水楊酸對鋅脅迫下不同階段茴香植株生長及鋅吸收累積的影響

王俞丹，黃七強，王丹，王金明，肖艷輝

（韶關學院英東農業科學與工程學院，廣東韶關512005）

水楊酸對鋅脅迫下不同階段茴香植株生長及鋅吸收累積的影響

王俞丹，黃七強，王丹，王金明，肖艷輝*

（韶關學院英東農業科學與工程學院，廣東韶關512005）

摘要：以內蒙古小茴香為試驗材料，采用營養液培養方式，研究了10 mg/L鋅濃度下，不同水楊酸濃度（100 μmol/L，200 μmol/L）處理對茴香植株株高、生物量、地上部和根系鋅含量的影響.結果表明：鋅脅迫下，水楊酸處理不利于茴香植株株高的生長，且高濃度水楊酸對株高生長的抑制較大；高濃度水楊酸處理能顯著降低茴香植株的生物量累積，但可提高茴香植株的根冠比；200 μmol/L水楊酸處理能顯著促進茴香植株對鋅的吸收累積；水楊酸處理在茴香不同階段對鋅的吸收累積的影響不同；水楊酸處理后，不利于鋅在茴香植株體內的遷移.

關鍵詞：茴香；水楊酸；不同生長階段；生長；鋅含量

Zn是植物生長發育必需的微量元素，缺少Zn，植物便不能正常生長；但當土壤中Zn含量過高時，植物體則會積累過量的Zn，從而影響植物正常生長、光合和呼吸作用，從而導致植物減產，嚴重時造成絕收.污染土壤中的Zn通過在土壤—糧食—人和土壤—蔬菜—人食物鏈中的積累、遷移和傳遞，最終會給人體健康帶來嚴重的危害，因此如何緩解過量鋅對植物生長的抑制作用及提高植物修復重金屬污染土壤的效率，成為科研人員高度關注的問題之一.水楊酸（SA）作為一種信號分子，能緩解重金屬引起的氧化毒害.水楊酸對重金屬鎘［1-2］、鉛［3］、鉻［4］、鋅［5］等的脅迫均具有一定的緩解作用.但植物不同的生長階段，水楊酸對植物吸收累積重金屬如何，是隨著植物生物量的增加，植物吸收累積重金屬也隨之增加，還是植物生長前期對重金屬的吸收累積較多，而到了生長后期對重金屬的吸收累積減少，這均需要進一步研究.因此，本試驗以內蒙古小茴香為材料，采用營養液培養的方式，研究了不同濃度水楊酸處理對鋅脅迫下茴香植株不同生長階段的株高、生物量及鋅含量的變化，探討了水楊酸對鋅脅迫下不同階段茴香植株生長及鋅吸收積累的影響，從而為水楊酸緩解植物鋅毒害方面的研究和水楊酸合理地應用于芳香植物修復鋅污染土壤方面的研究提供參考.

1材料和方法

1.1試驗材料

以內蒙古小茴香（Foeniculum vulgare Mill.）為試驗材料.茴香種子來源為中國茴香產區之一的內蒙古托克托縣，種子生產時間為2015年.

1.2實驗方法

1.2.1實驗設計

2015年10月10日將種子浸泡5 h后進行催芽.2015年10月14日于韶關學院塑料大棚中進行播種育苗.采用河沙作為育苗基質，選取大小均勻、飽滿、已經發芽的茴香種子播于育苗盤中，為防止水分蒸發，育苗盤上覆蓋一層干草，每天進行澆水.11月8日，待茴香長至兩葉一心時，選擇生長健壯、大小一致、無病蟲害的植株移栽于水培箱（霍格蘭培養液，培養液30 L）的定植板上，每個水培箱培養24株茴香，確保茴香根系完全浸沒在營養液中.培養茴香植株期間，使用空氣壓縮泵進行不間斷供氧.每個培養箱均安裝2個通氣砂頭，以保證增氧均勻.茴香幼苗移栽初期，使用1/2劑量的培養液培養，緩苗一段時間后，觀察茴香的生長狀況（植株黃化程度等）.12月2號換成全劑量營養液進行培養，并開始進行鋅和水楊酸處理.鋅處理（以ZnSO4形式加入）濃度為10 mg/L，水楊酸（SA）處理濃度分別為0 μmol/L（CK）、100 μmol/L、200 μmol/L，處理代號分別為Zn+SA0、Zn+SA100、Zn+SA200，共設3次重復.處理后，每隔4天進行一次取樣，并測定茴香植株株高、生物量及鋅含量，共連續取樣5次.

1.2.2指標的測定與方法

每個處理分別隨機取樣15株，分別測定茴香株高，并取其平均值.每個處理分別隨機取5株，將根系用蒸餾水洗凈后，將地上部和根部分開，105℃烘15 min，80℃烘至恒重后，將地上部和根部烘干樣品稱重，并計算根冠比（地下部干重與地上部干重之比）.將烘干樣品粉碎、過2 mm篩后，將其裝于密封袋中保存，用于測定鋅含量.

