hg~(2+) 胁迫下玉米生理生态变化的研究

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1、刘玲等：Hg2+胁迫下玉米生理生态变化的研究163Hg2+胁迫下玉米生理生态变化的研究刘玲，杨双春，张洪林*辽宁石油化工大学石油化工分院，辽宁抚顺113001摘要：通过砂培实验，研究汞胁迫下玉米的生理生态指标包括叶绿素含量、根系活力、游离脯氨酸含量的变化。结果表明，汞对玉米的胁迫是浓度和时间双重因子的作用：在低汞浓度、短时间内，叶绿素含量、根系活力及游离脯氨酸含量均有上升的趋势；在高汞浓度、长时间内，各生理指标均严重下降。各生理指标对汞的敏感度略有差异：游离脯氨酸含量>根系活力>叶绿素含量；其中脯氨酸含量可以作为汞污染的一个监测指标。关键词：汞胁迫；叶绿素含量；根系活力；游离

2、脯氨酸含量中图分类号：X171.5文献标识码：A文章编号：1672-2175（2004）02-0161-03刘玲等：Hg2+胁迫下玉米生理生态变化的研究163近几年，利用植物治理重金属污染的环境即植物修复方法，已引起人们的广泛重视[1]。这一技术是利用植物对重金属的忍耐和超累积能力，及其与共生的微生物体系结合，实现被重金属污染的环境的修复。汞是生态环境中的主要重金属元素，其带来的生态环境问题日趋严重，因此本文侧重研究汞离子对玉米的生理生态变化的影响，其结果对进一步了解植物对重金属的忍耐机理，以及为汞化物在环境质量的生物监测和制定环境质量标准等方面提供科学依据。1材料和方法1.

3、1实验材料1.1.1种子培养种子为农大108，未受任何重金属污染。种子用1mg/L的HgCl2溶液浸泡消毒10min[2]，然后用去离子水反复冲洗，再将种子于去离子水中浸泡，25℃恒温培养箱中培养72h，待用。1.1.2沙子处理沙子用体积分数为2%的HNO3溶液浸泡过夜，然后用去离子水洗净，每500g装盆，待用。1.1.3采用温室沙培盆栽处理各盆播种子30粒，并用去离子水浸润，待幼苗长出1片真叶时，用改良的Hoagland[3]（pH=6.0±0.5）营养液浇灌。1.1.4污染处理待营养液处理1周后，用HgCl2处理液浇灌，汞质量浓度为：0、0.2、0.5、1.0、5.0mg

4、/L，每个处理设3个重复[11]。1.2实验方法1.2.1叶绿素含量采用无水丙酮提取，分光光法于663nm和645nm处测量[4]。1.2.2根系活力采用TTC显色，乙酸乙酯提取，分光光度法于485nm处测量[5]。1.2.3游离脯氨酸采用3%的磺基水杨酸提取，2.5%茚三酮显色，甲苯萃取，分光光度法于520nm处测量。2结果与讨论2.1Hg2+胁迫对叶绿素含量的影响叶绿素含量和叶绿素比值是衡量叶片衰老的较重要的指标[6]，也是表示植物光合器官生理状况的重要指标。由图1知，不同浓度Hg2+处理的玉米，随着玉米生长时间的增长，叶绿素含量一直呈上升趋势，这说明叶片的光合作用一直在

5、增强。而且，在处理初期（10d内），经处理的玉米叶绿素含量低于对照（除第2天）；第15天时，均全部超过对照；27d后，叶绿素含量又低于对照，且汞浓度越大，下降越多，这可能是Hg2+对玉米产生的毒害是随着Hg2+在玉米细胞体内积累到一定程度才表现出来的。这说明Hg2+对玉米叶绿素的影响是浓度和时间双重因子的作用。图1不同质量浓度Hg2+处理不同时间叶绿素含量的变化27d时，各处理组玉米的叶绿素含量分别比对照下降了0.53%、1.7%、6.38%和8.93%，刘玲等：Hg2+胁迫下玉米生理生态变化的研究163这说明玉米对汞离子的毒害有很强的忍耐力。表1不同质量浓度Hg2+处理不同

6、时间的玉米根系活力的变化ρ(Hg2+)/(mg·L-1)t/d5101527013.59725.11045.57133.0760.29.79324.04720.09017.7790.512.63626.20930.88727.8611.09.13920.72430.15113.5875.010.57117.42124.32312.153由图2知，不同浓度Hg2+处理玉米10d后，叶片中的叶绿素a，叶绿素b，叶绿素a+b，在质量浓度为0.2mg/L时，含量均高于对照，这可认为是叶绿素合成系统的一种应激性反应；汞质量浓度大于0.2mg/L时，叶绿素a，b及a+b均随浓度的增大而呈

7、下降趋势，在浓度为5mg/L时，比对照下降9.75%。这可能是由于随着汞浓度的增大，光合系统受到不可修复的破坏，Hg2+的积累抑制叶绿素酸酯还原酶和影响氨基-γ-戊酮酸的合成[7]，从而影响叶绿素的生物合成，同时使叶绿素体膜系统在结构上受到逐渐破坏[8]，导致叶绿素总量的下降，光合速率降低。图2不同质量浓度Hg2+处理对玉米叶绿素含量的影响（第10天）不同浓度Hg2+毒害下，叶绿素a/b的比值变化不大，表明叶绿素a和叶绿素b对Hg2+敏感性相近，相比之下，叶绿素a比b稍敏感。另有研究表明，植物体内对重金