鋅對(duì)鐵脅迫下小麥幼苗生理生化特性的影響.pdf

1、重金屬污染已成為了當(dāng)今世界面臨的最主要環(huán)境問題之一，當(dāng)其在作物中大量積累時(shí)會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用，并通過食物鏈潛在威脅著人類健康。鐵（Iron，F(xiàn)e）是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需微量元素，對(duì)光合與呼吸過程中的電子傳遞、細(xì)胞壁代謝以及氧化損傷保護(hù)等生理過程至關(guān)重要。然而高濃度 Fe對(duì)植物具有毒害作用，會(huì)引起植物形態(tài)、生理和生化特征改變，產(chǎn)生氧化脅迫甚至抑制植物幼苗早期生長(zhǎng)。鋅（Zinc，Zn）也是植物生長(zhǎng)發(fā)育中重要微量元素，具有保護(hù)生物膜免受氧化和過

2、氧化損傷、維持細(xì)胞膜透性、保持質(zhì)膜完整性以及緩解重金屬毒害的作用，但是高濃度Zn亦能對(duì)植物產(chǎn)生毒害。小麥（Tritium aestivum L.）是中國(guó)和世界上最主要的糧食作物之一。本實(shí)驗(yàn)以“西旱3號(hào)”小麥為材料，研究了不同濃度Zn（50μmol· L-1、250μmol· L-1和2 mmol· L-1）對(duì)300μmol· L-1 Fe處理下小麥幼苗生長(zhǎng)及各項(xiàng)生理特性的影響，試圖探究Zn加入后植物對(duì)Fe脅迫響應(yīng)的機(jī)理。本實(shí)驗(yàn)主要研究結(jié)

3、果如下：
　　1．Fe處理下小麥根葉Zn含量和根Fe、鉀（Potassium，K）、鈉（Sodium，Na）、鈣（Calcium，Ca）含量明顯增加，葉K、Na、Ca含量顯著降低而Fe含量變化不明顯。與Fe脅迫相比，Zn加入后根葉Zn及葉Ca積累顯著增加而Fe含量明顯降低；低濃度Zn（50和250μmol· L-1）的添加明顯降低了根K積累；50μmol· L-1和2 mmol· L-1Zn加入后，葉K積累明顯增加而根Ca含量及根

4、葉Na含量均降低。
　　2．與對(duì)照相比，F(xiàn)e處理明顯抑制了小麥根生長(zhǎng)，但對(duì)莖長(zhǎng)沒有顯著影響。低濃度 Zn明顯緩解了Fe對(duì)根生長(zhǎng)的抑制，但未影響莖生長(zhǎng)；2 mmol· L-1 Zn的加入進(jìn)一步抑制了Fe處理下根莖生長(zhǎng)，但對(duì)根的抑制作用更明顯。
　　3．Fe處理下，小麥根中丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量和細(xì)胞活力喪失顯著增加，總過氧化氫(Hydrogen peroxide，H2O2)、羥自由基(Hydrox

5、yl radical，·OH)和超氧陰離子（Superoxide onion，O2·?）含量以及質(zhì)外體中這三項(xiàng)指標(biāo)均明顯增加。與Fe處理相比，Zn的添加明顯減少了根細(xì)胞活力喪失、總O2·?產(chǎn)生以及質(zhì)外體H2O2、·OH和O2·?含量；低濃度Zn添加使根MDA和總H2O2含量明顯降低；50μmol· L-1和2 mmol· L-1Zn的加入導(dǎo)致了根總·OH含量增加，但不顯著。
　　4．Fe處理使小麥根總超氧化物歧化酶（Superox

6、ide dismutase，SOD）、過氧化物酶（Peroxidase，POD）、過氧化氫酶（Catalase，CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（Ascorbate peroxidase，APX）和谷胱甘肽還原酶（Glutathione reductase，GR）活性與對(duì)照相比顯著升高；根質(zhì)外體GR活性較對(duì)照明顯降低，而其他酶活性均顯著升高。Zn添加后，幼苗根中總SOD、POD、GR以及質(zhì)外體CAT、APX和GR活性與Fe處理相比明顯升高，

7、而該處理下總 APX和質(zhì)外體 POD活性顯著降低；50μmol· L-1和2 mmol· L-1Zn明顯降低了Fe脅迫下根質(zhì)外體 SOD活性；250μmol· L-1和2 mmol· L-1Zn使Fe脅迫下根中總CAT活性明顯升高。
　　5．Fe處理的小麥根中，二胺氧化酶（Diamine oxidase，DAO）和多氨氧化酶（Polyamine oxidase，PAO）活性明顯升高，但細(xì)胞壁過氧化物酶（cell wall-boun

8、d POD）活性顯著降低。與Fe處理相比，Zn添加明顯升高了根細(xì)胞壁POD活性；低濃度Zn顯著降低了該處理下根PAO活性；50μmol· L-1和2 mmol· L-1 Zn加入使根DAO活性較Fe處理明顯升高。
　　6．Fe處理導(dǎo)致小麥根可溶性蛋白和脯氨酸含量明顯增加、鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶（Ornithineδ-aminotransferase，OAT）活性升高，但降低了可溶性糖含量及谷氨酸激酶（Glutamate kinase，GK）

9、和脯氨酸脫氫酶（Proline dehydrogenase，PDH）活性。相比于Fe處理，低濃度Zn加入使根脯氨酸含量、OAT和GK活性明顯降低，但增加了可溶性蛋白含量和PDH活性；Zn加入未明顯影響Fe處理下根可溶性糖含量。
　　上述結(jié)果表明，低濃度Zn加入緩解了Fe處理對(duì)小麥幼苗根的植物毒作用，主要表現(xiàn)為減緩了質(zhì)膜過氧化程度、降低了細(xì)胞活力喪失、減少了ROS積累、升高了總SOD、POD和GR活性及質(zhì)外體CAT、APX和GR活性