中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) ChineseAgriculturalScienceBulletin 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) 2024 40 31 23 29 ChineseAgriculturalScienceBulletin 基 金 項(xiàng) 目 湖 南 省 重 點(diǎn) 研 發(fā) 項(xiàng) 目 南 瓜 優(yōu) 基 因 資 源 創(chuàng) 制 及 育 種 技 術(shù) 研 究 與 應(yīng) 用 2020NK2038 湖 南 省 自 然 科 學(xué) 基 金 項(xiàng) 目 南 瓜 雄 性 不 育 相 關(guān) 漆 酶 基 因 CmLAC 4 作 用 機(jī) 制 2024JJ7240 湖 南 省 教 育 廳 科 研 項(xiàng) 目 甜 瓜 Cucumis meloL 耐 澇 基 因 篩 選 與 表 達(dá) 研 究 22C0594 湖 南 省 研 究 生 培 養(yǎng) 創(chuàng) 新 實(shí) 踐 基 地 項(xiàng) 目 校 企 合 作 研 究 生 培 養(yǎng) 創(chuàng) 新 實(shí) 踐 基 地 湘 教 通 2017 451 號(hào) 校 企 合 作 創(chuàng) 新 創(chuàng) 業(yè) 教 育 基 地 項(xiàng) 目 植 物 生 產(chǎn) 類(lèi) 校 企 合 作 創(chuàng) 新 創(chuàng) 業(yè) 教 育 基 地 校地合作通 22021 3 號(hào) 第一作者簡(jiǎn)介 張紅磊 男 1996 年出生 寧夏銀川人 在讀碩士研究生 主要從事瓜類(lèi)蔬菜種質(zhì)資源開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究 E mail 913185595 通信作者 劉澤發(fā) 男 1977 年出生 湖南常寧人 副教授 主要從事瓜類(lèi)抗逆資源創(chuàng)新及育種工作 E mail zefaliu 收稿日期 2024 01 19 修回日期 2024 09 04 銻對(duì)甜瓜種子萌發(fā)及幼苗生理特征的影響 張紅磊 鄧 欣 姜艷芳 李思琴 劉澤發(fā) 黨建成 王亞楠 湖南人文科技學(xué)院 湖南婁底417000 摘 要 為 探 索 甜 瓜 Cucumis melo 對(duì) 銻 Sb 3 脅 迫 生 理 響 應(yīng) 機(jī) 制 以 甜 瓜 品 系 10 06 3 為 實(shí) 驗(yàn) 材 料 通 過(guò) 種 子 萌 發(fā) 和 幼 苗 水 培 實(shí) 驗(yàn) 研 究 不 同 濃 度Sb 3 0 30 60 100mg L 脅 迫 對(duì) 甜 瓜 種 子 萌 發(fā) 幼 苗 期 生 理 的 影 響 結(jié) 果 表 明 低 濃 度Sb 3 對(duì) 甜 瓜 種 子 萌 發(fā) 有 促 進(jìn) 作 用 但 對(duì) 根 的 生 長(zhǎng) 有 抑 制 作 用 也 有 利 于 幼 苗 生 長(zhǎng) 而 高 濃 度Sb 3 明 顯 對(duì) 甜 瓜 種 子 萌 發(fā) 及 幼 苗 生 長(zhǎng) 有 顯 著 抑 制 作 用 MDA 濃 度 會(huì) 隨 著Sb 3 濃 度 的 上 升 而 持 續(xù) 增 加 可 溶 性 糖 含 量 以 及CAT 活 性 同MDA 濃 度 呈 顯 著 正 相 關(guān) 隨 其 增 長(zhǎng) 而 做 出 調(diào) 節(jié) 性 增 長(zhǎng) Sb 3 濃 度 低 于60mg L 時(shí) 可 溶 性 蛋 白 含 量 POD 活 性 SOD 活 性 以 及 葉 綠 素 相 對(duì) 含 量 會(huì) 隨 著Sb 3 濃 度 升 高 而 顯 著 升 高 但 高 于60mg L 時(shí) 其 活 性 及 含 量 會(huì) 急 劇 下 降 一 定 濃 度Sb 3 可 激 發(fā) 甜 瓜 抗 氧 化 調(diào) 節(jié) 反 應(yīng) 高 濃 度Sb 3 會(huì) 抑 制 抗 氧 化 酶 活 性 高 濃 度Sb 3 致 使 甜 瓜 葉 片 氣 孔 導(dǎo) 度 胞 間CO2 濃 度 降 低 從 而 影 響 甜 瓜 的 光 合 速 率 蒸 騰 速 率 主 成 分 分 析 中 主 成 分 PC1 甜 瓜 可 溶 性 糖 含 量 MDA 濃 度 和CAT 活 性 權(quán) 重 系 數(shù) 較 大 主 成 分 PC2 中 可 溶 性 蛋 白 SOD 的 權(quán) 重 系 數(shù) 較 大 研 究 表 明 甜 瓜 在 低 濃 度Sb 3 30mg L 脅 迫 條 件 下 通 過(guò) 提 高 可 溶 性 糖 以 及 可 溶 性 蛋 白 等 滲 透 調(diào) 節(jié) 物 質(zhì) 的 含 量 來(lái) 增 強(qiáng) 抗 逆 能 力 高 濃 度Sb 3 60mg L 脅迫會(huì)損害防御系統(tǒng) 導(dǎo)致幼苗生長(zhǎng)發(fā)育不穩(wěn)定 關(guān)鍵詞 甜瓜 銻 銻脅迫 種子 幼苗 生理機(jī)制 生理響應(yīng) 抗氧化酶 中圖分類(lèi)號(hào) S652 