植株鋅含量測定的前處理：準確稱取粉碎過篩的樣品0.200 0 g，將其放入小燒杯中，加10 mL硝酸：高氯酸=4：1，消化管上方加一小漏斗，過夜.次日，將消化管放到電熱板上加熱消化，一直消化到樣品為無色或淡黃色透明液體，并剩余2 mL左右時取下并冷卻，然后定容至50 mL容量瓶中用于測定鋅含量.鋅含量的測定用原子吸收分光光度計（型號：AA700 0，島津）.Zn測定儀器參數為：波長213.9 nm；狹縫寬為0.7 nm；工作燈電流為3 mA；預熱燈電流為2 mA；負高壓為300 V；燃氣流量為1.0 L/ min；燃燒器高度為6.0 mm；燃燒器位置為4.0 mm.遷移系數是植物地上部和根部重金屬含量的比值.

1.2.3數據分析

所得數據采用SPSS軟件包進行方差分析，用Duncan’s新復極差法進行平均數的顯著檢驗.

2結果與分析

2.1不同濃度水楊酸對鋅脅迫下不同階段茴香植株株高的影響

表1　不同濃度水楊酸對鋅脅迫下不同階段茴香植株株高的比較

從表1可以看出，5次取樣表現為添加水楊酸處理比對照的株高均有所下降（Zn+SA100處理除外），但下降程度不同.鋅脅迫下，200 μmol/L水楊酸處理均比100 μmol/L水楊酸處理的株高下降幅度大，且隨著取樣時間推移，茴香植株株高降低幅度越大.因此，鋅脅迫下，水楊酸處理不利于茴香植株株高生長，且高濃度水楊酸對株高生長的抑制作用較大.隨著時間的推移，抑制作用更加顯著.

2.2不同濃度水楊酸對鋅脅迫下不同階段茴香植株生物量的影響

不同濃度水物酸對鋅脅迫下不同階段茴香植株生物量的比較見表2.從表2可以看出，鋅脅迫下，水楊酸處理降低了茴香植株地上部干重，200 μmol/L水楊酸處理均比100 μmol/L水楊酸處理的地上部干重降低幅度大，且除了第1次取樣外，其余4次取樣的200 μmol/L水楊酸處理的地上部干重均顯著低于對照和100 μmol/L水楊酸處理；鋅脅迫下，水楊酸處理后，僅第5次取樣的Zn+SA200處理顯著低于對照和Zn+SA100，其余4次取樣各處理的根系干重差異均不顯著；全株干重除了第1次取樣各處理之間差異不顯著外，其余4次取樣的Zn+SA200處理均顯著低于對照和Zn+SA100；除了第1次取樣外，其余4次取樣的Zn+SA200處理的根冠比均顯著高于對照和Zn+SA100.因此，高濃度水楊酸處理能顯著降低茴香植株的生物量累積，但提高了茴香植株的根冠比.

表2　不同濃度水楊酸對鋅脅迫下不同階段茴香植株生物量的比較

2.3不同濃度水楊酸對鋅脅迫下不同階段茴香植株Zn含量的影響

鋅脅迫下，水楊酸處理能明顯影響茴香植株對鋅的吸收和累積如表3所示.鋅脅迫下，5次取樣的100 μmol/L水楊酸處理地上部鋅含量均顯著低于對照和200 μmol/L水楊酸處理，而200 μmol/L水楊酸處理與對照相比，僅第3次和第4次取樣的200 μmol/L水楊酸處理地上部鋅含量顯著高于對照，其余3次取樣均差異不顯著或顯著低于對照.鋅脅迫下，5次取樣的200 μmol/L水楊酸處理的根系鋅含量均顯著高于100 μmol/L水楊酸處理和對照，但100 μmol/L水楊酸處理和對照的根系鋅含量差異不顯著.此外，隨著取樣時間推移，水楊酸處理后茴香植株對鋅的吸收累積與對照相比有明顯差異，對照對鋅的吸收基本呈增加趨勢，而水楊酸處理后，地上部對鋅的吸收累積在第5次取樣時有明顯下降；第2次取樣的根部鋅含量比第1次取樣明顯降低，從第3次取樣開始，對照的根系鋅含量變化不顯著，而水楊酸處理的根系鋅含量均呈下降趨勢.5次取樣中，均以對照的遷移系數最高，且以第2次取樣的遷移系數高于其余4次取樣.

因此，鋅脅迫下200 μmol/L水楊酸處理能顯著促進茴香植株對鋅的吸收累積，隨著時間的推移，促進作用呈現先增強后減弱趨勢；水楊酸處理后，不利于鋅在茴香植株體內的遷移.

