鄰苯二甲酸對花生根系邊緣細胞發生的影響

2014-07-18 14:49:47張永平喬永旭

江蘇農業科學 2014年2期

張永平+喬永旭

摘要：采用不同濃度鄰苯二甲酸處理花生種子，研究花生發芽過程中露白率、根生長情況、根邊緣細胞的數量及黏膠層厚度。結果表明，中、低濃度鄰苯二甲酸處理對花生種子露白率及根長影響不大，高濃度鄰苯二甲酸處理抑制花生種子的露白率及根長；隨著鄰苯二甲酸濃度的增大，花生根邊緣細胞的數目增加；隨著培養時間的延長及鄰苯二甲酸濃度的增大，花生根邊緣細胞外側黏膠層厚度增加。

關鍵詞：鄰苯二甲酸；花生；根邊緣細胞；黏膠層

中圖分類號： S565.201文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）02-0076-02

收稿日期：2013-07-24

基金項目：河北省唐山市科技局項目（編號：11150203A-1）。

作者簡介：張永平（1978—），女，河北唐山人，博士，副教授，主要從事植物逆境生理生化研究。E-mail：zh-yongping@163.com。花生是我國主要的油料作物之一，近年來我國花生連作現象嚴重，導致花生產量及品質大幅度下降，連作障礙已成為制約我國花生生產可持續發展的重要因素。花生連作障礙原因很多，自毒物質是重要因素之一[1]。鄰苯二甲酸是花生根系分泌的一種重要的自毒物質，鄰苯二甲酸濃度較高時能抑制花生種子的萌發[2]。根邊緣細胞（root border cells）是從作物根冠表皮游離出來并聚集在根尖周圍的一群不同于根冠細胞的特殊活細胞群。作物根系分泌釋放到土壤中的物質首先作用于根冠外圍的根邊緣細胞，當游離在根冠外圍的根邊緣細胞受到一些物質如鋁離子作用時，就會通過自身降解死亡、增加黏膠分泌量來減輕有毒物質對根冠的傷害[3]。筆者采用不同濃度鄰苯二甲酸處理花生種子，研究花生發芽過程中露白率、根生長情況、根邊緣細胞的數量及黏膠層厚度，探討鄰苯二甲酸對花生根邊緣細胞發生的影響，旨在為解決花生連作問題提供參考。

1材料與方法

1.1材料

供試花生品種為河北省唐山地區主栽品種8252，種子購自河北省唐山市農業科學研究院。挑選顆粒飽滿，無病斑、霉點、蟲害，大小整齊一致的花生種子，用0.5%NaClO溶液浸泡5 min，再用蒸餾水清洗5次，晾干。分別用不同濃度（006、0.6、6 mmol/L）的鄰苯二甲酸溶液浸種2 h，以蒸餾水處理作為對照，在培養皿中放入2層無菌濕紗布及1層濾紙，每皿放入10粒種子，種子上面再蓋1層濾紙，然后再滴加相應濃度的鄰苯二甲酸溶液，溶液量以上層濾紙濕潤、傾斜時皿底無溶液聚合為宜。將種子置于（25±1） ℃保溫箱中培養，每處理3次重復。

1.2方法

分別測定培養12、24、36、48、60、72 h后的花生露白種子數及幼苗根長，每處理測量10株，取平均值。待花生根長至所需長度時，采用張永平的方法[4]測定花生邊緣細胞數目、活性及黏膠層厚度，至少取10個反映邊緣細胞黏膠層厚度的平均值。

2結果與分析

2.1鄰苯二甲酸對花生露白率的影響

由圖1可知，蒸餾水處理下的花生種子露白率明顯高于鄰苯二甲酸處理，說明鄰苯二甲酸溶液對花生種子露白起到了一定的抑制作用。除了培養24 h時6 mmol/L鄰苯二甲酸溶液對花生種子抑制作用較強外，其他各處理下花生種子露白率差別不大。