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 論文編號(hào) casb2024 0059 Effects of Antimony on Seed Germination and Seedling Physiology of Cucumis melo ZHANG Honglei DENG Xin JIANG Yanfang LI Siqin LIU Zefa DANG Jiancheng WANG Yanan Hunan University of Humanities and Technology Loudi Hunan 417000 Abstract In order to explore the physiological response mechanism of Cucumis melo to antimony Sb 3 stress waterlogging tolerant melon strain 10 06 3 was used as experimental materials to study the effects of Sb 3 0 30 60 100 mg L stress at different concentrations on melon seed germination and seedling physiology through dish germination and hydroponic experiments The results showed that low concentration antimony had a promoting effect on seed germination of muskmelon but had an inhibitory effect on root growth and was also beneficial for seedling growth However high concentration antimony had a significant inhibitory effect on seed germination and seedling growth of muskmelon affecting its development and growth The concentration of MDA increased with the increase of antimony concentration and the soluble sugar content and CAT activity were significantly positively correlated with MDA concentration leading to a regulatory increase When the concentration of Sb 3 was lower than 60 mg L the soluble protein content POD activity SOD activity and relative chlorophyll content significantly increased with the increase of antimony concentration However when the concentration was higher than 60 mg L its activity and content sharply decreased A certain concentration中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) 0 引言 為 提 高 和 改 善 土 壤 生 產(chǎn) 力 農(nóng) 藥 化 肥 的 使 用 及 工 業(yè) 化 程 度 加 劇 土 壤 銻 污 染 引 起 的 蔬 菜 安 全 問(wèn) 題 亟 待 解 決 1 銻 Sb 是 一 種 有 毒 的 重 金 屬 歐 盟 已 于1976 年 將 銻 列 為 優(yōu) 先 控 制 污 染 物 2 重 金 屬 通 過(guò) 采 礦 活 動(dòng) 運(yùn) 輸 風(fēng) 力 水 力 以 及 化 學(xué) 遷 移 等 方 式 進(jìn) 入 到 土 壤 中 3 環(huán) 境 中 微 量 的 銻 對(duì) 植 物 是 有 益 的 當(dāng) 銻 的 含 量 超 過(guò) 一 定 標(biāo) 準(zhǔn) 時(shí) 會(huì) 對(duì) 植 物 生 長(zhǎng) 造 成 極 大 損 害 具 有 極 強(qiáng)的生物毒性 導(dǎo)致植物中毒 嚴(yán)重影響植物的正常生 長(zhǎng) 銻 對(duì) 水 稻 Oryza sativa 脅 迫 的 實(shí) 驗(yàn) 發(fā) 現(xiàn) 銻 脅 迫 影 響 水 稻 的 總 生 物 量 產(chǎn) 量 及 開(kāi) 花 4 油 菜 Brassica chinensis 小 麥 燕 麥 在 高 濃 度 銻 脅 迫 下 會(huì) 出 現(xiàn) 植 物 矮 小 葉 片 收 攏 葉 面 積 減 小 葉 尖 失 綠 和 易 倒 伏 等 現(xiàn) 象 5 6 藍(lán) 唯 源 等 7 在 研 究Sb 3 對(duì) 甜 芥 菜 Brassica