Cu2+对“郑巨1号”葡萄试管苗生长的影响

王汉海 (潍坊学院生物与农业工程学院，山东省高校生物化学与分子生物学重点实验室，山东潍坊 261061)

随着对无公害栽培技术认识的提高和推广，铜制剂在农业尤其是在防治果树病害方面开始逐渐引起人们的重视并且使用面积不断扩大［1］。Cu2+可使病原体的蛋白质凝固而失去活性，对常见的真菌和细菌病害都有较好的防治作用，由于铜制剂有残留期短、不易产生抗药性等特点，对农产品和环境比较安全，故在无公害农业生产中都提倡使用。在葡萄产业方面，使用波尔多液防治葡萄炭疽病、白腐病、黑痘病、霜霉病等已经有130年的历史，葡萄产业的发展可以说与铜制剂的使用密不可分，但长时间大剂量的使用铜制剂也会对土壤、果树、果品等产生影响［2－3］，甚至影响人体健康。笔者选用在全国各地区种植较广、抗性和适应性较强的“郑巨1号”作为试验材料，研究了不同浓度Cu2+对葡萄试管苗生长的影响，旨在为葡萄园区合理使用铜制剂提供参考。

1 材料与方法

1．1 材料

1．1．1 试验植物。“郑巨1号”葡萄试管苗由潍坊学院组织培养研究室提供，筛选生长一致无污染的试管苗50瓶，每瓶3棵，为保持试管苗的相对一致性，全部采用继代苗，1叶1芽，茎段保持在1．5 cm左右。

1．1．2 试剂。CuSO4、丙酮由上海国药集团化学试剂有限公司生产。

1．1．3 培养基。GS培养基+0．5%琼脂+2%蔗糖，调节pH为 5．8 ～6．0。

1．1．4 仪器。723型可见光分光光度计由上海光谱仪器有限公司生产。

1．2 方法

1．2．1 CuSO4浓度梯度的设置。向培养基中添加CuSO4使其浓度分别为 0、5、10、20、40 mg/L，其中 0 mg/L 为空白对照，5～40 mg/L为试验组，每组各10瓶30棵。

1．2．2 培养条件。为保证培养条件的可控性，培养瓶置于光照培养箱中培养，培养温度为(28±1)℃，光照时间每天14 h，光照强度为3 000 lx。

1．2．3 检测方法。培养过程中随时观察试管苗生长情况，剔除污染苗，记录不同时间段试管苗叶片数目、叶片颜色变化、生根数目及长度等;培养30 d后测定试管苗高度，统计叶片数量，测定试管苗根数、根长，取样测定叶绿素含量。叶绿素含量测定方法:称取各组葡萄试管苗叶片0．5 g，剪碎后置于研钵中，加入5 ml 80%丙酮、少许CaCO3和石英砂，研磨成匀浆，用漏斗过滤并定容到50 ml容量瓶中，在723A型分光光度计分别测定663和645 nm波长下的吸光度。

2 结果与分析

2．1 不同浓度Cu2+对“郑巨1号”葡萄试管苗株高、生根数和叶片数的影响 与空白对照组比较，5和10 mg/L Cu2+处理组在株高、生根数目和叶片数3个方面差异不显著，而20和40 mg/L组差异极显著(P＜0．01)，尤其是40 mg/L浓度组，植株生长矮小，叶片数少且面积小，叶片边缘也变浅变黄，甚至出现明显黄褐斑且边缘卷曲;高浓度Cu2+对试管苗根系的生长影响最明显，其特点是生根数少而短，侧根少，根基部出现团块状松散白色或浅红色愈伤组织，根脆性大且易与植株脱离。

2．2 不同浓度Cu2+对“郑巨1号”葡萄试管苗叶绿素含量的影响 由表1可知，5 mg/L Cu2+处理组叶绿素a和b及总色素的含量与空白对照组大体一致，随着Cu2+浓度的升高，3个参数的数值逐步降低。

表1 不同浓度Cu2+对“郑巨1号”葡萄试管苗生长的影响

3 讨论

葡萄是我国的主要水果之一，针对葡萄抗性的研究主要集中在抗病虫害尤其是抗病毒的领域，利用组织培养方法进行葡萄脱毒快繁可提高果品的品质;有关生境胁迫对葡萄生长影响的研究较少［4］。该试验通过观测不同浓度的Cu2+处理对“郑巨1号”葡萄试管苗幼苗生长指标和生理指标的影响，发现在5 mg/L Cu2+胁迫处理下试管苗各项生长指标与对照组相比无明显差异，进一步证明Cu2+作为植物生长必需的微量元素，对维持植物正常的新陈代谢具有重要意义。但当Cu2+浓度升高后，过量的Cu2+进入植株可损伤植物细胞膜以及细胞的内膜系统，影响植物细胞器的结构和功能，进而影响到植物的光合作用及新陈代谢等正常的生理代谢［5］。

通过分析试管苗生长的各项指标可以看出，当Cu2+浓度高于10 mg/L时，各项参数均下降，除污染的试管苗外，各组试管苗无死亡现象，但40 mg/L组试管苗在14 d左右停止生长，形成“小老苗”现象，叶片少且与空白对照组比较面积明显变小，植株部分褐化，生根数目少且短，根基部形成块状的松软愈伤组织，根脆性大，非常容易与植株分离，10 mg/L浓度组和20 mg/L浓度组也出现上述现象，但症状相对较轻。Cu2+对植株的危害首先出现在根部且抑制作用明显，可能是由于Cu2+首先被根吸收，这与管虹［6］的试验结果相似，但从Cu2+对试管苗生长的影响看，各项指标包括对叶绿素含量的影响均优于其结果，原因可能与选取的试材及培养的条件有关，该试验采用的“郑巨1号”葡萄抗性和适应性较强，试验时的光照强度大、光照时间长。根部大量松散愈伤组织的出现未见于以前的研究，这可能是受到铜伤害时植物的应激性保护机制。

高浓度的Cu2+可阻碍植物细胞正常的生长代谢，这主要是通过损伤细胞器的膜系统(包括叶绿体和内质网等)、扰乱植物体内的离子稳态、改变DNA的复制和转录过程等机制完成的。随着现代化工农业的发展，大量的Cu2+以不同的形式进入生态环境，进而影响人体健康;而葡萄作为铜制剂使用最多的植物之一，葡萄园区表层土的铜含量远远高于其他耕作区，因此，研究Cu2+对葡萄苗生长的影响对于指导葡萄的种植以及在葡萄园区合理使用铜制剂具有指导意义。

［1］隆旺夫．铜制剂在果树上的使用［J］．柑桔与亚热带果树信息，2004(4):41．

［2］张铁铮，刘树庆，杨志新．张家口葡萄产区土壤中微量元素空间变异性及对葡萄品质影响［J］．北方园艺，2010(4):15－19．

［3］郭修武，李坤，郭印山，等．不同种植年限葡萄园根区土壤养分变化及对再植葡萄生长的影响［J］．中国生态农业学报，2010(3):477－481．

［4］赵秀梅，张剑侠，王跃进．葡萄组培苗耐盐性研究［J］．果树学报，2005，22(3):202 －206，304．

［5］常红岩，孙百晔，刘春生．植物铜素毒害研究进展［J］．山东农业大学学报:自然科学版，2000，31(2):227 －230．

［6］管虹．铜离子对葡萄试管苗的毒害机理研究［J］．现代农业科技，2009(21):61 －62．