1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體對油菜幼苗生長的影響分析

宋煥鴿 曹小勇 夏冬輝

摘 要 采用Hogland營養液水培法，研究了不同濃度1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體（HM）對油菜幼苗生長和部分生理生化指標的影響。隨著HM濃度的增大，油菜幼苗根長、莖長均呈現出“低促高抑”的現象;根部SOD活性受到抑制而持續下降，根部CAT、POD活性和葉片的SOD、CAT和POD活性先上升后下降，根部、葉片中丙二醛含量持續增加。結果表明，低濃度下HM對油菜幼苗生長發育會產生一定的促進作用，而高濃度下HM通過氧化脅迫對油菜幼苗的生長發育會產生毒害作用。

關鍵詞 離子液體;油菜;幼苗生長;氧化脅迫

中圖分類號：TQ645 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.32.069

離子液體是由有機陽離子和無機或有機陰離子構成的低熔點鹽，在室溫時呈液態具有蒸汽壓低、不易燃、導電性強、性質穩定等特點，被認為是替代傳統有機溶劑的綠色溶劑[1]。但近年來生態毒性試驗研究表明，離子液體對藻類、微生物、動物、高等植物的生長發育有不同程度的毒性[2-4]。本實驗選用油菜為試驗材料，采用Hogland營養液水培法，研究1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離子液體（[HMIM][BF4]，HM）在不同濃度下對油菜幼苗生長、抗氧化酶活性和丙二醛含量的影響，以期為離子液體對農作物生長發育的影響提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

油菜品種為甘藍型油菜秦優10號，購自陜西榮華雜交油菜種子有限公司。1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽購自上海成捷化學有限公司，以Hogland培養液為溶劑，配制成一系列不同HM濃度的處理液備用。

1.2 幼苗培養

選取籽粒飽滿、大小均一的油菜種子，用5%的NaC1O溶液表面消毒10 min，蒸餾水沖洗干凈后用濕潤的脫脂紗布包裹好置于玻璃培養皿中，25 ℃下暗處催芽48 h。各取露白一致的油菜種子50顆，均勻鋪于裹有一層脫脂紗布的不銹鋼細網上，并懸掛于盛有250 mL不同HM濃度[0 mmol·L-1（CK）、0.1 mmol·L-1、0.2 mmol·L-1、0.4 mmol·L-1、0.8 mmol·L-1、1.6 mmol·L-1]處理液的500 mL燒杯中，使種子剛好浸入處理液，置于恒溫光照培養箱中培養5 d，每天光照16 h，光照/黑暗溫度為25 ℃/20 ℃，光強為4 500 lx。每個濃度重復3次。

1.3 指標測試

取不同HM濃度處理液培養5 d的油菜幼苗各20株，用直尺分別測量幼苗根長、莖長。參照Xue等[5]的方法測定油菜幼苗根、葉中的超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性和丙二醛含量。實驗數據均采用平均值±標準誤差形式表示，并用SPSS 19.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 HM對油菜幼苗生長形態的影響

從圖1可以看出，經過5 d培養，不同濃度HM處理的油菜幼苗生長形態存在一定的差異，且呈現出“低促高抑”現象。與對照相比，在0.1 mmol·L-1HM處理下，幼苗根長和莖長分別增長了1.34倍和1.02倍;而隨HM濃度的增加，油菜幼苗根長和莖長均逐漸下降，最高處理濃度下根長和莖長抑制率分別為78.6%和61.9%。實驗結果與離子液體對水稻幼苗生長的影響[6]相一致，低濃度HM與植物激素在植物體內的作用機制相類似[7]。

2.2 HM對油菜幼苗生理生化的影響

不同濃度HM對油菜幼苗根部、葉片中SOD、CAT和POD活性影響如圖2（A、B、C）所示。經過不同濃度HM處理后，油菜幼苗根部SOD活性隨HM濃度的升高逐漸下降，而根部CAT和POD活性在低濃度下有小幅度的上升，之后隨HM濃度的增加而下降。油菜幼苗葉片中的3種抗氧化酶活性均呈現出先增加后下降的趨勢。不同濃度HM對油菜幼苗根、葉丙二醛含量的影響如圖2（D）所示。經不同濃度HM處理后，油菜幼苗根、葉中的丙二醛含量均隨HM濃度的增加而持續顯著上升。

實驗結果表明，經HM處理后，油菜幼苗產生氧化應激反應，HM處理濃度越大，油菜幼苗受傷害程度越大。在HM脅迫下，油菜幼苗根部組織細胞應激響應脅迫，產生大量的O2-.，破壞了根部細胞，導致SOD活性降低;而O2-.在SOD的作用下一部分轉化為H2O2，導致根部細胞中的CAT和POD活性響應激活;當產生的H2O2總量超過根部細胞調節范圍之后，導致CAT和POD活性降低。而低濃度HM處理組中運送到葉片的HM較少，因此葉片中產生的O2-.相對較少，導致葉片中SOD活性增加將O2-.轉化為H2O2，以抵抗HM的脅迫，而葉片中H2O2將隨之大幅增加，導致CAT和POD活性被激活。隨著HM濃度的增加，葉片中SOD逐漸消耗，最后導致清除活性氧自由基（ROS）的速度低于產生的速度，導致酶活性降低，而H2O2在葉片中大量積累，導致CAT和POD活性降低。而在HM的脅迫下，油菜幼苗抗氧化酶活性調節能力有限，導致幼苗體內積累了過剩的氧自由基，引起膜脂過氧化，從而產生大量丙二醛，導致幼苗根部和葉片中丙二醛含量均上升。

3 結語

經不同濃度HM處理后，油菜幼苗根長、莖長呈現“低促高抑”現象;油菜幼苗對HM產生氧化應激反應，根部SOD活性受到抑制而持續下降，而根部CAT和POD活性和葉片的SOD、CAT和POD活性先上升后下降，從而降低了抗氧化酶對ROS的清除能力，增加了細胞受傷害的程度，導致幼苗根、葉中的MDA含量持續增高。結果表明，低濃度下HM對油菜幼苗生長發育會產生一定的促進作用，而高濃度下HM通過氧化脅迫對油菜幼苗的生長發育產生毒害作用。

參考文獻：

[1] 吳波，張玉梅，王華平.離子液體的安全性研究進展[J].化工進展，2008，27（6）：814-818.

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[3] 楊藝曉，趙繼紅，張宏忠.離子液體對高等植物的毒性及其生物降解性研究綜述[J].鄭州輕工業學院學報：自然科學版，2013，28（6）：35-38.

[4] 許曉霞，薛永來，杜道林.離子液體毒性及對環境影響研究進展[J].廣東農業科學，2013，40（1）：170-173.

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