铝胁迫对大白菜种子萌发及幼苗根系生理生化指标的影响

韩春梅 贺阳冬 刘德万

（成都农业科技职业学院农学园艺分院，四川成都，611130）

铝胁迫对大白菜种子萌发及幼苗根系生理生化指标的影响

韩春梅 贺阳冬 刘德万

（成都农业科技职业学院农学园艺分院，四川成都，611130）

研究了铝胁迫对大白菜种子萌发、幼苗生长及其对幼苗根系相对电导率、根系活力、丙二醛含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性的影响，结果表明，随着铝胁迫浓度的增大，对大白菜种子萌发及幼苗生长的抑制作用明显增强；大白菜幼苗根系的相对电导率和MDA含量均随着铝离子浓度的增加而呈现出增大的趋势，而幼苗根系抗氧化酶（SOD和POD）活性和根系活力则随着铝离子浓度的增加而呈现出降低的趋势。

铝胁迫 大白菜 种子萌发 根系 生理生化指标

铝作为地壳中含量最丰富的金属元素，一般情况下以稳定的铝硅酸盐形式存在于土壤中。但在酸雨严重的地区，土壤酸化会引起铝的溶出，许多作物因此受到毒害。铝毒害已成为酸性土壤中限制作物生长的最重要的因素之一[1]。铝对植物的毒害表现为破坏植物微观结构，阻碍植物根系、叶片生长，抑制其营养元素的吸收，导致作物内部生理代谢失调，使叶绿素合成受阻，光合能力下降，导致一些对植物正常生理活动至关重要的酶活性改变，最终造成作物减产[2]。关于胁迫对植物生理生化特性的影响，国内外已有许多报道[3～5]，但有关铝胁迫对大白菜的影响研究还未见报道。本研究采用室内水培试验法，研究了不同浓度铝胁迫条件下大白菜种子萌发、幼苗生长及幼苗根系生理生化指标的变化，旨在为深入研究大白菜的耐铝机理提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试的大白菜品种为鲁白1号，购于四川省农科院，供试的硫酸铝[Al2（SO4）3·18H2O]为分析纯。

1.2 试验方法

①种子萌发试验选取大小基本一致的大白菜种子，用10%次氯酸钠溶液消毒20 min后，用自来水冲洗几遍。设Al3+浓度分别为0（CK），50，100，200 μmol/L共4个处理，每个处理3次重复，每重复50粒种子。在每个处理条件下，对大白菜种子进行滤纸皿床发芽试验。种子直接在5 mL处理液的滤纸皿床中进行发芽，培养箱温度为（28±1）℃，每天定时观察、补水，并记录种子发芽数。发芽期间，以称重法补充蒸馏水，保持各处理浓度的相对稳定。6 d后结束发芽，计算种子发芽率，测定所有萌发的幼苗的根长、苗长，取其平均值。

②营养液水培试验 试验于2008年10～11月在成都农业科技职业技术学院玻璃温室内进行。大白菜种子经消毒、浸种、催芽后播于装有石英砂的育苗盘中，温室昼温25～30℃，夜温15～18℃。待幼苗子叶完全展开后浇灌1/2剂量的Hoagland配方营养液，待幼苗第2片真叶展平时，挑选整齐一致的植株定植于装有1个剂量的Hoagland营养液水槽内进行预培养，调节营养液pH值为6.5±0.1，EC值为2.2～2.5 mS/cm，用气泵进行间歇通气（10 min/h），维持溶氧浓度为6～8 mg/L。预培养3 d后，对幼苗分别进行处理，每天17：00向营养液中添加不同浓度 （0，50，100和200 μmol/L）的Al3+溶液，处理8 d后取幼苗根系各生理生化指标测定，每个处理取样3株，3次重复。细胞膜透性用DDS-11A型电导率仪测定[6]，根系活力用TTC法测定[6]，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法测定[8]，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性的测定均参照陈建勋等的方法[7]。

③数据统计 采用SPSS（12.0）统计软件进行单因素方差、LSD和相关性分析

表1 Al3+胁迫对大白菜种子萌发率及幼苗生长的影响

表2 不同Al3+浓度胁迫对大白菜幼苗根系生理生化指标的影响

2 结果与分析

2.1 对大白菜种子萌发及幼苗生长的影响

由表1可知，随着Al3+浓度的增大，大白菜种子的相对发芽率、幼苗根长和苗长均呈降低趋势，并且其受抑程度有所加强。但与对照相比，各Al3+浓度胁迫下的大白菜种子相对发芽率和幼苗苗长间均差异不显著。而其幼苗根长在Al3+浓度为50 μmol/L时就明显受到抑制，较对照缩短了67.1%。由此可见，大白菜幼苗根长对Al3+反应较其他两个指标（相对发芽率和苗长）敏感。

