铜离子胁迫对白三叶种子萌发及膜脂过氧化的影响

朱旺生

摘要[目的]研究铜离子胁迫对白三叶种子萌发及膜脂过氧化的影响。[方法]依据土壤环境质量标准设置铜离子胁迫浓度，研究其对白三叶种子萌发及膜脂过氧化的影响。[结果]当溶液中铜离子浓度不断增加时，白三叶种子萌发受到抑制作用不断增加，种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数及根芽长等指标呈降低趋势，细胞膜脂过氧化的产物丙二醛（MDA）含量则逐渐上升。[结论]在铜离子浓度达到200～400 mg/L土壤中，不适宜播种白三叶种子，只有适当降低铜离子胁迫浓度，才可能适宜播种白三叶种子进行绿化或水土保持。

关键词白三叶；铜离子；胁迫；种子萌发；膜脂过氧化

中图分类号S181文献标识码A文章编号0517-6611（2015）34-104-02

随着城市化和工业化的快速发展，环境污染问题日益严重。重金属铜污染已成为当前环境污染较为突出的问题之一。铜是植物生长发育必需的微量元素，但过量的铜对植物有毒害效应，会造成种子萌发过程中氧化还原作用失控，引起植物种子萌发障碍[1]。而种子萌发时的生长状况直接影响植物的生长量和生物产量，研究植物种子萌发阶段受铜离子胁迫的影响具有重要的现实意义。

白三叶为豆科优良的绿化和水土保持草种。有关铜离子对白三叶种子萌发和膜质过氧化影响尚无深入系统的研究报道。 该研究依据土壤环境质量标准设置铜离子胁迫浓度[2]，研究其对白三叶种子萌发及膜脂过氧化作用（以MDA为评价指标）的影响，目的在于探索不同浓度的铜离子对白三叶种子萌发和膜质过氧化作用的影响，为在铜离子污染区种植白三叶提供依据。

1材料与方法

1.1试验材料白三叶种子，江苏明天种业提供。

1.2仪器与试剂

1.2.1仪器。培养皿（直径9 cm），定性滤纸（直径9 cm），SHANGPING FA1004电子天平（上海精科天平），恒温光照培养箱（国华电器有限公司），研钵，GL-20G-II高速冷冻离心机（上海安亭科学仪器厂），TU-1201 紫外可见光分光光度计（北京普析通用仪器设备有限公司）等。

1.2.2试剂。

五水硫酸铜（中国医药集团上海化学试剂公司，分析纯），硫代巴比妥酸（TBA，中国医药集团上海化学试剂公司，化学纯），三氯乙酸（TCA，上海凌峰化学试剂有限公司，分析纯）。

1.3试验方法

选取直径为9 cm的培养皿，皿内以定性滤纸为发芽床，将配好的铜离子溶液（0、20、40、60、80、100、200、400 mg/L）分别置于培养皿中，至滤纸饱和为止。每日用称重法加水恒重，在保持溶液中铜离子浓度不变的情况下进行发芽培养，培养温度为20 ℃。每个培养皿内均匀放入30颗白三叶种子，每个处理设置3个重复。播后8 d内每隔1 d统计发芽率，计算发芽势，发芽结束后（第12天）统计总发芽率及根芽长，并计算发芽指数和活力指数。

1.4测定指标及方法[3]

发芽势（%）=8 d内供试种子的发芽数/供试种子数*100%。发芽率（%）=发芽终期供试种子的發芽数/供试种子数*100%。发芽指数GI=Gt/Dt， Gt为在t日的发芽数，Dt为天数。活力指数VI= GI*S， GI为发芽指数，S为根芽长。根芽长（cm）= 发芽种子根芽平均长度。

1.5膜脂过氧化（MDA）的测定MDA的测定采用硫代巴比妥酸法（TBA法）[4-6]。

2结果与分析

2.1不同浓度的铜离子对白三叶种子萌发的影响

2.1.1不同浓度的铜离子对白三叶种子发芽势的影响。从图1可知，在同一发芽时间，随着铜离子浓度增高，白三叶种子发芽个数逐渐降低，发芽势也随之降低。

2.1.2不同浓度的铜离子对白三叶种子发芽率的影响。从图2可知，随着铜离子浓度的不断增加，白三叶种子发芽率不断降低。当铜离子浓度达到200～400 mg/L时，白三叶种子基本不萌发，说明铜离子对白三叶种子萌发的抑制作用随着铜离子浓度的增加而不断增强，严重时甚至导致其死亡。

2.1.3不同浓度的铜离子对白三叶种子发芽指数的影响。由图3可见，随着铜离子浓度的不断增加，白三叶种子发芽指数不断降低，说明铜离子对白三叶种子萌发的胁迫随铜离子浓度的增加而增强。

2.1.4不同浓度的铜离子对白三叶种子活力指数的影响。从图4可知，随着铜离子浓度的不断增加，白三叶种子活力指数不断降低，说明白三叶种子活力受到铜离子的抑制随着其浓度的增加而不断增加。

2.1.5不同浓度的铜离子对白三叶种子根芽长的影响。

从图5可知，随着铜离子浓度的不断增加，白三叶种子的根芽长不断降低，当溶液中铜的浓度达到200 mg/L 时，对白三叶根芽长产生明显的抑制作用， 与对照相比差异明显。

2.2不同浓度的铜离子对白三叶种子膜脂过氧化作用的影响

从图6可知，随着铜离子浓度不断升高，白三叶种子萌发过程中细胞膜脂过氧化产物MDA的含量不断增加，说明细胞膜脂过氧化程度不断加剧。

3结论与讨论

发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、根芽长等是衡量种子萌发好坏的重要指标[7-9]。该试验结果显示，随着铜离子的浓度不断升高，白三叶种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、根芽长均不断降低。当铜离子浓度达到200～400 mg/L时，白三叶种子基本不萌发， 说明铜离子对白三叶种子萌发的抑制作用随着铜离子浓度的增加而不断增强，严重时甚至导致其死亡。丙二醛（MDA）是细胞膜脂过氧化产物之一，通常用它作为评价植物种子萌发过程中细胞膜脂过氧化程度 [10-11]。该研究表明，随着铜离子的浓度不断升高，白三叶种子MDA含量逐渐升高，这说明白三叶种子在铜离子胁迫条件下细胞膜脂过氧化程度不断加剧，种子受到的伤害也越大。因此，在铜离子浓度达到200～400 mg/L土壤中，不适宜播种白三叶种子，只有适当降低铜离子胁迫浓度，才可能适宜播种白三叶种子进行绿化或水土保持。