juncea 影 響 時(shí) 發(fā) 現(xiàn) 低 濃 度Sb 3 對(duì) 其 外 部 沒(méi) 有 造 成 損 傷 但 隨 著 銻 濃 度 升 高 甜 芥 菜 會(huì) 出 現(xiàn) 根 部 變 短 變 小 中間部位發(fā)黑等一系列現(xiàn)象 銻 曾 經(jīng) 被 認(rèn) 為 在 土 壤 中 難 以 降 解 且 不 可 移 動(dòng) 8 但已有的研究表明自然生活在銻污染環(huán)境中的植物可 以 吸 收 大 量 的 銻 而 土 壤 或 其 他 生 長(zhǎng) 介 質(zhì) 中 高 濃 度 的 銻 并 不 必 然 會(huì) 導(dǎo) 致 植 物 體 內(nèi) 銻 顯 著 積 累 9 種 子 的 發(fā) 芽 指 標(biāo) 以 及 活 力 在 受 到 重 金 屬 脅 迫 后 存 有 一 定 影 響 鉻 Cr 6 脅 迫 后 的 紫 花 苜 蓿 Medicago sativa 種 子 的 萌 發(fā) 率 與 對(duì) 照 相 比 降 低 明 顯 10 汞 Hg 2 脅 迫 會(huì) 限 制 植 物 根 部 的 正 常 發(fā) 育 和 伸 長(zhǎng) 會(huì) 使 植 株 地 上 部 分 生 長(zhǎng) 矮 小 11 植 物 生 長(zhǎng) 過(guò) 程 中 受 到 重 金 屬 等 非 生 物 脅 迫 時(shí) 體 內(nèi) 的MDA 積 累 使 得 植 物 細(xì) 胞 酶 的 活 性 和 功 能 受 到抑制 干擾植物的呼吸和光合作用 進(jìn)而阻礙植物的 生 長(zhǎng) 發(fā) 育 造 成 累 積 毒 害 現(xiàn) 象 12 MDA 濃 度 越 高 表 明 細(xì)胞膜被破壞越嚴(yán)重 細(xì)胞膜完整性被破壞 細(xì)胞水平 失衡 因此相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)制會(huì)做出反應(yīng) 其中植物抗氧 化酶通常作為植物抵抗重金屬脅迫的重要指標(biāo)誘導(dǎo)植 物 氧 化 應(yīng) 激 利 用 滲 透 調(diào) 節(jié) 做 出 反 應(yīng) 來(lái) 緩 解 毒 害 13 有 報(bào) 道 稱(chēng) 植 物 葉 片 與CO2 的 交 換 速 率 由 氣 孔 調(diào) 節(jié) 氣 孔 導(dǎo) 度 為 影 響 光 合 效 率 的 因 素 之 一 14 鉻 脅 迫 對(duì) 茶 樹(shù) 光 合 速 率 氣 孔 導(dǎo) 度 蒸 騰 速 率 都 有 顯 著 負(fù) 面 影 響 嚴(yán) 重 抑 制 了 茶 樹(shù) 的 光 合 作 用 15 有 關(guān) 甜 瓜 受 重 金 屬 銻 脅 迫影響的研究報(bào)道較少 甜 瓜 Cucumis melo 為 葫 蘆 科 黃 瓜 屬 一 年 生 草 本 植物 因果實(shí)含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 具有特殊香味以及 良 好 口 感 全 國(guó) 各 地 均 有 栽 培 為 探 究 其 對(duì) 銻 響 應(yīng) 特 征 與 機(jī) 制 筆 者 采 用 種 子 發(fā) 芽 實(shí) 驗(yàn) 和 幼 苗 盆 栽 水 培 方 法 研 究 不 同 濃 度 銻 處 理 的 甜 瓜 幼 苗 生 理 生 化 特 性 的 影 響 分 析 銻 處 理 下 甜 瓜 種 子 的 萌 發(fā) 特 性 及 甜 瓜 幼 苗 MDA 累 積 可 溶 性 蛋 白 以 及 可 溶 性 糖 含 量 和 抗 氧 化 酶 活 性 的 變 化 趨 勢(shì) 旨 在 為 甜 瓜 耐 銻 資 源 篩 選 及 栽 培 提 供參考 1 材料與方法 1 1 材料 以 厚 皮 甜 瓜 10 06 3 為 供 試 材 料 其 是13 代 自 交 系 原 始 來(lái) 源 為 白 色 光 皮 厚 皮 甜 瓜 雜 Pure White 交 種 后 代 品 系 m1006 種 子 由 湖 南 人 文 科 技 學(xué) 院 園 藝 教 研 室 瓜 類(lèi) 課 題 組 提 供 2023 年6 月1 日 7 月20 日 在 湖 南 人 文 科 技 學(xué) 院 強(qiáng) 毅 樓105 實(shí) 驗(yàn) 室 進(jìn) 行 種 子 萌 發(fā) 實(shí)驗(yàn) 1 2 方法 1 2 1 種子萌發(fā)及幼苗培養(yǎng) 挑選大小一致且種皮飽滿(mǎn) 有 光 澤 無(wú) 病 蟲(chóng) 害 甜 瓜 種 子144 粒 用0 1 的 高 錳 酸 鉀 溶 液 對(duì) 甜 瓜 種 子 表 面 消 毒30 min 后 用 無(wú) 菌 水 清 洗3 次 使 用28 溫 水 浸 種3h 浸 種 完 畢 后 將 種 子 放 入 對(duì) 應(yīng) 的 培 養(yǎng) 皿 中 培 養(yǎng) 皿 直 徑9 cm 皿 內(nèi) 置 單 層 濾 紙 每個(gè)培養(yǎng)皿放入12 粒甜瓜種子 將種子分別放入12 個(gè) of Sb 3 could stimulate the antioxidant regulation reaction of muskmelon while high concentration antimony