表油菜素内酯对籽粒苋生长及镉、锌吸收累积的影响

兰晓霞，肖艳辉

（韶关学院 英东农业科学与工程学院，广东 韶关512005）

镉（Cd）是一种毒性较强、分布范围较广的重金属污染物.锌（Zn）虽为植物必需微量元素，当浓度过高时，则成为环境污染物质.随着我国工业化的快速发展，Cd、Zn对土壤的污染越来越严重，严重影响植物的生长并危害人体健康.表油菜素内酯（Epi-Brassinolide，简称EBR）作为一种高效植物生长调节剂，对作物的生长具有明显的促进作用［1］，近几年，表油菜素内酯在非生物和生物胁迫中的作用受到广泛关注.表油菜素内酯可提高西葫芦对病毒病的抗性［2］，能提高逆境下抗氧化酶的活性［3-4］.此外，一定浓度的表油菜素内酯还能缓解铅 Pb［5］、Cd［6］胁迫对作物种子萌发和幼苗生长的毒害作用.籽粒苋（Amaranthus hypochondriacus L.）为苋科苋属的一年生作物，适应性广，再生能力强.据报道，籽粒苋对Cd具有较高的吸收累积能力［7］.本实验采用营养液培养的方式，研究了表油菜素内酯对镉、锌胁迫下籽粒苋植株生长及对重金属Cd、Zn吸收累积的影响，以期为表油菜素内酯在缓解植物对镉锌胁迫方面的研究提供理论参考.

1 材料和方法

1.1 实验材料

以籽粒苋（Amaranthus hypochondriacus L.）Cv.‘K104’为试验材料.

1.2 实验方法

2017年2月28日于韶关学院生态园大棚中，以泥炭、珍珠岩、园土（比例为1：2：1）作为育苗基质在育苗盘内播种育苗.5月9日，待籽粒苋长至两叶一心时，选择生长良好，且大小一致的幼苗移栽于水培箱（Hoagland营养液，30 L）的定植板上，每箱培养18株籽粒苋.试验期间，不间断供氧.缓苗前使用1/2剂量营养液培养.缓苗后为全剂量营养液培养，并加入镉和锌处理，浓度分别为2 mg/L和20 mg/L.6月1日，叶面喷施表油菜素内酯，其浓度分别为10-5mol/L、10-7mol/L、10-9mol/L，喷施时以水珠均匀分布于叶面上而不成水流为准，对照采用喷施相同体积的清水.培养期间，每15 d更换一次培养液.6月13日开始取样测定各项指标.

1.3 指标测定

不同处理组随机取籽粒苋15株，测定其叶片数和株高；不同处理组随机取5株，用蒸馏水清洗植株根系后，用于测定生物量；比色法测定叶绿素含量［8］；蒽酮比色法测定可溶性糖含量［9］；考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白质含量［9］；酸性茚三酮法测定脯氨酸含量［10］，试剂盒测定POD、SOD、CAT活性；各处理干样品用 HNO3和 HClO4混合液（4∶1）处理成无色透明液体后，用原子吸收分光光度计（型号：AA7000，岛津）测定Cd、Zn含量.

2 结果分析

2.1 镉锌胁迫下喷施表油菜素内酯对籽粒苋植株叶片数及株高的影响

表1结果显示，表油菜素内酯处理对镉锌胁迫下籽粒苋的株高和叶片数均有影响.10-7mol/L处理显著低于对照和10-9mol/L处理，而10-5mol/L处理、10-9mol/L处理与对照差异均不显著；10-7mol/L处理的叶片数显著低于对照和其余处理，10-5mol/L处理的叶片数最多，其次为10-9mol/L处理，二者均显著高于对照.综合来看，在镉锌胁迫下，10-5mol/L处理有利于籽粒苋植株的生长.

表1 镉锌胁迫下喷施表油菜素内酯对籽粒苋植株叶片数及株高的影响

2.2 镉锌胁迫下喷施表油菜素内酯对籽粒苋植株生物量的影响

表2结果显示，镉锌胁迫下，不同浓度表油菜素内酯处理后，表油菜素内酯处理对籽粒苋生物量的累积没有显著影响.

表2 镉锌胁迫下喷施表油菜素内酯对籽粒苋植株生物量的影响

2.3 镉锌胁迫下喷施表油菜素内酯对籽粒苋叶绿素和类胡萝卜素含量的影响

表3结果显示，镉锌胁迫下，不同浓度表油菜素内酯处理后，叶绿素a、叶绿素a+b及类胡萝卜素含量均以10-9mol/L处理显著低于对照和其它处理，而10-5mol/L处理和10-7mol/L处理与对照差异均不显著.不同处理之间的叶绿素b含量、叶绿素a/叶绿素b差异均不显著，且与对照差异也不显著.总的来看，镉锌胁迫下，在籽粒苋叶片喷施较低浓度（10-9mol/L）表油菜素内酯能抑制籽粒苋叶绿素a、叶绿素a+b和类胡萝卜素的合成.

