楊 苗，賀俊亞，孫雨舟，韓兆雪，陳曉紅，李亞君*，溫曉霞*

不同烴鏈長度咪唑類離子液體對玉米幼苗生長的影響

楊 苗1，賀俊亞1，孫雨舟1，韓兆雪2，陳曉紅2，李亞君1*，溫曉霞1*

（1.西北農(nóng)林科技大學農(nóng)學院，陜西 楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學生命科學學院，陜西 楊凌712100）

為探討離子液體（ILs）對農(nóng)業(yè)生物的毒性，以典型農(nóng)作物玉米為材料，采用水培法研究三種不同烴鏈長度離子液體1－丁基－3－甲基咪唑氯鹽（[C4mim]Cl）、1－己基－3－甲基咪唑氯鹽（[C6mim]Cl）和1－辛基－3－甲基咪唑氯鹽（[C8mim]Cl）在不同濃度下對幼苗的根、莖生長以及部分生理生化指標的影響。結(jié)果表明：三種離子液體對玉米幼苗根、莖干重均有顯著抑制作用。由EC50值得出，抑制程度表現(xiàn)為[C4mim]Cl＜[C6mim]Cl＜[C8mim]Cl，且對根重的抑制大于莖重。隨三種離子液體處理濃度增加，玉米幼苗根、莖抗氧化酶系（SOD、POD、CAT、APX）總體呈下降趨勢，而丙二醛（MDA）含量顯著升高，表明氧化脅迫可能是離子液體產(chǎn)生毒性的重要原因。

咪唑類離子液體；烴鏈長度；玉米；抗氧化酶

離子液體（Ionic Liquids，ILs）是由有機陽離子和無機或有機陰離子組成、室溫下呈液體狀態(tài)的鹽。由于具有導電性強、化學性質(zhì)穩(wěn)定、不揮發(fā)、不易燃等特性，使其在電化學、化學反應和分離過程等領(lǐng)域被廣泛應用[1-2]。伴隨著ILs的大規(guī)模應用，其不可避免的通過水循環(huán)等途徑進入生態(tài)系統(tǒng)，對環(huán)境和生物體造成不同程度的影響。咪唑類ILs為目前應用最廣泛的一類ILs，并且越來越多的研究表明，咪唑類傳統(tǒng)ILs的生物降解性較差，對分子（酶）、細胞、微生物、藻類和動植物等均有較顯著的毒性[3-4]。

有關(guān)ILs的毒性研究主要集中在以下兩方面：一是ILs對生態(tài)系統(tǒng)中各類生物的毒性作用情況；二是ILs的陰、陽離子組成及結(jié)構(gòu)對其毒性之影響[5]。相關(guān)研究以生物個體水平的毒性試驗為主，并有一些分子、細胞水平的毒性研究。其毒性機理主要與細胞膜結(jié)構(gòu)的破壞以及氧化脅迫有關(guān)，例如：Hartmann等[6]從基因水平研究了季鏻離子液體對構(gòu)巢曲霉的毒性，發(fā)現(xiàn)離子液體毒性作用的主要機制是損壞細胞壁以及增大細胞膜透性；Du等[7]分析了離子液體1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[Omim]PF6）對斑馬魚Danio rerio的抗氧化酶活性、DNA損傷等的影響，結(jié)果表明離子液體可誘導氧化應激反應和DNA損傷，并且程度隨時間而累積；牧輝等[8]研究發(fā)現(xiàn)ILs對普通小球藻的生長和葉綠素a的產(chǎn)生均有顯著的抑制作用；Liu等[9]在水稻中的研究也發(fā)現(xiàn)ILs對光合作用及葉綠素代謝具有顯著的抑制作用。在所研究的生物類群方面，以對水生生物（如藻類、魚類等）影響的研究居多，對陸生植物的相對較少。

玉米（Zea mays L.）是目前我國播種面積最大的農(nóng)作物，在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位。本研究以玉米為實驗材料，探究三種不同烴鏈長度咪唑類ILs：1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽（[C4mim]Cl）、1-己基-3-甲基咪唑氯鹽（[C6mim]Cl）和1-辛基-3-甲基咪唑氯鹽（[C8mim]Cl）對玉米幼苗的毒性效應，為綜合評價ILs對生態(tài)環(huán)境的潛在危害提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗以目前我國廣泛種植的玉米品種鄭單958為材料（北京德農(nóng)種業(yè)）。[C4mim]Cl、[C6mim]Cl和[C8mim]Cl均購自蘭州中科凱特科工貿(mào)有限公司。