表3　不同濃度水楊酸對鋅脅迫下不同階段茴香植株Zn含量的比較

3結論

研究表明，0.25～0.50 mg/L SA能提高鉻脅迫下綠豆幼苗的株高和鮮質量［4］；SA能緩解鋅脅迫對小麥幼苗生長的抑制作用［5］；夏瑾華等人認為，水楊酸對鉛脅迫下小白菜的生長存在著“低促高抑”效應，當SA濃度達到一定濃度，不但不能緩解重金屬的毒害，還會加深毒害［6］.本實驗結果表明，前3次取樣的100 μmol/L水楊酸處理比對照和200 μmol/L水楊酸處理的生物量略增加，但并未達到顯著水平；水楊酸處理并不能顯著緩解鋅脅迫對茴香植株株高的抑制，且水楊酸濃度越高對茴香株高生長的抑制作用較大，隨著時間的推移，抑制作用更加顯著.此外，200 μmol/L水楊酸處理顯著降低了茴香植株的生物量累積，但能提高茴香植株的根冠比，這與夏瑾華［6］等人的研究結果基本相似.

本研究結果還表明，鋅脅迫下，200 μmol/L水楊酸處理能顯著促進茴香植株對鋅的吸收累積.但隨著時間的推移，并非茴香植株對鋅的吸收累積越多，而是在第4次取樣時植株對鋅的吸收累積較多一些.這對于利用茴香植株來修復鋅污染土壤時，適當施用一定濃度的水楊酸和適時收獲修復植物，從而提高修復效率提供了一定的參考.此外，鋅在茴香植株地上部和根部的高累積，會抑制植物正常的生理生化代謝和對其他礦質離子的吸收，這可能是造成茴香植株株高生長和生物量累積受到抑制的主要原因.

遷移系數體現植物從根部向地上部運輸重金屬的能力，也能反映出Zn在植物內的分布情況［7］.本實驗結果發現，鋅脅迫下，水楊酸處理降低鋅的遷移系數.

參考文獻：

［1］池春玉.噴施水楊酸緩解鎘對黑麥草毒害作用的研究［J］.中國農學通報，2012，28（19）：39-41.

［2］陳珍，江景勇.水楊酸對花椰菜幼苗鎘脅迫的緩解作用［J］.浙江農業科學，2009（3）：566-569.

［3］李紅俠，韓雪飛.水楊酸對鉛脅迫下玉米幼苗生理特性的影響［J］.滁州學院學報，2011，13（5）：60-62.

［4］張小梅，王智鑫，李廣錄.水楊酸對鉻脅迫下綠豆幼苗生長抑制的緩解效應［J］.河南農業科學，2012，41（11）：52-54.

［5］常云霞，王紅星，陳龍.水楊酸對鋅脅迫下小麥幼苗生長抑制的緩解效應［J］.西北植物學報，2011，31（10）：2052-2056.

［6］夏瑾華，葉利民，俞曉鳳.水楊酸對小白菜抗鉛脅迫的誘導［J］.亞熱帶植物科學，2012，41（1）：36-38.

［7］李玉雙，孫麗娜，孫鐵珩，等.超富集植物葉用紅菾菜（Betavulgaris var.cicla L.）及其對Cd的富集特征［J］.農業環境科學學報，2007，26（4）：l386-1389.

（責任編輯：邵曉軍）

中圖分類號：Q945.78

文獻標識碼：A

文章編號：1007-5348（2016）04-0042-05

［收稿日期］2016-03-02 ［基金項目］廣東省攀登計劃項目.

［作者簡介］王俞丹（1995-），女，河南禹州人，韶關學院英東農業科學與工程學院學生；研究方向：芳香植物栽培與生理.*通訊作者.

Effects of Salicylicacid on Fennel（Foeniculum vulgareMill.）Plant Growth and Zinc Uptake and Accumulation at Different Stages Under Zinc Stress

WANG Yu-dan，HUANG Qi-qiang，WANG Dan，WANG Jin-ming，XIAOYan-hui
（YingdongCollegeofAgricultural ScienceandEngineering，ShaoguanUniversity，Shaoguan512005，Guangdong，China）

Abstract:In this paper，effects of different concentration of salicylic acid（100 μmol/L，100 μmol/L）on biomass，plant height，zinc content of Fennel plant were studied at 10 mg/L Zn concentration using hydroponics method.Theresults showedthat salicylic acidtreatment isn’t conducivetotheheight of Fennel plant.Salicylic acid at highconcentrationinhibited theheight of plant,and significantly reduced biomass accumulationof Fennel plant，butitcanimprovetheroot-shootratioofFennel plantunderZinc stress.Salicylic acidconcentrationat200μmol/L can significantly promotes Zinc uptake and accumulation in Fennel plant，however，the effects of salicylic acid treatment on zinc uptake and accumulation at different stages was different，and salicylic acid treatment was unfavorableforZinc tobetransferredfromroottoshoot.

Key words:Fennel；salicylic acid；differentgrowthstage；growth；Zinc content