汞脅迫對向日葵種子萌發和幼苗可溶性蛋白含量的影響

劉飛+曾小飚

摘 要：該試驗研究了汞脅迫對向日葵種子萌發及幼苗可溶性蛋白含量的影響，以期為生態毒理學提供基礎資料。結果表明：汞脅迫濃度低于10mg/L時，對向日葵種子的萌發具有一定的促進作用，脅迫濃度超過10mg/L后，則會抑制種子的萌發；在0～25mg/L濃度范圍內，隨著汞脅迫濃度的升高，可溶性蛋白含量總體呈上升的趨勢。

關鍵詞：汞脅迫；向日葵；種子萌發；可溶性蛋白

中圖分類號 S727.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）21-0023-02

隨著工農業的發展，土壤重金屬污染日益嚴重，由于其具有累積性、隱蔽性、單向性和難治理等特點[1-2]，如何進行重金屬污染土壤的修復成為了當今農業和生態環境面臨的一個重要課題[3]。汞是一種毒性很強的環境污染物，其化合物具有一定的神經毒性，經過食物鏈富集后會對生物造成特別嚴重的影響，對人類造成危害[4]。不同重金屬對植物的毒性不同，有關汞污染對向日葵（Helianthus annuus L.）生長的影響目前還未見研究報道。為此，筆者研究了汞脅迫對向日葵種子萌發及其幼苗可溶性蛋白含量的影響，以期為生態毒理學提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 向日葵種子為“金星1號”。

1.2 試驗設計

1.2.1 汞脅迫對向日葵種子萌發的影響 挑選籽粒飽滿的向日葵種子分為10組，每組100顆，分別用含Hg濃度為0、0.5、1、2、5、10、25、50、100、150（mg/L）的溶液浸泡5h后置于在28℃恒溫培養箱萌發，適時澆灌相應濃度的Hg2+溶液保持種子濕潤，每天記錄發芽數。

1.2.2 汞脅迫對向日葵幼苗可溶性蛋白質的影響 篩選籽粒飽滿的向日葵種子進行萌發，將萌發一致的種子挑選出來，移植到裝有礫石的塑料一次性杯中，自然條件下培養，幼苗生長2d后改用Hoagland 培養液澆灌。預培養21d后，選出長勢一致的幼苗，分成7組，分別用不同濃度（0mg/L、0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L、10mg/L、25mg/L）的Hg2+脅迫處理，于脅迫處理后的第9天、第12天、第15天取莖、葉片進行可溶性蛋白含量的測定（考馬斯亮藍法[5]）。實驗設3個重復。

2 結果與分析

2.1 汞脅迫對向日葵種子萌發的影響 由圖1可知，汞脅迫濃度為2～25mg/L處理時發芽率均高于對照組，10mg/L處理發芽率最高，而脅迫濃度高于25mg/L后發芽率均低于對照組，表明低濃度汞脅迫處理對向日葵種子萌發有促進作用，而高濃度脅迫處理下對其有抑制作用，且濃度越高，抑制作用越明顯。

發芽勢是反映種子生命力的指標。由圖2可知，當汞脅迫濃度低于10mg/L時，向日葵種子發芽勢比對照組有一定程度的提高，10mg/L發芽勢最高，而高于10mg/L后，發芽勢逐漸下降，表明較低濃度汞脅迫對向日葵種子活力有一定的促進作用，高濃度則會抑制種子活力，且濃度越高，抑制越明顯。

發芽指數能反映種子的發芽能力及活力。由圖3可知，隨著汞脅迫濃度的升高，發芽指數呈現先上升后下降的趨勢，脅迫濃度為10mg/L時，發芽指數達最高值，表明低濃度汞脅迫對向日葵種子發芽能力有一定的促進作用，高濃度則會抑制種子發芽，且濃度越高，抑制越明顯。

2.2 汞脅迫對向日葵幼苗可溶性蛋白含量的影響 逆境會影響植物的生長發育，這可以通過可溶性蛋白含量的變化表現出來，植物細胞的滲透勢調節和它有著重要關系[6]。由圖4、5可知，隨著汞脅迫濃度逐漸升高，向日葵莖、葉可溶性蛋白含量總體上均呈上升的趨勢。其原因可能是隨著汞離子濃度不斷增加，植物體感受到外界的毒害，植物體開啟了保護自身生命活動的調節機制，體內開始誘導產生大量的防御物質，而這些防御物質大多數屬于各種蛋白質類，從而增加了體內可溶性蛋白原始含量[7]。由圖4還可看出，汞脅迫處理9d、12d時莖內可溶性蛋白含量差異不顯著，但處理15d后含量明顯上升，估計是脅迫時間長以后莖內通過大量合成蛋白質以調節滲透壓來適應逆境。由圖5可知，汞脅迫第9～12d葉內蛋白質含量明顯減少，且第12天葉中蛋白質含量在各個濃度變化不是很明顯，但到第15天植株整體上又呈現出上升的趨勢，原因值得探索。

3 討論

有研究表明，低濃度重金屬離子可以促進向日葵種子萌發有關的脂肪酶、淀粉酶、蛋白酶，促進種子的呼吸速率，加快種子的萌發[8]。本試驗中，汞濃度低于10mL/L時，對向日葵種子的發芽率、發芽勢和發芽指數均有一定的促進作用，而高于10mL/L時，均表現出一定的抑制作用。有研究認為，重金屬對植物種子萌發和幼苗生長的影響有較低濃度促進效應和高濃度抑制效應[9-10]，本試驗結果與前人一致。

植物體內存在對抗外界不良環境的防御性機制。本試驗中，隨著汞脅迫濃度的升高，向日葵體內可溶性蛋白含量呈現出逐漸升高的趨勢。這是因為汞脅迫可以刺激向日葵體內開啟自我防御機制，增加蛋白質合成，從而降低重金屬的毒害作用，提高在逆境中的生存能力。但過高濃度脅迫也會使植物體內蛋白代謝出現阻礙，植株體內滲透壓平衡被破壞，影響生長發育。

本試驗僅初步探究了重金屬汞脅迫對向日葵種子萌發和幼苗可溶性蛋白含量的影響。重金屬對植物的影響具有復雜性和多樣性，要綜合多個指標分析才能探清重金屬毒害植株的機理或途徑，這有待下一步的探討或研究。

參考文獻

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[10]張震，徐麗，楊潔，等.重金屬脅迫對高羊茅種子萌發的影響[J].農業資源與環境科學，2008，24（4）：386-389. （責編：張宏民）endprint