2.2 对大白菜幼苗根系生理生化指标的影响

大白菜幼苗根系的相对电导率和MDA含量均随着Al3+浓度的增加而呈现出增大的趋势，并分别在Al3+浓度达到50和100 μmol/L时与对照达到了差异显著水平，分别较对照增加了93.1%和82.4%（表2）。

而大白菜幼苗根系抗氧化酶（SOD和POD）活性则随着Al3+浓度的增加而呈现出降低的趋势，其中SOD活性在各Al3+浓度处理间均与对照达到了差异显著水平。而POD活性相对稳定，Al3+浓度达到最高时才较对照显著受到抑制，其活性降低了48.4%。

随着Al3+处理浓度的增加，大白菜幼苗的根系活力逐渐下降，且各Al3+处理的根系活力均与对照达到了差异显著水平。随着Al3+处理浓度的增加，大白菜幼苗根系活力分别较对照降低了14.5%，57.5%和74.6%（表2）。

3 小结与讨论

①铝胁迫对大白菜种子相对发芽率和幼苗苗长虽然没有明显的抑制作用，但对其幼苗的根长有着明显的浓度效应。②本研究表明，铝胁迫诱导大白菜根系的相对电导率和丙二醛含量的增加，表明根系发生了膜脂过氧化作用，细胞膜系统受损（相对电导率增大）；同时铝胁迫降低了保护酶（SOD和POD）活性，在一定程度上削弱了防御系统的清除能力，破坏了正常情况下细胞内自由基的产生与清除的平衡，自由基大量积累，膜质过氧化产物含量增加，同时，破坏了细胞膜的结构和功能[9]，进而导致大白菜幼苗根系活力的下降。

[1]Taylor G J.Aluminum toxicity and tolerance in plants[C]//In Adriano D C,Johnson A H.Acidic Precipitation Vol 2:Biological and Ecological Effects.New York:Springer-Verlag, 1989：327-361.

[2]郭天荣，张国平，卢王印，等.铝胁迫对不同耐铝大麦基因型干物质积累与铝和养分含量的影响[J].植物营养与肥料学报，2003，9（3）：324-330.

[3]王芳，刘鹏，范章月.铝胁迫下荞麦根系生理特性的变化[J].浙江农业科学，2005（4）：289-292.

[4]曾建忠，李晓红，李耀，等.蛇莓对铝胁迫的生理响应[J].安徽农业科学，2008，36（2）：426-428.

[5]谢国生，范雪莲，师瑞红，等.铝胁迫对水稻幼苗生理变化的影响[J].农业环境科学学报，2006，25（1）：34-38.

[6]王韶唐.植物生理学实验指导[M].西安：陕西科学技术出版社，1986：35-151.

[7]陈建勋，王晓峰.植物生理学实验指导[M].广州：华南理工大学出版社，2002：119-124.

[8]汤章城.现代植物生理学实验指南[M].北京：科学出版社，1990.

[9]Liang Y C,Chen Q,Liu Q.Exogenous silicon (Si)increases antioxidant enzyme activity and reduce lipid peroxidation in roots of salt-stressed barley[J].Journal of Plant Physiology,2003,160：1157-1164.

Effect of Al on Seed Germination,Root Physiological and Biochemical Index of Cabbage

HAN Chunmei,HE Yangdong,LIU Dewan

The effects of Al stress on the seed germinations,seedling growth,root physiological and biochemical index of cabbage were studied.The results showed that the inhibitive effects on the seed germinations and seedling growth obviously increased with incremental Al3+concentration.At the same time,effect of Al stress on cabbage seedling root activity, relative conductivity,MDA content,SOD and POD activity was studied by the method of water culture.Relative conductivity and MDA content of cabbage seedling root increased with the incremental Al3+concentration increased.While SOD, POD and root activities decreased with the incremental Al3+concentration increased.

Al stress;Cabbage;Seed germination;Root;Physiological and biochemical index

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.22.015

韩春梅（1977-），女，博士，讲师，主要从事植物生理、农业生态等教学工作，电话：13882235621。E-mail：hanchunmei@tom.com

2009-05-06