外源激素SA对大蒜受Cu2+、Zn2+胁迫的影响

刘小阳

（宿州学院 化学与生命科学学院，安徽 宿州234000）

外源激素SA对大蒜受Cu2+、Zn2+胁迫的影响

刘小阳

（宿州学院 化学与生命科学学院，安徽 宿州234000）

以大蒜为材料，研究外施SA对大蒜受Cu2+、Zn2+胁迫的影响。研究中，采用常规测量方法测量形态性状，采用经典的愈创木酚法测定POD活性，采用分光光度计法。结果表明：(1)大蒜在受Cu2+、Zn2+胁迫时，外施适量的SA可以缓解胁迫，改善生长性状。(2)大蒜在受Cu2+、Zn2+胁迫时,外施适量的SA可以改善生理活性,如叶绿素的含量提高，光合性能得到改善；体内POD活性明显增强，可提高大蒜的抗逆性，且胁迫赿重，POD活性赿高。

SA,大蒜，Cu2+胁迫；Zn2+胁迫；形态性状；叶绿素含量；POD活性

水杨酸(salicylic acid，简称SA)作为植物体内的内源信号物质和激素,已受到植物生理学界的关注。已有研究表明，SA及其类似物能诱导植物产生抗病性[1]、抗盐性[2]、抗寒性[3]和抗热性[4]及减少重金属对细胞膜的伤害[5]等，说明SA能够缓解植物的逆境胁迫，提高植物的抗性。本文以大蒜以材料，对其进行Cu2+、Zn2+胁迫，并施以外源SA,研究大蒜的形态和生理变化，以进一步探讨水杨酸在植物抗逆性诱导方面的作用机制。

1 材料与方法

1.1 实验材料

大蒜(llium sativum L.)购于宿州市南关菜市场。挑选大小均匀、健壮无损伤的蒜瓣为实验材料，大蒜剥除外部的膜质鳞片，洗净、晾干备用。

1.2 实验仪器

电子天平、离心机、751紫外分光光度计、磁力搅拌器、剪刀、研钵、移液管、刻度尺、容量瓶。

1.3 试剂

CuSO4·5H2O、ZnSO4·7H2O、水杨酸、丙酮、CaCO3、石 英 砂 、 愈 创 木 酚 、H2O2、KH2PO4、NaH2PO4、Na2HPO4。

1.4 实验设计

挑选大小均匀、健康的大蒜鳞茎(蒜瓣)，插入细沙中，施加自来水，每日自然光照10 h。待出苗长至约5 cm高，挑选长势相同的大蒜幼苗，分置于塑料盆中，每盆10株，用细沙固定其根部。

施液情况：根据塑料盆中的沙重以及国家规定的重金属污染指标，配置3种不同浓度不同的Cu2+、Zn2+溶液和SA溶液，对大蒜幼苗做如下五组不同的处理：

处理一：加入不同浓度的 Cu2+(浓度分别为30mg/kg,150mg/kg,300mg/kg)溶液；

处理二：加入不同浓度的Zn2+(浓度分别为80mg/kg,200mg/kg,400mg/kg)溶液；

处理三：加入不同浓度的 Cu2+(浓度分别为30mg/kg,150mg/kg,300mg/kg)溶液和不同浓度的SA（浓度为2ug/kg,20ug/kg,200ug/kg）溶液；

处理四：加入不同浓度的 Zn2+(浓度分别为80mg/kg,200mg/kg,400mg/kg)溶液和不同浓度的SA（浓度为2ug/kg,20ug/kg,200ug/kg）溶液；

处理五：加入不同浓度的SA（浓度分别为2ug/ kg,20ug/kg,200ug/kg）溶液。

采用根施技术，分别处理大蒜幼苗，空白植株施等量蒸馏水。每组除所施加的培养

液的组成不同外，培养液的体积及其他栽培情况完全相同，每日自然光照10h。适时补充营养液。

培养12d后，取大蒜的植株做形态指标测定，取大蒜的叶或根用自来水、蒸馏水洗净晾干后做生理指标的测定。数据处理采用Excel软件完成。

1.5 测定方法

1.5.1 形态指标的测定 将大蒜小心取出后，先用自来水漂洗，然后用去离子水洗涤3次，滤纸吸干表面水分后测量株高和根长，观察叶片和根的颜色；置于85℃烘箱内烘干至恒重，用电子天平精密称取大蒜的干重。另外在培养期间，每天观察并记录叶片的颜色变化。

1.5.2 生理指标的测定

1.5.2.1 POD活性的测定 POD活性的测定采用经典的愈创木酚法[6]。用KH2PO4提取大蒜叶片中的过氧化物酶，加入愈创木酚和过氧化氢混合液，于分光光度计470nm波长下测量OD值，每隔1min读数一次。每分钟OD值变化大小表示酶活性大小，即以ΔOD470/min·g鲜重表示。

1.5.2.2 叶绿素含量

叶绿素含量采用分光光度计法[7]。取新鲜叶片，称取0.5 g放入研钵中加纯丙酮5mL，少许CaCO3和石英砂，研磨成匀浆，再加5mL 80%丙酮洗涤研钵，一并转入离心管，离心后弃沉淀，上清夜用80%丙酮定容至20 mL。取上述色素提取液1 mL，加80%丙酮4mL稀释后转入比色杯中，以80%丙酮为对照，分别测定663 nm、645 nm处的光密度值。按下式分别计算叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+叶绿素b的含量：

