2+脅迫時,外施適量的SA可以改善生理活性,如葉綠素的含量提高，光合性能得到改善；體內(nèi)POD活性明顯增強，可提高大蒜的抗逆性，且脅迫赿重，POD活性赿高。

SA,大蒜，Cu2+脅迫；Zn2+脅迫；形態(tài)性狀；葉綠素含量；POD活性

水楊酸(salicylic acid，簡稱SA)作為植物體內(nèi)的內(nèi)源信號物質(zhì)和激素,已受到植物生理學(xué)界的關(guān)注。已有研究表明，SA及其類似物能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗病性[1]、抗鹽性[2]、抗寒性[3]和抗熱性[4]及減少重金屬對細胞膜的傷害[5]等，說明SA能夠緩解植物的逆境脅迫，提高植物的抗性。本文以大蒜以材料，對其進行Cu2+、Zn2+脅迫，并施以外源SA,研究大蒜的形態(tài)和生理變化，以進一步探討水楊酸在植物抗逆性誘導(dǎo)方面的作用機制。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

大蒜(llium sativum L.)購于宿州市南關(guān)菜市場。挑選大小均勻、健壯無損傷的蒜瓣為實驗材料，大蒜剝除外部的膜質(zhì)鱗片，洗凈、晾干備用。

1.2 實驗儀器

電子天平、離心機、751紫外分光光度計、磁力攪拌器、剪刀、研缽、移液管、刻度尺、容量瓶。

1.3 試劑

CuSO4·5H2O、ZnSO4·7H2O、水楊酸、丙酮、CaCO3、石 英 砂 、 愈 創(chuàng) 木 酚 、H2O2、KH2PO4、NaH2PO4、Na2HPO4。

1.4 實驗設(shè)計

挑選大小均勻、健康的大蒜鱗莖(蒜瓣)，插入細沙中，施加自來水，每日自然光照10 h。待出苗長至約5 cm高，挑選長勢相同的大蒜幼苗，分置于塑料盆中，每盆10株，用細沙固定其根部。

施液情況：根據(jù)塑料盆中的沙重以及國家規(guī)定的重金屬污染指標(biāo)，配置3種不同濃度不同的Cu2+、Zn2+溶液和SA溶液，對大蒜幼苗做如下五組不同的處理：

處理一：加入不同濃度的 Cu2+(濃度分別為30mg/kg,150mg/kg,300mg/kg)溶液；

處理二：加入不同濃度的Zn2+(濃度分別為80mg/kg,200mg/kg,400mg/kg)溶液；

處理三：加入不同濃度的 Cu2+(濃度分別為30mg/kg,150mg/kg,300mg/kg)溶液和不同濃度的SA（濃度為2ug/kg,20ug/kg,200ug/kg）溶液；

處理四：加入不同濃度的 Zn2+(濃度分別為80mg/kg,200mg/kg,400mg/kg)溶液和不同濃度的SA（濃度為2ug/kg,20ug/kg,200ug/kg）溶液；

處理五：加入不同濃度的SA（濃度分別為2ug/ kg,20ug/kg,200ug/kg）溶液。

采用根施技術(shù)，分別處理大蒜幼苗，空白植株施等量蒸餾水。每組除所施加的培養(yǎng)

液的組成不同外，培養(yǎng)液的體積及其他栽培情況完全相同，每日自然光照10h。適時補充營養(yǎng)液。

培養(yǎng)12d后，取大蒜的植株做形態(tài)指標(biāo)測定，取大蒜的葉或根用自來水、蒸餾水洗凈晾干后做生理指標(biāo)的測定。數(shù)據(jù)處理采用Excel軟件完成。

1.5 測定方法

1.5.1 形態(tài)指標(biāo)的測定 將大蒜小心取出后，先用自來水漂洗，然后用去離子水洗滌3次，濾紙吸干表面水分后測量株高和根長，觀察葉片和根的顏色；置于85℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，用電子天平精密稱取大蒜的干重。另外在培養(yǎng)期間，每天觀察并記錄葉片的顏色變化。

