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模擬酸雨對莖瘤芥幼苗生理特性的影響

作者:第一論文網 更新時間:2015年10月30日 10:03:34

摘要;通過研究模擬酸雨對莖瘤芥幼苗生理特性,明確不同pH 值濃度對該幼苗生理特性的影響,為酸化環境下莖瘤芥生長發育的脅迫機理研究奠定必要的基礎。

關鍵詞:莖瘤芥;模擬酸雨;生理特性

1 材料與方法

1.1 試驗材料

涪陵榨菜新一號,購于重慶市永川區農貿市場。

1.2 模擬酸雨的配制

以pH 值為1 的酸雨為母液(SO42- 與NO- 摩爾比為

5∶1)[1],用蒸餾水稀釋,分別配制成pH 值為4.5、5.0、5.5的酸雨,CK 為蒸餾水,用酸度計(pH510)校準。

1.3 試驗方法及指標測定

1.3.1幼苗鮮重和相對電導率的測定。試驗采用培養皿發芽,消毒后用不同濃度的酸雨浸潤,并根據水分的消耗情況適當補充模擬酸雨溶液,試驗7天后,測量幼苗鮮重(單株)和相對電導率,每個處理重復3次。

幼苗鮮重=根重+芽重;

幼苗相對電導率的測定采用電導儀法[2]

1.3.2 幼苗丙二醛和葉綠素含量(a+b)的測定:將消毒后的莖瘤芥種子播種到穴盤中,待幼苗長出4 片真葉后,噴施不同濃度模擬酸雨以及蒸餾水CK,第2天開始測定幼苗葉綠素和丙二醛(MDA)含量,連續測量3天。

丙二醛(MDA)測定用硫代巴比妥酸TBA染色法[2],葉綠素測定用乙醇提取比色法。

采用SPSS13.0及Excel軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 模擬酸雨對莖瘤芥幼苗鮮重的影響

如圖1所示,隨著模擬酸雨pH值的增加,莖瘤芥幼苗鮮重呈上升的趨勢,且各處理之間均呈現顯著差異。當pH值在5.5 時,莖瘤芥幼苗鮮重為0.2523g,與對照組CK 0.2652g 相比最為接近,但仍呈顯著差異。這說明即便是pH值5.5的酸雨,也會對莖瘤芥幼苗的生長有抑制作用,莖瘤芥幼苗的生長對酸雨敏感。

2.2 模擬酸雨對莖瘤芥幼苗電導率的影響

從圖2可知,幼苗的電導率隨著pH值的增加,電導率呈現下降趨勢。隨著外部環境酸性增強,細胞膜的結構受到破壞或者功能受損,細胞質膜透性增大將會使細胞內電解質向外滲漏,故表現為電導率的下降。其電導率含量在pH 值4.5~5.0與CK差異顯著。由此可知,在pH值低于5.5時,莖瘤芥幼苗細胞質膜對酸雨較為敏感,pH值越低,對幼苗的細胞膜的傷害就越大。

2.3 模擬酸雨對莖瘤芥幼苗丙二醛(MDA)含量的影響

由圖3 可知,丙二醛含量隨著酸雨脅迫時間增長,其變化的趨勢為:第1 天>第3 天>第2 天,表現為先降低,后升高的現象。在酸雨脅迫的第11 天,丙二醛(MDA)含量隨著pH值的升高呈下降趨勢,MDA含量由pH值4.5時的0.4696下降到pH值5.5 時的0.3935,下降了16%,pH值5.5、CK 與pH值4.5 和pH值5.0呈顯著差異,但第2天和第3天,各處理之間MDA含量差異不顯著。這說明幼苗在酸雨脅迫的初期,酸雨的酸度越強,越能增大幼苗細胞膜脂質過氧化程度,導致細胞膜透性增加,MDA的含量增大,對幼苗的損傷也較大,但隨著脅迫時間的持續,不同濃度酸雨脅迫下的MDA含量差異不大。

2.4 模擬酸雨對莖瘤芥幼苗葉綠素(a+b)含量的影響在幼苗生長的初始階段,葉綠素(a+b)含量會逐漸增長以適應生長發育的需要,模擬酸雨的不同酸度以及對幼苗作用的持續時間不同,會導致不同幼苗葉綠素的含量有不同的變化。如圖4所示,在同一濃度酸雨脅迫下,葉綠素的含量逐天上升;在每一天均隨著pH值的增大呈波浪型上升的趨勢,且和CK均呈顯著差異。值得注意的是,在pH值5.0情況下,第2 天和第3 天葉綠素含量上升幅度分別為25%和19%,超過了CK的4%和16%的增幅,并且在第3天pH值5.0的葉綠素含量超過了pH值5.5,并呈顯著差異,這說明在pH值5.0的酸性環境下,瘤芥幼苗對酸雨脅迫有一定的耐性。

4 小結與討論

幼苗的鮮重和相對電導率均是反映植物生活力的重要指標。幼苗鮮重的不足,將會使植株生長矮小,影響植株的正常生長發育;受到酸雨脅迫的植物細胞膜的完整性會受到破壞,膜的透性會增大,故電導率的大小可以反映出細胞膜受傷害的程度[5]。試驗結果表明,在pH值為4.5~5.5,幼苗鮮重和細胞膜的破壞程度均會隨著酸度的增加而增加,不同pH值的模擬酸雨對莖瘤芥幼苗的鮮重、相對電導率均有較大的影響。

通過連續3天對莖瘤芥幼苗用模擬酸雨處理,在一定程度上模仿一次自然酸雨沉降的過程。丙二醛是膜脂過氧化的最終產物之一,它對植物生長發育和細胞分裂有明顯的毒害作用,丙二醛含量的高低,是判斷組織衰老和膜脂過氧化程度的重要指標。試驗結果表明,MDA的含量第1天>第3天>第2天。這樣的現象表明,當幼苗在酸雨脅迫的初期,針對體內因不良環境而產生大量自由基,幼苗通過提高自身保護酶的活性來消除自由基對組織的破壞,導致在短期內,MDA的含量下降,這也是生物體的自我防衛機制的一種體現。

葉綠素在植物的光合作用中是不可或缺的重要載體,其含量的高低,直接影響到植物的光合作用,并進一步影響植物的生長。試驗結果表明,葉綠素含量隨著pH值的降低呈下降趨勢,pH值5.0在第2天和第3天葉綠素含量增加幅度較大,其葉綠素含量高于pH值4.5和pH值5.5,這說明即便在pH值較低的酸雨脅迫下,幼苗的葉綠素含量對不同濃度酸雨脅迫的敏感程度也有所不同。

綜上所述,較低濃度的酸雨(pH 值4.5~ 5.5)脅迫對莖瘤芥幼苗的生長影響較大,但短期的酸雨脅迫對幼苗MDA的含量無顯著影響。

參考文獻

1 吳丹,王式功,尚可政.中國酸雨研究綜述[J].干旱氣象,2006(2)

2 郝再彬,蒼晶,徐仲.植物生理實驗[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2004

(責任編輯張芝)

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