銅尾礦礦砂含量對紫花苜蓿幼苗生理生化指標的影響

摘 要：采用盆栽試驗法，研究不同含量銅尾礦礦砂對紫花苜蓿（Medicago sativa L.）幼苗生理生化指標的影響。研究結果顯示Cu脅迫下紫花苜蓿生長受到抑制，膜脂過氧化程度高，但其抗氧化系統一定程度清除了植物體內的自由基，提高植物對Cu耐性，紫花苜蓿可用于修復Cu污染環境。

關鍵詞：紫花苜蓿；銅（Cu）尾礦礦砂；生長指標；生理生化指標

中圖分類號：S-3 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171132015

豆科植物紫花苜蓿（Medicago sativa L.），耐低溫、干旱與鹽堿，是1種優良的綠肥及牧草種質資源。本研究以紫花苜蓿幼苗為材料，通過盆栽試驗，研究不同含量Cu尾礦礦砂對紫花苜蓿光合色素含量及抗氧化生理生化指標的影響，為利用紫花苜蓿進行Cu污染環境的修復和提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 材料

供試紫花苜蓿種子購于江蘇省沭陽種苗市場。供試的Cu尾礦礦砂取自于江西省德興銅尾礦礦壩，園土取自江西財經大學麥廬校區。

1.2 方法

1.2.1 幼苗培育及處理方法

采用Han等[1]的方法培養黃花苜蓿幼苗。選擇株高約10cm生長一致的幼苗栽植于直徑15cm高10cm的塑料盆中。根據Cu尾礦礦砂在栽培基質中的含量（體積比），設置5個Cu尾礦礦砂水平，分別為：0%（CK）、25%、50%、75%和100%。每處理3盆，每盆視為1次重復，共15盆，每盆栽植5株幼苗。自然光照條件下培養，補充適量水分。30 d后將幼苗取出，沖洗干凈，吸干表面水分后用于測定各項指標。

1.2.2 指標測定方法

分別取各處理紫花苜蓿幼苗相同部分葉片測定光合色素含量[2]，取相同部位鮮樣采用測定超氧化歧化酶（SOD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性[2]、抗壞血酸（AsA）含量[3]、谷胱甘肽（GSH）含量[4]。各生理生化指標的測定均為3次重復。

1.2 數據計算和統計分析

應用Excel 2007和SPSS 13.0統計分析軟件對數據進行統計和方差分析，并采用鄧肯氏新復極差法對實驗數據進行差異顯著性分析。

2 結果和分析

2.1 對葉綠素含量的影響

由表1可知，紫花苜蓿幼苗葉片光合色素含量在50%處理下與CK含量無顯著差別，其他處理含量與CK有顯著差異。75%處理下，紫花苜蓿Chla、Chlb和Cxc含量最低，分別較CK顯著降低了37.01%、38.81%、37.84%，幼苗生長受到抑制。

2.2 對SOD及CAT活性的影響

由表2可以看出幼苗各處理地上部SOD活性與CK差異不顯著，在75%處理下最低，較CK降低了5.81%，100%處理下最高，較CK增加了10.48%；幼苗地下部酶活性均低于CK，75%處理下最低。

幼苗地上部地下部CAT活性均在50%處理下最高，分別較CK上升11.91%、4.74%。100%處理下，幼苗CAT活性最低，分別較CK降低了12.58%、61.64% （ P<0.05）。

2.3 對谷胱甘肽和和抗壞血酸含量的影響

從表3可以看出，各處理幼苗地上部GSH含量呈上升趨勢，地下部GSH含量呈先下降后上升趨勢，100%處理下幼苗GSH含量最高，地上部和地下部分別較CK顯著增加了19.57%、5.71%。幼苗AsA呈先上升后下降趨勢。紫花苜蓿幼苗地上和地下部AsA含量在25%處理下較CK顯著增加了6.81%、15.89%，地上部除25%處理下AsA較CK增加，其他處理均低于CK，50%處理下最低，較CK降低6.19%，而地下部都高于CK。

3 討論和結論

光合色素是反映植物對環境脅迫狀況的重要生理指標[5]。紫花苜蓿葉片光合色素含量除50%處理外其他處理均顯著低于CK。75%處理下值最低，分別較CK降低了37.01%、38.81%、37.84%，說明該處理下幼苗光合作用水平降低，生長受到抑制。100%處理下光合色素含量較其他處理有所增加，但仍低于CK，可能是因為紫花苜蓿幼苗對Cu尾礦砂環境產生了抗性，生長有所適應。

逆境脅迫下植物會啟動自身的抗氧化酶系統來維持活性氧的代謝平衡、保護細胞膜，使植物能夠抵御逆境脅迫傷害[6]。本研究中，紫花苜蓿幼苗地上部SOD酶隨Cu含量的增加呈上升再下降的趨勢，在75%處理下最低，100%處理最高為CK的1.10倍，地下部SOD酶隨Cu含量的增加而增加，但均低于CK。CAT酶整體呈先上升后下降的趨勢，50%處理下活性最強，地上部地下部分別為CK的1.12、1.05倍。植物SOD和CAT活性達到最大之后降低，可能是活性氧的積累和細胞膜脂過氧化的程度超出了抗氧化酶的清除水平，細胞膜受到迫害，植物受到毒害。AsA和GSH是植物體內常見的抗氧化物，可以清除活性氧，降低逆境脅迫下植物受傷害的程度[8]。紫花苜蓿AsA含量呈先上升后下降的趨勢，25%處理下AsA含量最高，在高濃度Cu尾礦砂處理下含量降低。25%～100%GSH含量呈上升趨勢，100%處理下地上部和地下部分別為對照的1.20、1.06倍。說明GSH在紫花苜蓿抗氧化方面有重要作用。

在Cu脅迫下紫花苜蓿產生大量的活性氧自由基，膜脂過氧化程度高，生長受到迫害。而植物體內的多種抗氧化系統一定程度上能夠清除自由基，對提高植物的抗逆性起著重要作用。本試驗結果表明，紫花苜蓿能適應Cu尾礦砂生長，耐性高。

參考文獻

[1] Han Y L，Huang S Z，Yuan H Y，et a1.Effect of Pb and Zn combined stress on the growth and elements accumulation of two different ecotype species of Iris L.in artificial contaminated soils[J].Fresenius Environmental Bulletin，2013，22（5）：1548-1555.

[2]李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京：高等教育出版社，2006：134-168.

[3] Kampeenkelk，Van Montagu M，Inzi D.Extractionand determination of ascorbate and dehydreaseorbate from plant tissue[J].Analytical Biochemistry，1995，225（1）：165-167.

[4] Ma F W，Cheng L L.The sun—exposed peel of apple fruit has higher xanthophyll cycle-dependent thermal dissipation and antioxidants of the ascorbate-glutathione pathway than the shade peel[J].Plant Science，2003，165（4）：819-827.

[5]龔雙姣，馬陶武，李菁，等.鎘脅迫下三種蘚類植物的細胞傷害及光合色素含量的變化[J].應用生態學報，2010（10）： 2671-2676.

[6]韓玉林.鉛與鹽脅迫對鹽鳶尾生長及生理抗性的影響，西北植物學報，2008，28（8）：1649-1653.

作者簡介： 許敏（1989-） ，女，江蘇泰州人，碩士研究生，江蘇農牧科技職業學院教師。endprint