inhibited antioxidant enzyme activity High concentration of Sb 3 led to a decrease in stomatal conductance and intercellular CO 2 concentration in melon leaves which comprehensively affected the photosynthetic rate and transpiration rate of the melon Principal component analysis showed that the weight coefficients of soluble sugar content MDA concentration and CAT activity in principal component PC 1 were relatively high while the weight coefficients of soluble protein and SOD in principal component PC 2 were relatively high This indicates that under low concentration Sb 3 30 mg L stress conditions sweet melons enhance their stress resistance by increasing the content of soluble sugars and soluble proteins as osmoregulatory substances However under high concentration Sb 3 60 mg L nickel stress can damage their defense system leading to unstable growth and development of seedlings Keywords melon antimony antimony stress seed seedlings physiological mechanism physiological response antioxidant enzymes 24培養(yǎng)皿內(nèi) 采用人工氣候培養(yǎng)箱變溫模式培養(yǎng) 模擬自 然 生 長(zhǎng) 環(huán) 境 即 光 暗 比14 h 10 h 溫 度28 30 22 25 濕 度65 75 75 85 培 養(yǎng)36 h 后 開(kāi) 始 調(diào) 查 種 子 萌 發(fā) 情 況 采 用 直 徑 為30cm 高25cm 的 水 培 固 根 器 用 蛭 石 填 充 固 定 植 株 進(jìn) 行 水 培 每 盆 種 植4 株 在塑料大棚內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng) 每3d 更換1 次培養(yǎng)液 1 2 2 實(shí) 驗(yàn) 處 理 待 苗 子 長(zhǎng) 到1 葉1 心 時(shí) 采 用 直 徑 為 30 cm 高25 cm 的 水 培 固 根 器 用 蛭 石 填 充 固 定 植 株 進(jìn) 行 水 培 Hoagland 營(yíng) 養(yǎng) 液 的 配 方 為 硝 酸 鈣945mg L 硝 酸 鉀607mg L 磷 酸 銨115mg L 硫 酸 鎂493mg L 鐵 鹽 溶 液2 5mL L 微 量 元 素5mL L pH6 0 實(shí) 驗(yàn) 處 理 銻 化 合 物 為K SbO C4H4O6 1 2H2O 西 隴 科 學(xué) 有 限 公 司 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 為333 93 實(shí) 驗(yàn) 用 化 學(xué) 試 劑 均 為 分析純 Sb 3 溶 液 用 酒 石 酸 銻 鉀 配 制 分 別 模 擬 低 30mg L 以Sb 3 計(jì) T1 中 60 mg L T2 高 100 mg L T3 3 種 濃 度 銻 處 理 進(jìn) 行 以 不 添 加 銻 為 對(duì) 照 CK 共4 個(gè) 處 理 種 子 萌 發(fā) 試 驗(yàn) 每 個(gè) 處 理3 個(gè) 培 養(yǎng) 皿 每 個(gè) 培 養(yǎng) 皿 12 粒 每 個(gè) 處 理3 次 重 復(fù) 共144 粒 幼 苗 盆 栽 水 培 實(shí) 驗(yàn) 每 個(gè) 處 理4 盆 每 盆 種 植4 株 每 個(gè) 處 理 設(shè)3 次 重 復(fù) 共48 盆 1 3 調(diào)查與測(cè)定 1 3 1 種子萌發(fā)指標(biāo)調(diào)查 種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)36h 后開(kāi)始調(diào) 查種子萌發(fā)情況 統(tǒng)一計(jì)算發(fā)芽率 發(fā)芽勢(shì) 發(fā)芽指數(shù) 活力指數(shù) 計(jì)算如式 1 5 發(fā)芽率 前 7 d內(nèi)供試種子發(fā)芽數(shù) 供試種子數(shù) 10 0 1 發(fā)芽勢(shì) 前 3 d內(nèi)供試種子發(fā)芽數(shù) 