復合食品防腐劑對小麥生長的影響

摘要：試驗以溫麥8號為研究對象，采用土培法研究復合食品防腐劑（苯甲酸鈉和山梨酸鉀）對小麥種子萌發和幼苗生長的影響。結果表明，低濃度（2 g/L）的復合食品防腐劑對小麥種子萌發無顯著效果，但明顯促進幼苗生長；高濃度（≥4 g/L）的復合食品防腐劑對小麥種子的萌發和幼苗生長均表現出抑制作用。

關鍵詞：復合食品防腐劑；小麥；生長；影響

中圖分類號：S512.1+1；Q945.3；TS202.3 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）10-2254-03

目前，隨著食品工業的迅速發展，食品防腐劑的使用量在逐年攀升，大量的食品防腐劑，特別是苯甲酸鈉和山梨酸鉀，勢必直接或間接進入土壤和水源，造成污染，影響農作物的生長。相關研究表明，苯甲酸鈉明顯抑制大蒜和豌豆種子的萌發[1]，苯甲酸鈉和山梨酸鉀對蠶豆根尖細胞具遺傳毒性[2，3]。考慮到苯甲酸鈉的毒性及可能在人體的積累效應[4，5]，其使用范圍和用量已受限制；山梨酸鉀因毒性小，使用范圍及用量相對較大。因此，結合兩種食品防腐劑的使用范圍和用量，該試驗以小麥為研究對象，通過測定小麥的一些形態和生理指標，探討土壤復合食品防腐劑（苯甲酸鈉∶山梨酸鉀質量比=2∶3）污染對小麥生長發育的影響，旨在為農業生產提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料處理

精選顆粒飽滿、無霉變、無病蟲害的溫麥8號小麥種子1 050粒，用3%的H2O2浸泡2 h消毒，用去離子水沖洗備用。消毒過的種子分為7組，每組150粒種子，分別置于不同濃度（0、2、4、5、6、8、10 g/L）的復合食品防腐劑（苯甲酸鈉∶山梨酸鉀質量比=2∶3）溶液的7個培養皿中浸種24 h。浸種后，播種在7個大小一致均含有等量大田土壤的托盤中，分別噴灑100 mL的上述7種復合食品防腐劑溶液，置于培養箱（25 ℃，光照度4 000～4 500 lx，光照時間14 h/d）培養，每天噴灑適量自來水保持濕潤，并觀察發芽情況。

1.2 指標測定方法

1.2.1 種子萌發情況測定 種子胚芽突破土壤計為發芽種子，第七天統計發芽率。

1.2.2 幼苗形態指標和生理指標的測定 第七天開始測定形態指標。根長指從根基部到根尖生長點之間的長度；莖長指從第一片真葉與葉鞘相接處到根基部之間的高度；莖粗指距根20 mm處的直徑。生理指標的測定：參考文獻[6，7]分別測定葉綠素（Chl）含量、脯氨酸（Pro）含量、丙二醛（MDA）含量等。

1.3 數據分析

運用SPSS 16.0統計軟件對數據進行統計分析，對發芽率采用χ2檢驗；對生理指標和形態指標采用One-way ANOVA方法進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 復合食品防腐劑對小麥種子萌發的影響

由表1可知，與對照組相比，低濃度（2 g/L）下，復合食品防腐劑對小麥發芽率無影響；但高濃度（≥4 g/L）下明顯抑制小麥的萌發，且發芽率顯著隨復合食品防腐劑濃度增加而降低，但差異未達顯著水平。

2.2 復合食品防腐劑對小麥幼苗形態指標的影響

由表2可知，與對照組相比，當復合食品防腐劑的濃度為2 g/L時，小麥莖長、莖粗、根長都大于對照，莖粗差異顯著，莖長、根長差異不顯著；當復合食品防腐劑的濃度大于4 g/L時，小麥幼苗的莖長、莖粗、根長總體隨復合食品防腐劑濃度的增大而呈降低趨勢，當復食品合防腐劑質量濃度為10 g/L時，與對照組相比，莖粗、莖長差異顯著，根長差異不顯著。整體上，低濃度的復合食品防腐劑對小麥的生長有促進作用，高濃度的復合食品防腐劑對小麥的生長呈現抑制作用。

2.3 復合食品防腐劑對小麥幼苗生理指標的影響

由表3可知，與對照組相比，當復合食品防腐劑的濃度為2 g/L時，葉綠素含量升高，脯氨酸和丙二醛含量降低，且差異均達極顯著水平；當復合食品防腐劑的濃度≥4 g/L時，小麥幼苗葉綠素的含量逐漸下降，脯氨酸和丙二醛含量則逐漸升高，與對照差異均達顯著或極顯著水平。

