Cu2+濃度對大豆幼苗的脅迫作用

鳳 琦

（東北林業大學生命科學學院，黑龍江 哈爾濱 150040）

過量的重金屬會抑制種子的萌發和幼苗的生長，使抗氧化酶系統和膜系統受損，誘發染色體畸變，嚴重時還會導致植物死亡。因此，研究不同種類，不同濃度的重金屬離子對作物生長，結實等方面的影響有著極為重要的意義。銅（Cu）既是植物生長發育所必需的微量元素，又是污染環境的重金屬元素，當土壤中Cu2+濃度超過一定值時，會對細胞形成較大的毒害，影響植物的生長和發育。

1 Cu2+對大豆幼苗生長發育的影響

大豆幼苗從土壤中吸收營養物質，水分等維持生命活動主要是依靠根系的吸收作用，不難理解，受銅離子最先損傷大豆的根系，吸收的物質通過根系進一步向地上部分轉移，造成了大豆地上部分植株的損傷。首先體現在外觀上，主要表現為葉片變小，皺縮，萎蔫，并且呈現暗綠色。莖桿變脆變干，變細，易折斷。其次，這種損傷還更為內在的體現在大豆幼苗的各項生理生化指標上。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

大豆（學名 Glycine max（Linn.） Merr.）通稱黃豆。豆科大豆屬一年生草本植物。

2.2 不同濃度Cu2+處理大豆幼苗的方法

用CuSO4·5H2O和蒸餾水分別配置濃度梯度為0、30、100、200、300、400 mg/kg 的 Cu2+水溶液，分別澆灌長勢相近的大豆幼苗，每個濃度都澆灌三盆大豆幼苗，作為對照，其中直接用蒸餾水澆灌的為空白對照。一共澆灌18盆大豆幼苗。連續處理7天，觀察結果。

2.3 生理指標的測定

（1）用蒽酮法測定不同Cu2+處理后的植株葉片的可溶性糖含量，在620 nm波長下比色，測各管溶液的光密度值（OD）繪制標準曲線，從標準曲線中獲得實驗組中可溶性還原糖含量的梯度變化。

（2）用茚三酮顯色法測定處理后的葉片中脯氨酸含量，繪制脯氨酸標準曲線，通過所做的標準曲線以及測量出的實驗組數據，準確測定出不同Cu2+處理后的植株葉片的脯氨酸含量。

（3）用毫米尺測量每個處理濃度下的株高，根長，觀察植株的外觀變化并記錄。

3 結果與分析

3.1 Cu2+濃度脅迫對大豆幼苗外觀的影響

隨著實驗的進行，對照組正常生長，用Cu2+溶液澆灌的幼苗隨Cu2+濃度的升高以及天數的遞增，依次變得矮小，葉片萎蔫，葉片顏色也由正常的青綠色變成墨綠色，并且變脆。莖桿變細，干枯。其中用400 mg/kg Cu2+濃度溶液處理的實驗組幾乎沒有葉片生長，整株枯萎。

3.2 Cu2+濃度脅迫對大豆葉片可溶性糖含量的影響

實驗測得的可溶性糖與Cu2+濃度的關系，在一定的濃度范圍內，隨著澆灌溶液Cu2+濃度的升高而增加，當澆灌溶液Cu2+濃度達到200 mg/kg時幾乎到達最大值，當Cu2+濃度為0.000301/100g鮮重，當Cu2+濃度為300 mg/kg時大豆葉片可溶性糖含量幾乎與200 mg/kg的實驗組持平，為0.000302/100g鮮重。有文獻表示，在逆境脅迫，尤其是重金屬脅迫條件下，植物細胞會主動積累一些可溶性溶質，如可溶性糖，可溶性蛋白等，降低細胞內滲透勢，以保證水分的正常供應，細胞正常生理生化功能的執行。可溶性糖作為滲透調節物質來調節細胞內外滲透壓，維持一定的滲透壓平衡。

4 結語

大豆對Cu2+的耐受性體現了其對重金屬逆境脅迫的適應性，為了阻止或者降低重金屬對植株生長的影響，大豆幼苗從外觀上發生了極大的改變。與此同時，隨之而來產生的一系列生理生化指標都做出了相應的適應性改變。比如，組織細胞中可溶性糖的增多，脯氨酸含量的增加等，這些都是植物應對逆境做出的防御性變化，但是其機制是很復雜的，目前，植物的重金屬耐受性機理都尚未明確，需要進一步的研究證實。我相信，植物對于逆境的適應性變化以及生理生化改變相關的機理及機制的研究必將對未來植物種植，生產，研究大有裨益。