供試種子數(shù) 10 0 2 G I G t D t 3 VI GI S 4 式 中 GI 為 發(fā) 芽 指 數(shù) Gt 為 指 定 時(shí) 間 發(fā) 芽 種 子 數(shù) Dt 為 形 影 的 發(fā) 芽 實(shí) 驗(yàn) 時(shí) 間 VI 為 活 力 指 數(shù) S 為 一 定 時(shí) 期 內(nèi) 平均幼苗長(zhǎng)度 1 3 2 幼 苗 生 理 生 化 指 標(biāo) 測(cè) 定 幼 苗 盆 栽 水 培15d 后 幼 苗3 葉1 心 時(shí) 測(cè) 定 其 生 理 生 化 指 標(biāo) 參 照 硫 代 巴 比 妥 酸 方 法 測(cè) 定 丙 二 醛 MDA 含 量 采 用 蒽 酮 比 色 法 測(cè) 定 可 溶 性 糖 含 量 使 用 考 馬 斯 亮 藍(lán) 染 色 法 測(cè) 定 可 溶 性 蛋 白 含 量 采 用 氮 藍(lán) 四 唑 還 原 法 測(cè) 定 超 氧 化 物 歧 化 酶 SOD 活 性 通 過(guò) 愈 創(chuàng) 木 酚 氧 化 法 測(cè) 定 過(guò) 氧 化 物 酶 POD 活 性 采 用 紫 外 吸 收 法 測(cè) 定 過(guò) 氧 化 氫 酶 CAT 活 性 16 1 3 3 幼 苗 葉 片 光 合 生 理 指 標(biāo) 的 測(cè) 定 水 培35 d 約6 葉1 心 后 選 取 朝 向 一 致 的 成 熟 葉 片 在9 00 使 用 葉 綠 素 測(cè) 定 儀 型 號(hào)SPAD 502 日 本Konica 公 司 對(duì) 甜 瓜 葉 片 進(jìn) 行 葉 綠 素 含 量 測(cè) 定 使 用 便 攜 式 光 合 儀 LI 6400 xt LI COR USA 對(duì) 甜 瓜 葉 片 進(jìn) 行 光 合 速 率 測(cè) 定 測(cè) 量 凈 光 合 速 率 Pn 氣 孔 導(dǎo) 度 Gs 胞 間CO2 濃 度 Ci 和蒸騰速率 Tr 每個(gè)處理選取甜瓜幼苗測(cè)量3 株 1 4 數(shù)據(jù)處理與分析 數(shù) 據(jù) 記 錄 使 用Excel 2019 軟 件 進(jìn) 行 使 用SPSS 16 0 軟 件 進(jìn) 行 單 因 素 方 差 分 析 Duncan 法 利 用 Excel2019 軟件制作圖表 2 結(jié)果與分析 2 1 銻濃度對(duì)甜瓜種子發(fā)芽的影響 不 同 銻 濃 度 處 理 下 甜 瓜 種 子 萌 發(fā) 的 發(fā) 芽 勢(shì) 發(fā) 芽 指數(shù) 活力指數(shù) 芽長(zhǎng)隨銻處理濃度的增加呈現(xiàn)先降后 升 的 趨 勢(shì) T2 處 理 的 活 力 指 數(shù) 根 長(zhǎng) 與CK 有 顯 著 差 異 相 較 于CK 上 述 發(fā) 芽 指 標(biāo) 在T2 處 理 下 分 別 增 長(zhǎng) 了 5 49 25 36 42 52 13 99 發(fā) 芽 率 隨 著 濃 度 升 高 而 升 高 最 終 在T3 處 理 下 達(dá) 到 最 佳 效 果 同CK 相 比 增 長(zhǎng) 了 11 89 表1 說(shuō) 明 合 適 濃 度 的Sb 3 對(duì) 甜 瓜 出 芽 誘 導(dǎo) 有 明 顯 促 進(jìn) 的 效 用 但 甜 瓜 種 子 根 長(zhǎng) 隨 著Sb 3 濃 度 升 高 而 減 少 表 明Sb 3 處 理 對(duì) 于 甜 瓜 的 根 長(zhǎng) 有 明 顯 抑 制 作 用 2 2 不同濃度銻處理對(duì)甜瓜幼苗滲透調(diào)節(jié)的影響 如 圖1 所 示 在 對(duì) 照 處 理 下 甜 瓜 幼 苗MDA 含 量 較 低 隨 著 銻 濃 度 的 提 升MDA 的 含 量 緩 慢 升 高 與 CK 相 比 T1 處 理 甜 瓜 幼 苗 的MDA 含 量 有 所 降 低 但 差 異 不 顯 著 T2 和T3 處 理MDA 含 量 增 加 顯 著 分 別 表 1 不同 Sb 3 濃度處理對(duì)甜瓜種子發(fā)芽指標(biāo)的影響 處理編號(hào) CK T1 T2 T3 發(fā)芽勢(shì) 81 11 5 09a 85 55 3 85a 85 56 1 93a 83 33 3 34a 發(fā)芽率 93 33 3 34a 92 22 3 85a 93 33 3 34a 94 44 5 09a 發(fā)芽指數(shù) 46 79 1 65b 47 41 2 05b 58 66 2 21a 56 30 0 66a 活力指數(shù) 113 86 4 03c 123 27 5 34bc 162 27 6 11a 135 11 1 57b 芽長(zhǎng) cm 2 43 0 32a 2 60 0 20a 2 77 0 50a 2 40 0 30a 根長(zhǎng) cm 9 5 0 26a 6 47 0 64b 5 87 0 59b 3 33 0 44c 注 不同字母表示不同處理間在0 05 水平存在顯著性差異 下同 根 長(zhǎng) 芽長(zhǎng) 抑制指 數(shù) 對(duì)照組 根長(zhǎng) 芽長(zhǎng) 處理組 根長(zhǎng) 芽長(zhǎng) 對(duì)照組 根 長(zhǎng) 芽長(zhǎng) 10 0 5 張 紅 磊 