Cu2+對“鄭巨1號”葡萄試管苗生長的影響

王漢海 (濰坊學院生物與農業工程學院，山東省高校生物化學與分子生物學重點實驗室，山東濰坊 261061)

隨著對無公害栽培技術認識的提高和推廣，銅制劑在農業尤其是在防治果樹病害方面開始逐漸引起人們的重視并且使用面積不斷擴大［1］。Cu2+可使病原體的蛋白質凝固而失去活性，對常見的真菌和細菌病害都有較好的防治作用，由于銅制劑有殘留期短、不易產生抗藥性等特點，對農產品和環境比較安全，故在無公害農業生產中都提倡使用。在葡萄產業方面，使用波爾多液防治葡萄炭疽病、白腐病、黑痘病、霜霉病等已經有130年的歷史，葡萄產業的發展可以說與銅制劑的使用密不可分，但長時間大劑量的使用銅制劑也會對土壤、果樹、果品等產生影響［2－3］，甚至影響人體健康。筆者選用在全國各地區種植較廣、抗性和適應性較強的“鄭巨1號”作為試驗材料，研究了不同濃度Cu2+對葡萄試管苗生長的影響，旨在為葡萄園區合理使用銅制劑提供參考。

1 材料與方法

1．1 材料

1．1．1 試驗植物。“鄭巨1號”葡萄試管苗由濰坊學院組織培養研究室提供，篩選生長一致無污染的試管苗50瓶，每瓶3棵，為保持試管苗的相對一致性，全部采用繼代苗，1葉1芽，莖段保持在1．5 cm左右。

1．1．2 試劑。CuSO4、丙酮由上海國藥集團化學試劑有限公司生產。

1．1．3 培養基。GS培養基+0．5%瓊脂+2%蔗糖，調節pH為 5．8 ～6．0。

1．1．4 儀器。723型可見光分光光度計由上海光譜儀器有限公司生產。

1．2 方法

1．2．1 CuSO4濃度梯度的設置。向培養基中添加CuSO4使其濃度分別為 0、5、10、20、40 mg/L，其中 0 mg/L 為空白對照，5～40 mg/L為試驗組，每組各10瓶30棵。

1．2．2 培養條件。為保證培養條件的可控性，培養瓶置于光照培養箱中培養，培養溫度為(28±1)℃，光照時間每天14 h，光照強度為3 000 lx。

1．2．3 檢測方法。培養過程中隨時觀察試管苗生長情況，剔除污染苗，記錄不同時間段試管苗葉片數目、葉片顏色變化、生根數目及長度等;培養30 d后測定試管苗高度，統計葉片數量，測定試管苗根數、根長，取樣測定葉綠素含量。葉綠素含量測定方法:稱取各組葡萄試管苗葉片0．5 g，剪碎后置于研缽中，加入5 ml 80%丙酮、少許CaCO3和石英砂，研磨成勻漿，用漏斗過濾并定容到50 ml容量瓶中，在723A型分光光度計分別測定663和645 nm波長下的吸光度。

2 結果與分析

2．1 不同濃度Cu2+對“鄭巨1號”葡萄試管苗株高、生根數和葉片數的影響 與空白對照組比較，5和10 mg/L Cu2+處理組在株高、生根數目和葉片數3個方面差異不顯著，而20和40 mg/L組差異極顯著(P＜0．01)，尤其是40 mg/L濃度組，植株生長矮小，葉片數少且面積小，葉片邊緣也變淺變黃，甚至出現明顯黃褐斑且邊緣卷曲;高濃度Cu2+對試管苗根系的生長影響最明顯，其特點是生根數少而短，側根少，根基部出現團塊狀松散白色或淺紅色愈傷組織，根脆性大且易與植株脫離。

2．2 不同濃度Cu2+對“鄭巨1號”葡萄試管苗葉綠素含量的影響 由表1可知，5 mg/L Cu2+處理組葉綠素a和b及總色素的含量與空白對照組大體一致，隨著Cu2+濃度的升高，3個參數的數值逐步降低。

表1 不同濃度Cu2+對“鄭巨1號”葡萄試管苗生長的影響

3 討論

葡萄是我國的主要水果之一，針對葡萄抗性的研究主要集中在抗病蟲害尤其是抗病毒的領域，利用組織培養方法進行葡萄脫毒快繁可提高果品的品質;有關生境脅迫對葡萄生長影響的研究較少［4］。該試驗通過觀測不同濃度的Cu2+處理對“鄭巨1號”葡萄試管苗幼苗生長指標和生理指標的影響，發現在5 mg/L Cu2+脅迫處理下試管苗各項生長指標與對照組相比無明顯差異，進一步證明Cu2+作為植物生長必需的微量元素，對維持植物正常的新陳代謝具有重要意義。但當Cu2+濃度升高后，過量的Cu2+進入植株可損傷植物細胞膜以及細胞的內膜系統，影響植物細胞器的結構和功能，進而影響到植物的光合作用及新陳代謝等正常的生理代謝［5］。

通過分析試管苗生長的各項指標可以看出，當Cu2+濃度高于10 mg/L時，各項參數均下降，除污染的試管苗外，各組試管苗無死亡現象，但40 mg/L組試管苗在14 d左右停止生長，形成“小老苗”現象，葉片少且與空白對照組比較面積明顯變小，植株部分褐化，生根數目少且短，根基部形成塊狀的松軟愈傷組織，根脆性大，非常容易與植株分離，10 mg/L濃度組和20 mg/L濃度組也出現上述現象，但癥狀相對較輕。Cu2+對植株的危害首先出現在根部且抑制作用明顯，可能是由于Cu2+首先被根吸收，這與管虹［6］的試驗結果相似，但從Cu2+對試管苗生長的影響看，各項指標包括對葉綠素含量的影響均優于其結果，原因可能與選取的試材及培養的條件有關，該試驗采用的“鄭巨1號”葡萄抗性和適應性較強，試驗時的光照強度大、光照時間長。根部大量松散愈傷組織的出現未見于以前的研究，這可能是受到銅傷害時植物的應激性保護機制。

高濃度的Cu2+可阻礙植物細胞正常的生長代謝，這主要是通過損傷細胞器的膜系統(包括葉綠體和內質網等)、擾亂植物體內的離子穩態、改變DNA的復制和轉錄過程等機制完成的。隨著現代化工農業的發展，大量的Cu2+以不同的形式進入生態環境，進而影響人體健康;而葡萄作為銅制劑使用最多的植物之一，葡萄園區表層土的銅含量遠遠高于其他耕作區，因此，研究Cu2+對葡萄苗生長的影響對于指導葡萄的種植以及在葡萄園區合理使用銅制劑具有指導意義。

［1］隆旺夫．銅制劑在果樹上的使用［J］．柑桔與亞熱帶果樹信息，2004(4):41．

［2］張鐵錚，劉樹慶，楊志新．張家口葡萄產區土壤中微量元素空間變異性及對葡萄品質影響［J］．北方園藝，2010(4):15－19．

［3］郭修武，李坤，郭印山，等．不同種植年限葡萄園根區土壤養分變化及對再植葡萄生長的影響［J］．中國生態農業學報，2010(3):477－481．

［4］趙秀梅，張劍俠，王躍進．葡萄組培苗耐鹽性研究［J］．果樹學報，2005，22(3):202 －206，304．

［5］常紅巖，孫百曄，劉春生．植物銅素毒害研究進展［J］．山東農業大學學報:自然科學版，2000，31(2):227 －230．

［6］管虹．銅離子對葡萄試管苗的毒害機理研究［J］．現代農業科技，2009(21):61 －62．