商麦5226对酸雨胁迫的响应

高宝云，杨 强

（商洛学院 生物医药与食品工程学院，陕西商洛726000）

商麦5226对酸雨胁迫的响应

高宝云，杨 强

（商洛学院 生物医药与食品工程学院，陕西商洛726000）

为了探讨酸雨对小麦种子萌发的影响，以商麦5226为材料，模拟pH值为2.0、2.5、3.0、4.0、5.0五种酸雨，研究其对小麦萌发过程中种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及幼苗体内SOD、POD活性、MDA含量7个指标的影响。结果表明，随着酸度的增加，小麦的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数和SOD活性整体呈下降趋势，而POD活性和MDA含量呈增加趋势。不同pH值的酸雨对小麦种子萌发有着不同程度的影响。

商麦5226；酸雨；种子萌发

小麦是世界上的主要粮食作物之一，而外界环境，如干旱、低温、病虫害等逆境对小麦的生长发育有着不同程度的影响。近些年来，由于全球气候的变化，极端天气日益加剧，酸雨也逐渐成为影响小麦生长发育的不利因素。关于酸雨对作物的影响已有相关报道。范玉贞等[1]模拟不同pH值酸雨的环境对小麦进行处理，结果表明pH为2.5的酸雨逆境下小麦的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数最小；严重玲等[2]对小麦研究发现，小麦叶片SOD、POD活性随酸雨pH值的降低先升后降呈单峰曲线变化；倪寿涛等[3]模拟酸雨对北方小麦生长的研究表明，酸雨酸度和受害时间是小麦叶片造成伤害的主要因素，其中pH为2.0的酸雨环境下，叶片中丙二醛（MDA）积累量达到最大。魏常青等[4]研究表明，pH为5.5和5.0的酸雨溶液对绿豆种子萌发有一定的抑制作用，可以降低绿豆种子的活性。前人研究结果为随后酸雨对小麦的影响研究提供了较好的参考与借鉴。小麦萌发期是小麦重要的生育期之一，其生长状况直接影响到小麦的产量。商麦5226有关酸雨对其萌发期的影响未见报道。为此，本研究通过模拟不同强度酸雨，研究酸雨胁迫对小麦种子萌发的影响，以期为区域农业种植规划和抗酸品种的选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

选用商麦5226（陕审麦2008011）为供试材料，由商洛学院生物医药与食品工程学院实验室提供。

1.2 实验方法

1.2.1 试剂配制

将分析纯浓硝酸和浓硫酸按体积比1：4.7配制成pH值为1.0的模拟酸雨母液，将蒸馏水与母液混合，配成pH值分别为2.0、2.5、3.0、4.0、5.0的模拟酸雨溶液[5]。

1.2.2 种子处理

选取籽粒饱满，大小相当的种子，用3%的高锰酸钾溶液消毒10 min后，再用蒸馏水冲洗数次，以洗去表面残留的高锰酸钾溶液，然后用滤纸吸干。

1.2.3 种子萌发

挑选大小均匀的小麦种子100粒，用铺有两层滤纸的培养皿做发芽床，用不同pH值的酸雨溶液进行胁迫处理，对照为与母液离子成分相似的中性溶液。每组设置3个重复，25℃培养，每天更换相应溶液以保持酸度稳定，第二天开始统计。

1.3 生理指标的测定

发芽率：测试种子发芽数占测试种子数的百分比。

发芽势：发芽过程中发芽种子数达到最高峰时发芽的种子数占供测试样品种子数的百分比。

发芽指数：当天发芽数与发芽日数比的总和。活力指数：生长指数与发芽指数的乘积。

SOD活力的测定：取不同处理小麦叶片(去叶脉)及对照组各0.5 g于预冷的研钵中，加1 mL磷酸缓冲液在冰浴下研磨成匀浆，倒入10 mL刻度试管中，加缓冲液定容为5 mL。取2 mL提取液于4℃下10000 rpm离心15 min，上清液即为SOD粗提液[6]。于25℃、4000 lx日光灯下反应20 min，在560 nm波长下，测定其吸光度。视NBT光化还原被抑制50%的酶液量为一个酶活单位。