Ca=12.7 OD663-2.69 OD645

Cb=22.9 OD645-4.68 OD663

CT=Ca+C b=8.02 OD663+20.21 OD645

再根据稀释倍数分别计算每克鲜重叶片中色素的含量，即：

叶绿素含量=5·0.02L·C/0.5g=0.2mg/g鲜重。

2 结果与分析

2.1 水杨酸对大蒜受胁迫Cu2+、Zn2+时生长的影响

从表1中可以看出，外施Cu2+高于150mg/kg、Zn2+高于80mg/kg时,大蒜生长受到胁迫，株高、根长和干重明显小于对照组。施加外源SA，当浓度达到20ug/kg时，性状得到改善，即株高、根长和干重明显大于受胁迫组，但仍低于对照组。但当施加的外源SA达到200ug/kg时，性状不但没有得到改善，反而有胁迫加重之趋势。

2.2 SA处理对大蒜生理特性的影响

2.2.1 对大蒜POD活性的影响 POD是一种含铁的蛋白质，广泛存在于植物中，是植物细胞防止活性氧伤害的三大保护酶之一[8]。从图1和图2可以看出，在不外加SA的情况下，Cu2+、Zn2+对POD活性有明显的影响，表现为随着Cu2+、Zn2+浓度的升高，POD活性增强，其中Cu2+浓度升高,POD活性提高比Zn2+明显快。

表1 不同浓度的水杨酸对大蒜受铜、锌胁迫时生长的影响

外加SA对POD活性均有一定的影响。在只外加SA，而不加Cu2+、Zn2+的情况下，SA对POD活性的影响不明显，SA浓度在2ug/kg、20ug/kg时与空白对照基本相等，在200ug/kg时略有增强。在同时加SA和Cu2+的情况下，与只加同等Cu2+相比，SA浓度为20ug/kg时可以明显增强POD的活性，并随Cu2+浓度和SA浓度的升高而增强；在同时加SA和Zn2+的情况下，与只加同等Zn2+相比，Zn2+浓度低时SA对POD活性的影响不明显，而Zn浓度达到400ug/kg时比较明显，此时随着SA浓度升高，POD活性增强，其中SA浓度为200ug/kg时POD活性达最高。

图1 水杨酸对Cu2+胁迫下大蒜POD活性的影响

图2 水杨酸对Zn2+胁迫下大蒜POD活性的影响

2.2.2 对大蒜叶绿素含量的影响 从图3和图4可以看出，在不外加SA的情况下,施加Cu2+、Zn2+对叶绿素含量有明显影响，表现为低浓度可以提高叶绿素的含量，高浓度降低叶绿素的含量。其中当Cu2+浓度小于150mg/kg时，可以提高叶绿素的含量，大于150mg/kg则降低叶绿素含量；当Zn2+浓度小于80mg/kg时，可以提高叶绿素的含量，大于80mg/kg则降低叶绿素的含量。

外加SA对叶绿素含量均有一定的影响。在只外加SA，而不加Cu2+、Zn2+的情况下，表现为SA在2ug/kg和20ug/kg时与空白对照相比，分别将叶绿素含量提高了1.32倍和 1.58倍；而在200ug/kg时，叶绿素含量与空白对照相比却略有降低，是空白对照的98%。在同时加SA和Cu2+、Zn2+的情况下，与只加同等Cu2+、Zn2+相比，低浓度SA可以提高叶绿素的含量，而高浓度SA降低叶绿素的含量，其中以20ug/kg提高叶绿素含量最明显。

图3 水杨酸对Cu2+胁迫下大蒜总叶绿素的影响

图4 水杨酸对Zn2+胁迫下大蒜总叶绿素的影响

3 结论

上述实验结果表明：

(1)外施适量的SA(20ug/kg)可以缓解金属Cu2+、Zn2+对大蒜生长的胁迫，改善生长性状。

(2)不同金属离子对大蒜产生胁迫的浓度不同，Cu2+为150mg/kg，Zn2+为80mg/kg。

(3)外施适量的SA可以改善植物受金属Cu2+、Zn2+胁迫时的生理特性,大蒜幼苗在Cu2+、Zn2+胁迫下，外施20ug/kg浓度的SA，叶绿素的含量提高，光合性能得到改善。

4)外施适量的SA可提高植物的抗逆性，在大蒜受Cu2+、Zn2+胁迫时，外施SA达到20ug/kg时，植物体内POD活性明显增强；同时随Cu2+、Zn2+浓度的提高，POD活性也随之增强，其中SA浓度在200ug/kg时，其活性达到最高。说明SA可提高大蒜的抗逆性，且胁迫赿重，SA活性赿高[9]。

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[责任编辑：钱立武]

Q946

A

1674-1104(2013)06-0053-03

2013-09-21

宿州学院教授(博士)科研启动基金项目(2012jb03)。

刘小阳(1963-),男，安徽怀宁人，宿州学院化学与生命科学学院教授，硕士生导师，主要研究方向为植物抗逆生理。