3 結論與討論

1）試驗結果顯示，低濃度（2 g/L）復合食品防腐劑對小麥種子萌發無顯著作用，但顯著促進幼苗的生長，使幼苗粗壯高挺，根變長。高濃度（≥4 g/L）復合食品防腐劑對小麥的發芽率有抑制作用，且抑制幼苗的生長，使幼苗纖細微弱，根長變短。植物根系是活躍的吸收器官和合成器官，根的生長情況和活力水平直接影響地上部分的營養狀況及產量水平[8]。因此，該試驗結果中根長與莖粗、莖長變化趨勢的一致性符合植物生長的一般規律。相關研究[9-11]表明，鹽脅迫可以通過滲透脅迫導致種子吸水困難，又可降低水解酶特別是α-淀粉酶的活性，使淀粉分解受阻，種子萌發所需能量降低，從而抑制種子萌發。因此，推測低濃度的復合食品防腐劑溶液中鈉和鉀元素較適宜種子萌發和幼苗的生長，為幼苗生長提供鈉和鉀營養元素；高濃度復合食品防腐劑中鈉和鉀成為一種鹽脅迫，抑制小麥種子萌發及幼苗生長。

2）與對照組相比，當復合食品防腐劑濃度為2 g/L時，葉綠素含量增加，這說明低濃度復合食品防腐劑促進小麥光合物質含量增加，有利于植株形態建成；復合食品防腐劑質量濃度≥4 g/L，葉綠素的含量逐漸下降，不利于植株生長。這與鉀肥促進葉綠素含量增加，但當其超過一定范圍葉綠素含量有所減少的相關研究結果基本一致[12]。高濃度復合食品防腐劑中的鈉和鉀不再作為營養元素，而造成高鹽脅迫，導致葉綠素合成受到抑制，并提高葉綠素降解酶的活性，加速葉綠素降解[13]。

3）MDA是膜脂過氧化的產物，MDA含量的多少能直接反映植物遭受逆境損害的程度和植物對逆境反應的強弱[14]。試驗結果表明，與對照組相比，當復合食品防腐劑濃度為2 g/L時，小麥幼苗中丙二醛的含量有所降低。說明含低濃度復合食品防腐劑的土壤不僅不抑制小麥的生長，反而促進小麥的生長。這可能是因為鈉和鉀本身就是小麥生長所必需的元素，又是維持細胞膜電勢平衡所必需的兩種重要離子，低濃度復合食品防腐劑中的鈉和鉀離子，較適于小麥生長的需要，促進小麥生長發育，維持細胞膜電勢平衡，降低了因鈉和鉀元素缺乏所引起的質膜損傷。當土壤復合食品防腐劑濃度≥4 g/L時，小麥幼苗丙二醛的含量升高，細胞膜脂過氧化的程度加劇。說明土壤中高濃度復合食品防腐劑所含的鈉和鉀離子已成為一種鹽毒害，打破了細胞膜電勢平衡，改變了小麥幼苗葉片質膜透性。另外，相關研究發現，在等滲和等陰離子有效濃度條件下，Na+和K+的單獨效應都使小麥幼苗葉片的質膜透性增大[15]。因此，高濃度復合食品防腐劑（苯甲酸鈉和山梨酸鉀），對小麥幼苗生長表現出抑制效應，破壞了細胞膜電勢平衡，使質膜透性增大，電解質大量滲漏，氧自由基大量產生，最終導致膜脂過氧化程度加劇，丙二醛含量升高。

4）植物體內游離脯氨酸含量增加是植物受到脅迫的一種信號。試驗結果顯示，小麥幼苗中游離脯氨酸的含量隨復合食品防腐劑濃度的增加呈現先下降后上升的趨勢。此結果與相關研究結果一致[16]，也與上述形態指標和生理指標的變化趨勢一致。小麥幼苗在含不同濃度復合食品防腐劑的土壤中生長，細胞內將啟動一系列抗逆信號途徑的調控，進而調節游離脯氨酸含量，以適應外界生長環境。

總之，隨土壤中復合食品防腐劑（苯甲酸鈉和山梨酸甲）污染程度加重（≥4 g/L），對小麥生長的抑制作用逐漸增強，土壤中的低濃度復合食品防腐劑含量（2 g/L）促進小麥生長。

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