表3 镉锌胁迫下喷施表油菜素内酯对籽粒苋叶绿素和类胡萝卜素含量的影响

2.4 镉锌胁迫下喷施表油菜素内酯对籽粒苋植株生理指标及酶活性的影响

表4、5结果显示，镉锌胁迫下，不同浓度表油菜素内酯处理后，可溶性蛋白质含量除10-9mol/L处理与对照无显著差异外，其余处理均显著低于对照，其中以10-5mol/L处理最低；可溶性糖含量均显著低于对照，但不同浓度表油菜素内酯处理之间差异不显著；10-7mol/L处理的脯氨酸含量与对照无显著差异，而10-5mol/L处理与10-9mol/L处理之间也无显著差异，但两者均显著低于对照.

表4 镉锌胁迫下喷施表油菜素内酯对籽粒苋植株生理指标的影响

镉锌胁迫下，SOD活性随表油菜素内酯浓度的降低而降低，且10-5mol/L处理的SOD活性显著高于对照和其余处理；POD活性也随表油菜素内酯浓度的降低而降低，但仅10-9mol/L处理显著低于10-5mol/L处理，而与对照和10-7mol/L处理差异均不显著；CAT活性以10-5mol/L处理显著高于对照和其余处理，10-7mol/L处理显著低于对照和其余处理，而10-9mol/L处理与对照差异不显著.综合来说，镉锌胁迫下，10-5mol/L处理会显著提高籽粒苋SOD、POD、CAT活性，而就可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸来说，对照组累积的相对较多.

表5 镉锌胁迫下喷施表油菜素内酯对籽粒苋植株酶活性的影响

2.5 镉锌胁迫下喷施表油菜素内酯对籽粒苋植株Cd、Zn含量的影响

表6结果显示，镉锌胁迫下，不同浓度表油菜素内酯处理后，仅10-9mol/L处理的地上部Cd含量与对照差异不显著，10-5mol/L处理和10-7mol/L处理之间差异不显著且显著高于对照；10-7mol/L处理的根系Cd含量与对照无显著差异，但显著低于10-5mol/L处理和10-9mol/L处理，10-9mol/L处理的Cd含量显著高于对照和其余处理.10-9mol/L处理的地上部Zn含量显著低于对照和其余处理，且其余处理与对照均无显著差异；10-9mol/L处理的根系Zn含量显著高于对照和其余处理，而10-7mol/L处理的根系Zn含量最低，且仅与对照无显著差异.总的来说，镉锌胁迫下，籽粒苋地上部和根系以10-5mol/L处理累积Cd、Zn较多，对照累积Cd、Zn较少.

表6 镉锌胁迫下喷施表油菜素内酯对籽粒苋植株Cd、Zn含量的影响

3 讨论与结论

研究表明，表油菜素内酯能明显促进三叶期西瓜幼苗生长，提高其叶绿素含量和光合作用速率［11］，施用外源2，4-表油菜素内酯能显著提高黄瓜植株叶和根组织SOD、POD活性，而对CAT活性无明显影响［12］.本试验结果表明，镉锌胁迫下，不同浓度表油菜素内酯影响籽粒苋株高、叶片数、色素含量及SOD、POD、CAT活性，这基本与康云艳的结果［12］一致.总的来说，以10-5mol/L表油菜素内酯处理下，籽粒苋植株的生长及抗氧化酶活性最高.SOD、POD和CAT是植物体内清除ROS的保护酶，协同作用来抵御ROS对细胞膜造成的伤害，从而减轻重金属胁迫对植物细胞造成伤害［13］.抗氧化保护酶活性的提高可能是由于表油菜素内酯促进了酶的合成或者通过调节特定基因的转录与翻译而激活这些保护酶［14］.因此，一定浓度表油菜素内酯处理对提高籽粒苋对重金属镉锌的吸收累积.高浓度表油菜素内酯处理籽粒苋，其可溶性蛋白质含量和可溶性糖含量均显著低于对照，这与何宇炯的结果［15］基本一致.

一定浓度的表油菜素内酯可促进籽粒苋地上部和根系对Cd、Zn的吸收累积，这是否由于表油菜素内酯促进了籽粒苋植株的生长，进而增强了籽粒苋地上部和根系对Cd、Zn的吸收累积，还有待于进一步研究.