等 銻 對(duì) 甜 瓜 種 子 萌 發(fā) 及 幼 苗 生 理 特 征 的 影 響 25中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) 增 加14 16 35 95 說(shuō) 明 高 濃 度 的Sb 3 處 理 會(huì) 促 進(jìn) 甜 瓜 幼 苗MDA 含 量 增 高 對(duì) 植 株 細(xì) 胞 膜 造 成 破 壞 Sb 3 脅 迫 處 理 后 甜 瓜 幼 苗 可 溶 性 糖 可 溶 性 蛋 白 含 量 增 幅 顯 著 分 別 在T2 T3 達(dá) 到 增 長(zhǎng) 峰 值 甜 瓜 幼 苗 可 溶 性 糖 含 量 較 對(duì) 照 增 加17 96 39 53 可 溶 性 蛋 白 含 量 較 對(duì) 較 對(duì) 照 增 加55 59 9 87 在Sb 3 處 理 下 甜 瓜幼苗可以保持略高的可溶性糖和可溶性蛋白進(jìn)行自 我 調(diào) 節(jié) 保 持 自 身 的 生 理 平 衡 減 輕Sb 3 處 理 對(duì) 細(xì) 胞 造 成 的 損 傷 而 處 理 濃 度 達(dá) 到 調(diào) 節(jié) 范 疇 外 就 會(huì) 致 使 甜 瓜 自身調(diào)節(jié)力度下降 從而不能維持體內(nèi)調(diào)節(jié)平衡 2 3 不同濃度銻處理對(duì)甜瓜幼苗抗氧化酶活性的影響 如 圖2 所 示 在 不 同 處 理 下 幼 苗CAT 活 性 隨Sb 3 的 增 加 而 增 加 與CK 相 比 Sb 3 濃 度 處 理 組 為T(mén)1 時(shí) CAT 活 性 開(kāi) 始 升 高 3 個(gè) 處 理 組 與CK 均 有 顯 著 差 異 圖 1 不同濃度銻脅迫下 MDA 可溶性蛋白和可溶性糖含量的變化特征 處 理 編 號(hào) 丙 二 醛 含 量 處 理 編 號(hào) 可 溶 性 蛋 白 含 量 可溶性蛋白含量 mg g FW 處 理 編 號(hào) 可 溶 性 糖 含 量 處 理 編 號(hào) 活 性 處 理 編 號(hào) 活 性 CAT 活性 nmol min g FW POD 活性 U g FW 26當(dāng)Sb 3 濃 度 處 理 達(dá) 到T3 時(shí) 甜 瓜 幼 苗CAT 活 性 達(dá) 到 峰 值 較CK 提 高 了138 94 差 異 顯 著 與CK 相 比 T1 和T3 的POD 活 性 顯 著 降 低 但T2 與CK 沒(méi) 有 顯 著 差 異 與CK 相 比 T1 和T2 的SOD 活 性 顯 著 增 長(zhǎng) T3 的 SOD 活 性 顯 著 降 低 甜 瓜 幼 苗 能 通 過(guò) 增 強(qiáng)CAT SOD 和POD 活 性 降 低 一 定 濃 度Sb 3 脅 迫 帶 來(lái) 的 損 害 而 過(guò) 高 濃 度Sb 3 脅 迫 會(huì) 導(dǎo) 致 甜 瓜 幼 苗 抗 氧 化 酶 活 性 顯 著 下 降 使植物自身調(diào)節(jié)性能 失衡 2 4 不同銻處理對(duì)甜瓜幼苗光合生理指標(biāo)的影響 如 圖3 所 示 甜 瓜 的 葉 綠 素 含 量 及 光 合 生 理 指 標(biāo) 均 會(huì) 受 到Sb 3 影 響 低 劑 量 的Sb 3 具 有 促 進(jìn) 葉 綠 素 含 量 增 加 的 作 用 在T1 處 理 下 葉 綠 素 含 量 顯 著 增 加 而 后 隨 著Sb 3 濃 度 的 增 加 葉 綠 素 含 量 逐 步 降 低 但 在T2 處 理 下 甜 瓜 葉 綠 素 含 量 依 舊 高 于CK 處 理 直 到T3 處 理 時(shí) 葉 綠 素 含 量 才 低 于 對(duì) 照 組 降 低 了9 34 說(shuō) 明 一 定 濃 度 的Sb 3 可 以 增 加 甜 瓜 幼 苗 葉 片 葉 綠 素 含 量 的 累 積 而 過(guò) 高 濃 度 則 會(huì) 影 響 其 累 積 由 表2 可 知 不 同 處 理 下 甜 瓜 幼 苗 葉 片 的 光 合 速 率 也 不 相 同 呈 現(xiàn) 先 升 高 后 降 低 的 趨 勢(shì) 峰 值 位 于T1 處 理 為 13 6333 0 1893 mol m 2 s 蒸 騰 速 率 同 光 合 速 率 增 長(zhǎng) 趨 勢(shì) 相 同 與CK 相 比 T1 增 加 了58 14 而 之 后 顯 著 下 降 在T3 處 理 組 時(shí) 降 為 最 低 較CK 降 低16 51 而 甜 瓜 的 氣 孔 導(dǎo) 度 Gs 隨 著Sb 3 濃 度 的 提 升 而 降 低 從 0 31 0 02 mol m 2 s 降 至 0 10 0 01 mol m 2 s 使 CO2 的 吸 收 效 果 不 佳 胞 間CO2 濃 度 Ci 隨 著Sb 3 濃 度 升 高 而 降 低 但 在T3 處 理 下 胞 間CO2 濃 度 最 高 達(dá) 358 33 15 04 mol mol 說(shuō) 明 低 濃 度 的Sb 3 可 以 促 進(jìn) 甜 瓜 幼 苗 葉 片 的 光 合 速 率 以 及 蒸 騰 速 率 從 而 開(kāi) 放 葉 片 的 氣 孔 降 低 葉 片 氣 孔 胞 間CO2 濃 度 但 過(guò) 量 的 脅 迫會(huì)破壞植物光合系統(tǒng) 降低植物葉片光合能力 2 5 不 同 濃 度 銻 處 理 的 甜 