1.5.2 生理指標(biāo)的測定

1.5.2.1 POD活性的測定 POD活性的測定采用經(jīng)典的愈創(chuàng)木酚法[6]。用KH2PO4提取大蒜葉片中的過氧化物酶，加入愈創(chuàng)木酚和過氧化氫混合液，于分光光度計470nm波長下測量OD值，每隔1min讀數(shù)一次。每分鐘OD值變化大小表示酶活性大小，即以ΔOD470/min·g鮮重表示。

1.5.2.2 葉綠素含量

葉綠素含量采用分光光度計法[7]。取新鮮葉片，稱取0.5 g放入研缽中加純丙酮5mL，少許CaCO3和石英砂，研磨成勻漿，再加5mL 80%丙酮洗滌研缽，一并轉(zhuǎn)入離心管，離心后棄沉淀，上清夜用80%丙酮定容至20 mL。取上述色素提取液1 mL，加80%丙酮4mL稀釋后轉(zhuǎn)入比色杯中，以80%丙酮為對照，分別測定663 nm、645 nm處的光密度值。按下式分別計算葉綠素a、葉綠素b和葉綠素a+葉綠素b的含量：

Ca=12.7 OD663-2.69 OD645

Cb=22.9 OD645-4.68 OD663

CT=Ca+C b=8.02 OD663+20.21 OD645

再根據(jù)稀釋倍數(shù)分別計算每克鮮重葉片中色素的含量，即：

葉綠素含量=5·0.02L·C/0.5g=0.2mg/g鮮重。

2 結(jié)果與分析

2.1 水楊酸對大蒜受脅迫Cu2+、Zn2+時生長的影響

從表1中可以看出，外施Cu2+高于150mg/kg、Zn2+高于80mg/kg時,大蒜生長受到脅迫，株高、根長和干重明顯小于對照組。施加外源SA，當(dāng)濃度達到20ug/kg時，性狀得到改善，即株高、根長和干重明顯大于受脅迫組，但仍低于對照組。但當(dāng)施加的外源SA達到200ug/kg時，性狀不但沒有得到改善，反而有脅迫加重之趨勢。

2.2 SA處理對大蒜生理特性的影響

2.2.1 對大蒜POD活性的影響 POD是一種含鐵的蛋白質(zhì)，廣泛存在于植物中，是植物細胞防止活性氧傷害的三大保護酶之一[8]。從圖1和圖2可以看出，在不外加SA的情況下，Cu2+、Zn2+對POD活性有明顯的影響，表現(xiàn)為隨著Cu2+、Zn2+濃度的升高，POD活性增強，其中Cu2+濃度升高,POD活性提高比Zn2+明顯快。

表1 不同濃度的水楊酸對大蒜受銅、鋅脅迫時生長的影響

外加SA對POD活性均有一定的影響。在只外加SA，而不加Cu2+、Zn2+的情況下，SA對POD活性的影響不明顯，SA濃度在2ug/kg、20ug/kg時與空白對照基本相等，在200ug/kg時略有增強。在同時加SA和Cu2+的情況下，與只加同等Cu2+相比，SA濃度為20ug/kg時可以明顯增強POD的活性，并隨Cu2+濃度和SA濃度的升高而增強；在同時加SA和Zn2+的情況下，與只加同等Zn2+相比，Zn2+濃度低時SA對POD活性的影響不明顯，而Zn濃度達到400ug/kg時比較明顯，此時隨著SA濃度升高，POD活性增強，其中SA濃度為200ug/kg時POD活性達最高。

圖1 水楊酸對Cu2+脅迫下大蒜POD活性的影響

圖2 水楊酸對Zn2+脅迫下大蒜POD活性的影響

2.2.2 對大蒜葉綠素含量的影響 從圖3和圖4可以看出，在不外加SA的情況下,施加Cu2+、Zn2+對葉綠素含量有明顯影響，表現(xiàn)為低濃度可以提高葉綠素的含量，高濃度降低葉綠素的含量。其中當(dāng)Cu2+濃度小于150mg/kg時，可以提高葉綠素的含量，大于150mg/kg則降低葉綠素含量；當(dāng)Zn2+濃度小于80mg/kg時，可以提高葉綠素的含量，大于80mg/kg則降低葉綠素的含量。