2.2鄰苯二甲酸對花生根長的影響

由圖2可知，當花生根長小于15 mm時，根生長速度較快；當花生根長大于15 mm時，根生長速度緩慢。0.06、0.6 mmol/L 鄰苯二甲酸溶液處理下的花生根長與蒸餾水處理下的花生根長沒有明顯差異；6 mmol/L鄰苯二甲酸處理下的花生根長比對照短，說明6 mmol/L鄰苯二甲酸對花生根長生長有抑制作用。由此可知，低濃度的鄰苯二甲酸對花生根長生長沒有抑制作用，高濃度的鄰苯二甲酸對花生根長生長有一定的抑制作用。

2.3鄰苯二甲酸對花生根系邊緣細胞數目的影響

從圖3可以看出，當花生根長約5 mm時，根系邊緣細胞數目較多；待根長長至15 mm時，各鄰苯二甲酸濃度處理下花生根系邊緣細胞數目均達到最大值；當花生根長大于 15 mm 時，花生根系邊緣細胞數目隨根長的增加而逐漸減少。

此外，相同根長下，花生根系邊緣細胞數目隨著鄰苯二甲酸濃度的增加而增多，0.06 mmg/L鄰苯二甲酸處理下的花生邊緣細胞數目與蒸餾水處理下花生邊緣細胞數目差異不明顯。

2.4鄰苯二甲酸對花生根系邊緣細胞活性的影響

由圖4可見，當花生根長達15 mm時，各處理下花生根系邊緣細胞活性均最大。總體而言，隨著鄰苯二甲酸濃度的增大，花生根系邊緣細胞活性降低。

2.5鄰苯二甲酸對花生根系邊緣細胞黏膠層厚度的影響

由圖5可知，隨著培養時間的延長，花生根系邊緣細胞黏膠層厚度不斷增大。隨著鄰苯二甲酸溶液濃度的增加，花生根系邊緣細胞黏膠層厚度逐漸增加。

3結論與討論

酚酸類物質作為自毒物質可以增加細胞膜的透性，引起胞內離子流失并抑制細胞對礦質元素的吸收，阻礙作物生長[5-6]。本研究表明，中、低濃度鄰苯二甲酸處理對花生種子露白率及根長影響不大，高濃度鄰苯二甲酸處理抑制花生種子的露白率及根長。植物根系邊緣細胞產生的時間分為2種模式：一種是根系邊緣細胞幾乎與根尖同時出現，另一種是當根系長到一定長度時邊緣細胞才出現[7]。本研究表明，當花生根長約5 mm時，對照處理下花生根系邊緣細胞數量約 3 000個，說明花生根邊緣細胞的產生時間屬于第1種模式。與花生同科的豌豆根長約5 mm時才出現第1個根邊緣細胞，根長≥25 mm 時邊緣細胞數目達到4 000 個[8]，屬于后一種模式。作物邊緣細胞從根尖分離后，向外分泌一系列糖類、小分子蛋白、氨基酸、花色素苷、過氧化物酶、半乳糖苷酶等化學物質，這些物質包被在邊緣細胞的外側形成黏膠層，形成了根系的外圍環境，可暫時保證根尖及頂端分生區不受外界傷害[9-10]。本研究表明，隨著鄰苯二甲酸濃度的增大，花生根邊緣細胞的數目增加，隨著培養時間的延長及鄰苯二甲酸濃度的增大，花生根邊緣細胞外側黏膠層厚度增加，這可能是花生根對鄰苯二甲酸傷害的一種抗逆性反應。大豆的邊緣細胞在鋁脅迫環境中也出現類似結果[11-12]，黃瓜受NaCl脅迫后也出現類似結果[13]。本研究表明，中、低濃度的鄰苯二甲酸對花生生長影響不大，高濃度的鄰苯二甲酸可對花生的根系造成一定傷害，影響其生長，花生根系邊緣細胞通過增加數目與黏液分泌量，保護根系健康生長。

參考文獻：

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