瓜 幼 苗 葉 片 生 理 指 標(biāo) 的 相 關(guān) 性和主成分分析 如 表3 所 示 在Sb 3 處 理 下 SOD 活 性 與 可 溶 性 蛋 白 含 量 顯 著 正 相 關(guān) P 0 01 POD 活 性 與CAT 活 性 MDA 濃 度 可 溶 性 糖 含 量 呈 顯 著 負(fù) 相 關(guān) P 0 01 圖 2 不同濃度銻脅迫下 POD SOD 和 CAT 活性的變化特征 處 理 編 號(hào) 總 活 性 SOD 總活性 U g FW 表 2 不同濃度處理甜瓜幼苗葉片光合指標(biāo) 處理編號(hào) CK T1 T2 T3 光合速率 Pn mol m 2 s 12 77 0 94a 13 63 0 19a 8 15 0 55b 5 82 0 24c 蒸騰速率 Tr mmol m 2 s 4 42 0 07b 6 99 0 35a 4 60 0 25b 3 69 0 17c 氣孔導(dǎo)度 Gs mol m 2 s 0 31 0 012a 0 26 0 010b 0 12 0 017c 0 10 0 010d 胞間CO2 濃度 Ci mol mol 305 67 5 03b 273 33 2 08c 284 00 13 53c 358 33 15 04a 圖 3 不同濃度處理下甜瓜幼苗葉片葉綠素相對(duì)含量變化特征 處 理 葉 綠 素 相 對(duì) 含 量 葉綠素相對(duì)含量 mg g FW 張 紅 磊 等 銻 對(duì) 甜 瓜 種 子 萌 發(fā) 及 幼 苗 生 理 特 征 的 影 響 27中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào) CAT 活 性 與MDA 濃 度 可 溶 性 糖 含 量 顯 著 正 相 關(guān) P 0 01 MDA 濃 度 也 與 可 溶 性 糖 含 量 顯 著 正 相 關(guān) P 0 01 說(shuō) 明 隨 著MDA 的 升 高 部 分 抗 氧 化 酶 活 性 降 低 尤 以POD 為 甚 呈 顯 著 負(fù) 相 關(guān) P 0 01 相 應(yīng) 滲 透 調(diào) 節(jié) 物 質(zhì) 也 隨 之 發(fā) 生 作 用 而 升 高 其 中 可 溶 性 糖 含量與之顯著相關(guān) P 0 01 對(duì) 不 同 濃 度Sb 3 處 理 下 甜 瓜 幼 苗 生 理 生 化 特 征 參 數(shù) 進(jìn) 行 主 成 分 分 析 圖4 前2 個(gè) 主 成 分 的 累 計(jì) 方 差 貢 獻(xiàn) 率 為97 00 因 此 前2 個(gè) 主 成 分 能 有 效 解 釋 甜 瓜 幼 苗 對(duì)Sb 3 處 理 的 響 應(yīng) 特 征 PC1 中 甜 瓜 可 溶 性 糖 含 量 MDA 和CAT 權(quán) 重 系 數(shù) 較 大 PC2 中 可 溶 性 蛋 白 含 量 SOD 的 權(quán) 重 系 數(shù) 較 大 表 明 甜 瓜 幼 苗 通 過(guò) 調(diào) 節(jié) 葉 片 MDA 濃 度 CAT 活 性 和 可 溶 性 糖 含 量 等 滲 透 調(diào) 節(jié) 物 質(zhì) 應(yīng) 對(duì) 脅 迫 可 溶 性 糖 含 量 CAT 活 性 MDA 含 量 可 以作為甜瓜幼苗耐銻的生理指標(biāo) 3 結(jié)論與討論 3 1 銻處理對(duì)甜瓜種子發(fā)芽指標(biāo)的影響 本 研 究 結(jié) 果 表 明 低 濃 度 銻 對(duì) 甜 瓜 種 子 萌 發(fā) 影 響 較 小 高 濃 度 則 會(huì) 產(chǎn) 生 一 定 的 抑 制 作 用 種 子 的 發(fā) 芽 勢(shì) 發(fā) 芽 指 數(shù) 活 力 指 數(shù) 芽 長(zhǎng) 隨 銻 處 理 濃 度 的 升 高 先 升高后降低 但種子根長(zhǎng)隨著濃度升高而顯著降低 這 與Cu 脅 迫 對(duì) 鹽 生 草 種 子 萌 發(fā) 研 究 結(jié) 果 一 致 17 可 能 是因?yàn)殇R影響根尖細(xì)胞分裂 導(dǎo)致甜瓜種子活力降低 3 2 銻 處 理 對(duì) 甜 瓜 幼 苗 的MDA 累 積 及 可 溶 性 蛋 白 含 量的影響 MDA 含 量 可 作 為 逆 境 條 件 對(duì) 植 物 傷 害 程 度 的 指 標(biāo) 18 本 研 究 表 明 隨 著 外 環(huán) 境 銻 濃 度 的 升 高 甜 瓜 幼 苗MDA 不 斷 累 積 最 高 可 達(dá) 29 80 0 18 nmol g 說(shuō) 明 銻處理對(duì)于甜瓜幼苗生長(zhǎng)造成一定的損害 其中甜瓜 體 內(nèi) 的 可 溶 性 蛋 白 隨 著MDA 累 積 量 的 增 長(zhǎng) 而 增 長(zhǎng) 但 處 理 濃 度 至T2 時(shí) 含 量 開(kāi) 始 顯 著 下 降 說(shuō) 明 可 溶 性 蛋 白 的 修 復(fù) 功 能 有 限 在 一 定 范 圍 內(nèi) 可 以 顯 著 調(diào) 節(jié) 處 理 帶 來(lái) 的 損 害 本 研 究 與 重 金 屬 對(duì) 人 參 葉 影 響 可 溶 性 蛋 白 趨 勢(shì) 相 同 19 但 和 麻 瘋 樹(shù) 幼 苗 對(duì) 重 金 屬 銅 