1.2 玉米幼苗培養(yǎng)

幼苗的培養(yǎng)全部在恒溫光照培養(yǎng)箱中進行。挑選均一飽滿的玉米種子，用75%酒精溶液消毒5 min，蒸餾水多次沖洗后，28℃（暗）浸種催芽12 h，在發(fā)芽盒底部鋪上雙層濾紙，30 mL蒸餾水浸濕，28℃發(fā)芽48 h[9]。選取發(fā)芽均勻一致的種子，每20粒一組培養(yǎng)于帶孔水培盒上，將種子初生根浸入培養(yǎng)液中培養(yǎng)，培養(yǎng)液為含不同濃度ILs的Hoagland營養(yǎng)液（pH=6.0）[10]，無曝氣裝置。培養(yǎng)條件：光照強度10 000 lx，溫度28℃，光照/黑暗周期為16 h/8 h[9]，培養(yǎng)6 d，每隔1 d更換一次培養(yǎng)液。

1.3 實驗設計

玉米幼苗根、莖干重抑制率測定，依據(jù)預實驗結(jié)果（數(shù)據(jù)未提供）設置：[C4mim]Cl，0、75、200、400、600、800、1000 mg·L-1；[C6mim]Cl，0、10、20、50、100、150 mg·L-1；[C8mim]Cl，0、5、10、25、50、75、100 mg·L-1。

玉米幼苗抗氧化酶系和MDA含量測定，參照根、莖生物量抑制情況設置：[C4mim]Cl，0、200、400、600、800 mg·L-1；[C6mim]Cl，0、10、20、30、40 mg·L-1；[C8mim]Cl，0、2、4、6、8 mg·L-1。

以不含ILs的Hoagland營養(yǎng)液為對照，每處理設3組重復。

1.4 測定方法

ILs對玉米幼苗根、莖重的影響：取培養(yǎng)第7 d的玉米幼苗進行測定，根、莖重均為干重（80℃烘干48 h），根據(jù)測定結(jié)果計算根、莖重抑制率，每處理10株重復。采用Logistic模型[11]擬合根/莖干重抑制率-濃度曲線，并計算各處理的EC50值。

抗氧化酶活性和丙二醛（MDA）含量的測定：稱取0.3 g玉米根/莖鮮樣并勻漿，用于酶液的提取，參照李忠光等[12]的方法進行測定。本研究中所測定的酶活力為比活力，即每毫克可溶性蛋白所含的酶活力單位?？扇苄缘鞍缀康臏y定采用考馬斯亮藍G250染色法[13]；超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用NBT還原法[13]；過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[14]；過氧化氫酶（CAT）活性測定參照Kang等[15]的方法；APX活性參照李忠光等[12]的方法；MDA含量測定參照鄒琦等[13]的方法。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

用Orgin 7.5對抑制率進行擬合，模型為Losgitic模型y=（A1-A2）/[1+（x/x0）p]+A2，采用單因素方差分析（ANOVA）并用LSD法進行顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 三種烴鏈長度ILs對玉米幼苗生長的影響

不同濃度[C4mim]Cl、[C6mim]Cl和[C8mim]Cl培養(yǎng)6 d后，玉米幼苗根、莖生長均受到明顯抑制，表現(xiàn)為植株細弱、側(cè)根不生長等（圖1）。生物量積累是反映植株生長狀況的重要指標，對不同濃度的三種ILs處理下玉米根、莖生物量進行測定發(fā)現(xiàn)，隨著ILs濃度的增加，其對玉米幼苗根、莖生長的抑制率也逐漸升高。分別對不同濃度下[C4mim]Cl、[C6mim]Cl和[C8mim]Cl處理6 d后玉米根、莖重抑制率做曲線，建立玉米幼苗根、莖生長與離子種類及液體濃度的關(guān)系，并用Logistic模型進行擬合（圖2），計算三種ILs分別對玉米根、莖干重抑制的EC50值。結(jié)果表明，[C4mim]Cl、[C6mim]Cl和[C8mim]Cl抑制玉米根生長的EC50分別為194、38.4、2.97 mg·L－1，抑制玉米莖生長的EC50分別為369、52.9、23.3 mg·L－1。不同烴鏈長度ILs對玉米根、莖生長的抑制情況表現(xiàn)為[C4mim]Cl＜[C6mim]Cl＜[C8mim]Cl，即三種ILs對玉米幼苗根、莖生長的抑制作用隨著烴鏈長度的增加而增大，且對根的抑制作用大于莖。