POD活力的测定：准确称取小麦叶片0.1 g，剪碎后放入预冷的研钵中，加磷酸缓冲液冰浴研磨成匀浆。残渣再用5 mL磷酸缓冲液提取一次，合并两次匀浆液，以4000 rpm低温离心15 min，上清液即为粗酶液，定容25 mL，酶液贮于低温下备用[7-8]。于470 nm处测出的吸光值(OD)，计算过氧化物酶活性。

丙二醛含量测定：准确称取小麦叶片1 g，加入少许石英砂和10 mL三氯乙酸溶液研磨，充分研磨后4000 r·min-1离心10 min[9]。取上清液分别在532、600、450 nm波长下测定吸光值(A)，计算样品中MDA含量。

2 结果与分析

2.1 模拟酸雨对小麦种子萌发的影响

由图1、图2可知，在pH为2.0-3.0时小麦种子发芽率和发芽势最小（0）。随着胁迫的持续(6 d内),完全抑制了小麦的发芽过程。这表明高强度的酸雨抑制了小麦种子的活性进而引起胚细胞的死亡。最终的结果是小麦种子不能正常萌发。在pH为3.0-5.0时，发芽率随酸度的降低而上升。pH为5.0的发芽率高于对照组(4 d内)的发芽率，表明低浓度的酸液有助于小麦种子的萌发。发芽指数和活力指数是反映种子综合活力的指标，由图3、图4中可以看出，种子的发芽率和发芽势相似，说明指数越高，抗逆能力越强。在相同的pH值下随着胁迫时间的延长抑制了小麦幼苗的生长，在2.0-3.0更为明显。

图1 模拟酸雨对小麦发芽率的影响

图2 模拟酸雨对小麦发芽势的影响

2.2 不同pH值酸雨溶液对小麦幼苗生理活性的影响

2.2.1 模拟酸雨对小麦幼苗体内SOD活性的影响SOD可消除自由基，控制细胞的膜脂过氧化。植物在正常生长状态下，细胞内的活性氧自由基的产生和消除处于动态平衡状态。由图5可看出，模拟酸雨溶液对小麦幼苗中的保护酶SOD的影响。酸雨对小麦幼苗中SOD的活性有抑制作用，随着酸的强度增大SOD的活性逐渐减少，从而破坏小麦幼苗的防御系统加快小麦的衰老，但其变化幅度较小。到达一定程度甚至会有其他伤害的出现。

图3 模拟酸雨对小麦活力指数的影响

图4 模拟酸雨对小麦发芽指数的影响

2.2.2 模拟酸雨对小麦幼苗体内POD活性的影响

过氧化物酶是植物体内普遍存在的一种保护酶，它与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等生长发育过程有着密切关系。它的活性随着植物生长发育进程不断发生变化。因此通过测定POD活性可反映某一时期植物体内代谢的变化。由图6可看出，随着酸度增强幼苗中POD的活性先缓慢增加，随后上升较快，表明了酸液可直接影响幼苗中的POD保护酶活性，但增幅有限。POD作为小麦的一种保护酶，其活性处于增强的状态，但并没有起到缓解酸雨对小麦的伤害。

图5 模拟酸雨对小麦幼苗SOD活性的影响

图6 模拟酸雨对小麦幼苗POD活性的影响

2.2.3 模拟酸雨对小麦幼苗体内MDA含量的影响

植物在衰老或逆境胁迫后，其组织或器官膜脂质发生过氧化反应产生MDA。其含量通常可反映植物衰老及受逆境伤害程度。由图7可以看出，pH值为2.0的酸雨下小麦幼苗中丙二醛含量最高，小麦幼苗中的MDA含量变化与POD变化基本相似，随着酸度和胁迫时间的增加MDA的累积量增加，促进了小麦的衰老。其变化幅度越大，说明酸雨对小麦幼苗中的MDA影响较大。

图7 模拟酸雨对小麦幼苗MDA含量的影响

3 结论与讨论

本研究发现，不同强度的酸雨对小麦种子萌发有着不同程度的影响。在处理前期，pH 2.0-3.0的酸雨对商麦5226的萌发表现出强烈的抑制作用，原因主要是酸雨强度和受害时间,具体表现为发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数均为0，其他组的幼苗随着pH值的升高而上升，说明胁迫强度下降，种子的萌发活力急剧上升。这与倪寿涛、崔兴国等[3,10]的研究结果一致。