外加SA對葉綠素含量均有一定的影響。在只外加SA，而不加Cu2+、Zn2+的情況下，表現(xiàn)為SA在2ug/kg和20ug/kg時與空白對照相比，分別將葉綠素含量提高了1.32倍和 1.58倍；而在200ug/kg時，葉綠素含量與空白對照相比卻略有降低，是空白對照的98%。在同時加SA和Cu2+、Zn2+的情況下，與只加同等Cu2+、Zn2+相比，低濃度SA可以提高葉綠素的含量，而高濃度SA降低葉綠素的含量，其中以20ug/kg提高葉綠素含量最明顯。

圖3 水楊酸對Cu2+脅迫下大蒜總?cè)~綠素的影響

圖4 水楊酸對Zn2+脅迫下大蒜總?cè)~綠素的影響

3 結(jié)論

上述實驗結(jié)果表明：

(1)外施適量的SA(20ug/kg)可以緩解金屬Cu2+、Zn2+對大蒜生長的脅迫，改善生長性狀。

(2)不同金屬離子對大蒜產(chǎn)生脅迫的濃度不同，Cu2+為150mg/kg，Zn2+為80mg/kg。

(3)外施適量的SA可以改善植物受金屬Cu2+、Zn2+脅迫時的生理特性,大蒜幼苗在Cu2+、Zn2+脅迫下，外施20ug/kg濃度的SA，葉綠素的含量提高，光合性能得到改善。

4)外施適量的SA可提高植物的抗逆性，在大蒜受Cu2+、Zn2+脅迫時，外施SA達到20ug/kg時，植物體內(nèi)POD活性明顯增強；同時隨Cu2+、Zn2+濃度的提高，POD活性也隨之增強，其中SA濃度在200ug/kg時，其活性達到最高。說明SA可提高大蒜的抗逆性，且脅迫赿重，SA活性赿高[9]。

[1]湯曉莉,薛紅芬,鄧國賓,等.水楊酸誘導(dǎo)馬鈴薯瘡痂病抗性的生理機制研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010,23(6)：1851-1854.

[2]王利軍,占吉成,黃衛(wèi)東.水楊酸與植物抗逆性[J].植物生理學(xué)通訊,2002,38(6):619-622.

[3]Al-Hakimi AM,Hamada AM.Counteraction of salinity stress on wheat plants by grain soaking in ascorbic acid,thiamin or sodium salicylate[J].Biol.Plant,2001，44:253-261.

[4]Janda T,Szalai G,Tari I,et al.Hydroponic treatment with salicylic acid decreases the effects of chilling injury in maize(Zeamay L.)plants[J].Planta,1999，208:175-180.

[5]Monika N,Tibor J,Eszter H,et al.Exogenous salicylic acid increases polyamine content but decrease drought tolerance in maize [J].Plant Science,2002，162:569-574.

[6]Ho-Min K,Mikal E S.Chilling tolerance of maize,cucumber and rice seedling leaves and roots are differentially affected by salicylic acid[J].Physiologia Plantarum,2002，115:571-576.

[7]張志良，瞿偉菁.植物生理學(xué)實驗[M].北京:高等教育出版社，2003.

[8]馬文麗，王轉(zhuǎn)花.鉛脅迫對烏麥及普通小麥抗氧化酶的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2004，32(2):8-12.

[9]張芬琴,李曉利,馬斌山,等.水楊酸對鎘脅迫下玉米幼苗生理特性的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,45(5):567-56.

[責(zé)任編輯：錢立武]

Q946

A

1674-1104(2013)06-0053-03

2013-09-21

宿州學(xué)院教授(博士)科研啟動基金項目(2012jb03)。

劉小陽(1963-),男，安徽懷寧人，宿州學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向為植物抗逆生理。