2.2 三種烴鏈長度ILs對玉米幼苗根、莖部抗氧化酶活性的影響

經(jīng)不同濃度三種ILs處理6 d后，玉米幼苗根、莖部抗氧化酶活性均發(fā)生變化，結(jié)果如表1至表3所示。玉米幼苗根部SOD活性受到顯著抑制，SOD活性隨ILs濃度的升高而逐漸下降。[C6mim]Cl處理組莖部SOD活性表現(xiàn)為先激活后抑制，30 mg·L－1[C6mim]Cl處理組SOD活性比對照顯著提高，隨后逐漸下降，而[C8mim]Cl處理組莖部SOD活性被顯著抑制。與對照相比，800 mg·L－1[C4mim]Cl處理組根部SOD活性下降40.4%；50 mg·L－1[C6mim]Cl處理組根部SOD活性下降42.2%；8 mg·L－1[C8mim]Cl處理組根、莖部SOD活性分別下降了50.8%和45.8%。

玉米幼苗根、莖部POD活性均受到顯著抑制，表現(xiàn)為隨ILs濃度的升高逐漸下降。與對照相比，800 mg·L－1[C4mim]Cl處理組根、莖部POD活性分別下降53.7%和54.7%；50 mg·L－1[C6mim]Cl處理組根、莖部POD活性分別下降58.8%和37.5%；8 mg·L－1[C8mim]Cl處理組根、莖部POD活性分別下降54.8%和18.5%。

隨著ILs濃度的增加，三種ILs處理下玉米幼苗根、莖部CAT和APX活性均呈逐漸下降趨勢。同對照相比，800 mg·L－1[C4mim]Cl處理組根、莖部CAT活性分別降低16.7%和18.6%；50 mg·L－1[C6mim]Cl處理組根、莖部CAT活性分別降低79.3%和12.6%；8 mg·L－1[C8mim]Cl處理組根、莖部CAT活性分別降低72.7%和49.7%；800 mg·L－1[C4mim]Cl處理組根、莖部APX活性分別降低8.4%和54.2%；50 mg·L－1[C6mim]Cl處理組根、莖部APX活性分別降低21.0%和67.0%；8 mg·L－1[C8mim]Cl處理組根、莖部APX活性分別降低29.1%和88.1%。

圖1 三種ILs對玉米幼苗形態(tài)的影響Figure 1 Effect of three ILs on morphology of maize seedlings

2.3 三種烴鏈長度ILs對玉米幼苗根、莖部MDA含量的影響

三種ILs處理組對玉米幼苗根、莖部MDA含量的影響列于表4和表5。玉米幼苗根、莖部MDA含量均隨ILs處理濃度的增加而上升。800 mg·L－1[C4mim]Cl處理組根、莖部MDA含量為對照組的6.2倍；40 mg·L－1[C6mim]Cl處理組根、莖部MDA含量為對照組的5.5倍；8 mg·L－1[C8mim]Cl處理組根、莖部MDA含量為對照組的5.1倍。三種ILs處理組MDA含量均顯著高于對照組。

圖2 三種ILs對玉米幼苗根/莖生物量的濃度－抑制率曲線（Logistic model）Figure 2 Concentration－inhibition rate curves of three ILs treatment on the growth of maize seeding root/shoot