鋅 鎘 復(fù) 合 脅 迫 下 增 長(zhǎng) 趨 勢(shì) 有 所 不 同 可 能 是 因 為 重 金 屬 復(fù) 合 脅 迫 對(duì) 植 物 生 長(zhǎng) 的 影 響 存 在 相 互 作 用 因 此 可 溶 性 蛋 白變化趨勢(shì)較為穩(wěn)定 20 3 3 銻 處 理 對(duì) 甜 瓜 幼 苗 的 可 溶 性 糖 及 葉 綠 素 含 量 光 合的影響 隨著銻濃度的升高甜瓜幼苗體內(nèi)可溶性糖含量持 續(xù) 性 增 長(zhǎng) 同Zn 單 一 脅 迫 日 本 楤 木 葉 片 變 化 趨 勢(shì) 相 同 21 表 明 可 溶 性 糖 含 量 同 重 金 屬 脅 迫 程 度 呈 正 相 關(guān) 可 能 與 重 金 屬 脅 迫 下 植 物 葉 片 內(nèi) 的 不 溶 性 糖 降 解 同 光 合 產(chǎn) 物 運(yùn) 輸 通 道 受 阻 相 關(guān) 22 23 可 溶 性 糖 作 為 光 合 最 終 的 產(chǎn) 物 之 一 是 植 物 后 續(xù) 轉(zhuǎn) 化 合 成 有 機(jī) 物 的 碳 源 以 此 來(lái) 為 植 物 提 供 生 長(zhǎng) 發(fā) 育 所 需 要 的 能 量 24 除 影 響 可 溶 性 糖 含 量 外 植 物 在 受 脅 迫 環(huán) 境 下 光 合 作 用 會(huì) 因 為 氣 孔 限 制 和 非 氣 孔 限 制 因 素 導(dǎo) 致 光 合 功 能 減 弱 25 本 研 究 中 在T1 處 理 后 葉 綠 素 相 對(duì) 含 量 顯 著 下 降 其光合速率在氣孔限制因素下銳減 甜瓜葉片的蒸 騰 速 率 氣 孔 導(dǎo) 度 以 及 胞 間CO2 濃 度 均 受 到 顯 著 影 響 本 研 究T3 處 理 胞 間CO2 濃 度 達(dá) 到 最 高 值 而 此 時(shí) 光合速率最低 符合非氣孔限制影響光合表現(xiàn)趨勢(shì) 因 此T3 處 理 下2 種 因 素 均 對(duì) 甜 瓜 幼 苗 光 合 作 用 產(chǎn) 生 限 制性影響 嚴(yán)重影響甜瓜幼苗正常生長(zhǎng)發(fā)育 3 4 銻處理對(duì)甜瓜幼苗抗氧化酶活的影響 抗氧化酶系統(tǒng)作為可以有效清除脅迫所帶來(lái)的活 性氧 可以最大程度保護(hù)存在于體內(nèi)的植物膜系統(tǒng) 以 免 其 受 到 過(guò) 量 氧 化 的 損 害 26 研 究 表 明 過(guò) 氧 化 物 酶 活 性 會(huì) 隨 重 金 屬 脅 迫 先 升 后 降 27 而 本 研 究 中 隨 著 銻 脅 迫 濃 度 的 升 高 甜 瓜 幼 苗 過(guò) 氧 化 物 酶 活 性 大 多 呈 先 上 升 后 下 降 的 趨 勢(shì) 其 中SOD 可 以 緩 解 植 物 應(yīng) 對(duì) 逆 境 受到的過(guò)氧化損傷 銻處理對(duì)甜瓜幼苗抗氧化酶影響 表 3 不同濃度 Sb 3 處理下抗氧化酶活性 MDA 以及 滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù) SOD POD CAT MDA 可溶性蛋白 POD 0 461 CAT 0 005 0 784 MDA 0 254 0 855 0 929 可溶性蛋白 0 953 0 219 0 278 0 022 可溶性糖 0 210 0 884 0 970 0 970 0 072 注 表示差異極顯著 P 0 01 圖 4 不同濃度 Sb 3 處理下甜瓜幼苗葉片可溶性蛋白 游離脯氨酸 丙二醛和抗氧化酶主成分分析 28不 一 致 但 大 致 上POD CAT SOD 活 性 先 升 高 后 降 低 高 濃 度 抑 制 效 果 顯 著 這 與 徐 美 月 28 研 究 結(jié) 果 一 致 本 研 究 發(fā) 現(xiàn) 銻 脅 迫 環(huán) 境 下 SOD 活 性 存 在 倒U 型 增 長(zhǎng) 趨 勢(shì) POD 呈 波 動(dòng) 下 降 趨 勢(shì) 雖 在T2 處 理 時(shí) 有 略 微 上 升 但 均 低 于CK CAT 活 性 呈 直 線 上 升 趨 勢(shì) 所 有濃度活性均顯著高于對(duì)照組 表明銻處理激發(fā)了甜 瓜的抗氧化反應(yīng) 使得甜瓜體內(nèi)過(guò)氧化酶發(fā)揮效用 但 高 濃 度 的 銻 會(huì) 嚴(yán) 重 破 壞 植 物 細(xì) 胞 功 能 降 低 抗 氧 化 系 統(tǒng)的應(yīng)激反應(yīng)能力 3 5 銻處理對(duì)葉綠素 SPAD 值及光合生理指標(biāo)的影響 本研究中 相對(duì)于對(duì)照組 低濃度銻處理下葉綠素 SPAD 值 顯 著 上 升 但 是 在 高 濃 度 下 顯 著 下 降 而 光 合 作 用 的 強(qiáng) 弱 與 葉 綠 素 含 量 呈 顯 著 正 相 關(guān) 29 本 研 究 隨 著 銻 處 理 濃 度 的 升 高 甜 瓜 葉 片 的 光 合 作 用 和 Gs 逐 漸 降 低 胞 間CO2 濃 度 逐 漸 上 升 與 銻 脅 迫 對(duì) 香 蒲 的 影 響 結(jié) 果 一 致 30 但 本 研 究 中 與 對(duì) 照 組 相 比 低 濃 度 銻 處 理 下 甜 瓜 葉 片 的 Tr 顯 著 上 升 氣 孔 導(dǎo) 度