铜尾矿矿砂含量对紫花苜蓿幼苗生理生化指标的影响

摘 要：采用盆栽试验法，研究不同含量铜尾矿矿砂对紫花苜蓿（Medicago sativa L.）幼苗生理生化指标的影响。研究结果显示Cu胁迫下紫花苜蓿生长受到抑制，膜脂过氧化程度高，但其抗氧化系统一定程度清除了植物体内的自由基，提高植物对Cu耐性，紫花苜蓿可用于修复Cu污染环境。

关键词：紫花苜蓿；铜（Cu）尾矿矿砂；生长指标；生理生化指标

中图分类号：S-3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20171132015

豆科植物紫花苜蓿（Medicago sativa L.），耐低温、干旱与盐碱，是1种优良的绿肥及牧草种质资源。本研究以紫花苜蓿幼苗为材料，通过盆栽试验，研究不同含量Cu尾矿矿砂对紫花苜蓿光合色素含量及抗氧化生理生化指标的影响，为利用紫花苜蓿进行Cu污染环境的修复和提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 材料

供试紫花苜蓿种子购于江苏省沭阳种苗市场。供试的Cu尾矿矿砂取自于江西省德兴铜尾矿矿坝，园土取自江西财经大学麦庐校区。

1.2 方法

1.2.1 幼苗培育及处理方法

采用Han等[1]的方法培养黄花苜蓿幼苗。选择株高约10cm生长一致的幼苗栽植于直径15cm高10cm的塑料盆中。根据Cu尾矿矿砂在栽培基质中的含量（体积比），设置5个Cu尾矿矿砂水平，分别为：0%（CK）、25%、50%、75%和100%。每处理3盆，每盆视为1次重复，共15盆，每盆栽植5株幼苗。自然光照条件下培养，补充适量水分。30 d后将幼苗取出，冲洗干净，吸干表面水分后用于测定各项指标。

1.2.2 指标测定方法

分别取各处理紫花苜蓿幼苗相同部分叶片测定光合色素含量[2]，取相同部位鲜样采用测定超氧化歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性[2]、抗坏血酸（AsA）含量[3]、谷胱甘肽（GSH）含量[4]。各生理生化指标的测定均为3次重复。

1.2 数据计算和统计分析

应用Excel 2007和SPSS 13.0统计分析软件对数据进行统计和方差分析，并采用邓肯氏新复极差法对实验数据进行差异显著性分析。

2 结果和分析

2.1 对叶绿素含量的影响

由表1可知，紫花苜蓿幼苗叶片光合色素含量在50%处理下与CK含量无显著差别，其他处理含量与CK有显著差异。75%处理下，紫花苜蓿Chla、Chlb和Cxc含量最低，分别较CK显著降低了37.01%、38.81%、37.84%，幼苗生长受到抑制。

2.2 对SOD及CAT活性的影响

由表2可以看出幼苗各处理地上部SOD活性与CK差异不显著，在75%处理下最低，较CK降低了5.81%，100%处理下最高，较CK增加了10.48%；幼苗地下部酶活性均低于CK，75%处理下最低。

幼苗地上部地下部CAT活性均在50%处理下最高，分别较CK上升11.91%、4.74%。100%处理下，幼苗CAT活性最低，分别较CK降低了12.58%、61.64% （ P<0.05）。

2.3 对谷胱甘肽和和抗坏血酸含量的影响

从表3可以看出，各处理幼苗地上部GSH含量呈上升趋势，地下部GSH含量呈先下降后上升趋势，100%处理下幼苗GSH含量最高，地上部和地下部分别较CK显著增加了19.57%、5.71%。幼苗AsA呈先上升后下降趋势。紫花苜蓿幼苗地上和地下部AsA含量在25%处理下较CK显著增加了6.81%、15.89%，地上部除25%处理下AsA较CK增加，其他处理均低于CK，50%处理下最低，较CK降低6.19%，而地下部都高于CK。

3 讨论和结论

光合色素是反映植物对环境胁迫状况的重要生理指标[5]。紫花苜蓿叶片光合色素含量除50%处理外其他处理均显著低于CK。75%处理下值最低，分别较CK降低了37.01%、38.81%、37.84%，說明该处理下幼苗光合作用水平降低，生长受到抑制。100%处理下光合色素含量较其他处理有所增加，但仍低于CK，可能是因为紫花苜蓿幼苗对Cu尾矿砂环境产生了抗性，生长有所适应。

逆境胁迫下植物会启动自身的抗氧化酶系统来维持活性氧的代谢平衡、保护细胞膜，使植物能够抵御逆境胁迫伤害[6]。本研究中，紫花苜蓿幼苗地上部SOD酶随Cu含量的增加呈上升再下降的趋势，在75%处理下最低，100%处理最高为CK的1.10倍，地下部SOD酶随Cu含量的增加而增加，但均低于CK。CAT酶整体呈先上升后下降的趋势，50%处理下活性最强，地上部地下部分别为CK的1.12、1.05倍。植物SOD和CAT活性达到最大之后降低，可能是活性氧的积累和细胞膜脂过氧化的程度超出了抗氧化酶的清除水平，细胞膜受到迫害，植物受到毒害。AsA和GSH是植物体内常见的抗氧化物，可以清除活性氧，降低逆境胁迫下植物受伤害的程度[8]。紫花苜蓿AsA含量呈先上升后下降的趋势，25%处理下AsA含量最高，在高浓度Cu尾矿砂处理下含量降低。25%～100%GSH含量呈上升趋势，100%处理下地上部和地下部分别为对照的1.20、1.06倍。说明GSH在紫花苜蓿抗氧化方面有重要作用。

在Cu胁迫下紫花苜蓿产生大量的活性氧自由基，膜脂过氧化程度高，生长受到迫害。而植物体内的多种抗氧化系统一定程度上能够清除自由基，对提高植物的抗逆性起着重要作用。本试验结果表明，紫花苜蓿能适应Cu尾矿砂生长，耐性高。

参考文献

[1] Han Y L，Huang S Z，Yuan H Y，et a1.Effect of Pb and Zn combined stress on the growth and elements accumulation of two different ecotype species of Iris L.in artificial contaminated soils[J].Fresenius Environmental Bulletin，2013，22（5）：1548-1555.

[2]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2006：134-168.

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[4] Ma F W，Cheng L L.The sun—exposed peel of apple fruit has higher xanthophyll cycle-dependent thermal dissipation and antioxidants of the ascorbate-glutathione pathway than the shade peel[J].Plant Science，2003，165（4）：819-827.

[5]龚双姣，马陶武，李菁，等.镉胁迫下三种藓类植物的细胞伤害及光合色素含量的变化[J].应用生态学报，2010（10）： 2671-2676.

[6]韩玉林.铅与盐胁迫对盐鸢尾生长及生理抗性的影响，西北植物学报，2008，28（8）：1649-1653.

作者简介： 许敏（1989-） ，女，江苏泰州人，硕士研究生，江苏农牧科技职业学院教师。endprint