SOD和POD作为生物体保护酶系统的主要组分,可缓解氧过量自由基对生物膜造成的伤害[11]。本研究认为，商麦5226随着酸雨强度的增大SOD的活性逐渐减少，这与唐正义等[12]研究小麦在pH值为2.0-3.0时研究结果一致。随着酸雨强度增强商麦5226幼苗中POD的活性先是缓慢增加，随后上升较快。pH值为2.0的酸雨下商麦5226幼苗中丙二醛含量最高，分析原因可能是商麦5226幼苗在正常情况下的酶促反应等一系列生理代谢中，产生的代谢产物均被小麦体内的保护酶所清除，使代谢产物的清除和产生处于动态平衡中，当逆境胁迫超过一定限度后，这种平衡被打破，植物细胞内活性氧的生成速率高于清除速率，导致活性氧的积累，植物细胞膜脂过氧化，最终表现为生物膜透性增加，影响植物的发育。可见酸雨对商麦5226的伤害主要是小麦幼苗的膜脂过氧化引起的，这与童贯和等[13]的研究结果相似。而在低酸度的几组中丙二醛含量增加不是很明显，这可能是商麦5226自身抗性的缘故。此时的处理对其造成伤害的程度不明显。除了这些因素外还有其他因素随着时间可能也会成为影响商麦5226的主要因素,其有待于进一步研究。

[1]范玉贞.小麦种子萌发的抗酸性研究[J].现代农村科技,2010(21)：62.

[2]严重玲,洪业汤,林 鹏,等.菠菜对酸雨胁迫的响应及稀土元素的作用[J].园艺学报,1999,6(1)：61-66.

[3]倪寿清,赵大传,崔清洁,等.模拟酸雨对北方小麦生长规律影响的研究[J].山东大学学报：理学版,2006(6)：109-113.

[4]魏常青,熊彦华.酸雨对种子萌发的影响[J].科技信息, 2010(17)：372.

[5]曾庆玲,黄晓华,周 青.酸雨对水稻、小麦和油菜种子萌发的影响[J].环境科学,2005,26(1)：181-184.

[6]孙 群,胡景江.植物生理学研究技术[M].陕西：西北农林科技大学出版社,2005：165-167.

[7]张志良，瞿伟菁.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社,2004：123-124.

[8]李 玲.植物生理学模块实验指导[M].北京：科学出版社,2009：97-98.

[9]中国科学院上海植物生理研究所,上海市植物生理学会.现代植物生理学实验指南[M].北京：科学出版社, 1999：305-306.

[10]崔兴国.小麦、玉米种子萌发对酸雨胁迫的响应[J].安徽农业科学,2010,38(14)：7677-7678.

[11]Fridovich I.Super oxide dismutase[J].Annu Rev Biochem,1975,44：147-159.

[12]唐正义,杨春萍,王 丹,等.模拟酸雨对小麦幼苗SOD和CAT活性的影响[J].内江师范学院学报,2014,29(4)：31.

[13]童贯和,刘天娇,黄 伟.模拟酸雨及其酸化土壤对小麦幼苗膜脂过氧化水平的影响[J].生态学报,2005,25 (6)：1512.

（责任编辑：李堆淑）

Effect of Acid-rain Stress on Shangmai 5226

GAO Bao-yun，YANG Qiang
(College of Biopharmaceutiacl and Food Engineering,Shangluo University,Shangluo 726000,Shaanxi)

In order to study the effect of acid-rain stress on seedling of germination of wheat，taking Shangmai 5226 as tested material,7 indexes,namely germination rate,germination energy,germination index,SOD activity,POD activity and MDA content,were measured during germination of wheat in its leaves under 5 different acid-rain levels(2.0、2.5、3.0、4.0、5.0).The results showed that germination rate, germination energy,germination index and SOD activity decreased as the acidity increased,while the POD activity and MDA content showed opposite trend.Acid rain of different pH values has an effect on germination of wheat at different levels.

Shangmai 5226,acid rain,germination

S512.1

：A

：1674-0033（2014）06-0061-04

10.13440/j.slxy.1674-0033.2014.06.018

2014-10-09

高宝云，女，陕西洛南人，讲师