3 討論

ILs毒性與其種類及陰陽離子結(jié)構(gòu)有關(guān)。在分子結(jié)構(gòu)上，ILs可能是某些抗生素或除草劑的類似物，從而產(chǎn)生相似的毒性效應[16－18]。側(cè)鏈基團是影響ILs毒性的重要因素。Bubalo等[19]通過建立定量結(jié)構(gòu)－毒性關(guān)系（QSTR）模型，探討14種帶有功能側(cè)鏈的咪唑類ILs對斑點叉尾鲴回卵巢細胞（CCO）的毒性，發(fā)現(xiàn)細胞毒性主要與陽離子基團的形狀和疏水性相關(guān)。Ma等[20]探討了陰陽離子組成對海洋發(fā)光菌費氏弧菌Vibriofischeri的定量結(jié)構(gòu)－毒性關(guān)系，發(fā)現(xiàn)陽離子的尺寸、親脂性及三維分子結(jié)構(gòu)是影響ILs毒性的主要因素。在不同生物中的研究表明，ILs毒性隨側(cè)鏈取代基長度增加而增加[21－24]。究其原因，取代基鏈長度增加意味著更高的親脂性，因此更容易破壞膜結(jié)構(gòu)，對生物體產(chǎn)生不利影響[25]。本研究取得了相似的結(jié)果，三種ILs對玉米根莖生長的抑制作用表現(xiàn)為[C4mim]Cl＜[C6mim]Cl＜[C8mim]Cl，即側(cè)鏈取代基鏈越長，毒性越高。

表1 不同濃度[C4mim]Cl處理對玉米根/莖抗氧化酶系的影響Table 1 Effect of[C4mim]Cl at different concentrations on antioxidant enzyme series

表2 不同濃度[C6mim]Cl處理對玉米根/莖抗氧化酶系的影響Table 2 Effect of[C6mim]Cl at different concentrations on antioxidant enzyme series

表3 不同濃度[C8mim]Cl處理對玉米根/莖抗氧化酶系的影響Table 3 Effect of[C8mim]Cl at different concentrations on antioxidant enzyme series

表4 ILs對玉米根部MDA含量的影響Table 4 Effect of ILs on MDA contents in maize roots

表5 ILs對玉米莖部MDA含量的影響Table 5 Effect of ILs on MDA contents in maize stems

ILs對生長的影響并非完全不利。Chen等[26]發(fā)現(xiàn)[C2mim][OAc]添加可以對小麥Cd2+脅迫起到明顯的緩解作用，原因是[C2mim][OAc]能夠與Cd2+結(jié)合而使其鈍化。Pernak等[18]發(fā)現(xiàn)ILs因具有與植物生長調(diào)節(jié)劑矮壯素（CCC）類似的結(jié)構(gòu)而使其具有相似的生物活性。段煉等[27]研究[C4mim]Cl對藻類的毒性作用時發(fā)現(xiàn)，在較低濃度情況下，[C4mim]Cl在處理最開始的一段時期內(nèi)對斜生柵藻的生長表現(xiàn)為輕微的促進作用，之后逐漸轉(zhuǎn)為抑制，這暗示了ILs對生物生長的影響可能具有更復雜的生理機制。

植物在正常生理代謝過程或不良逆境脅迫下均存在活性氧（ROS）類物質(zhì)的釋放，包括H2O2、-OH、O2－·等，ROS通常來源于線粒體、葉綠體和過氧化物體，一般為代謝副產(chǎn)物[17]。植物在干旱、鹽堿、冷凍、病蟲害等不良逆境條件下，均可發(fā)生ROS的過量積累，引起細胞發(fā)生中毒反應，如對生物大分子的破壞及生物膜的過氧化等[25，28]。正常情況下，植物通過抗氧化酶系統(tǒng)（如SOD、POD、CAT和APX等）或一些抗氧化物質(zhì)（如谷胱甘肽、抗壞血酸等）清除自身代謝產(chǎn)生的ROS，使其維持在較低的水平[9]。逆境脅迫會對植物ROS代謝產(chǎn)生雙重不利影響：一方面，逆境脅迫會刺激ROS的大量產(chǎn)生；另一方面，逆境脅迫下植物自身生理機能衰退，ROS清除能力亦受到限制[29]。

抗氧化酶系統(tǒng)在植物ROS清除過程中發(fā)揮著重要作用，其中SOD參與將O2－·轉(zhuǎn)化為O2和H2O2[30]，而POD、CAT則參與將H2O2分解為O2和H2O，APX參與將抗壞血酸作為電子供體消除H2O2的過程[4]。在本研究中，隨著三種ILs處理濃度的增加，根/莖SOD、POD、CAT和APX比活力總體呈逐漸下降趨勢?？梢?，盡管三種ILs毒性大小不同，但對玉米幼苗可能具有相同的毒性機理，即引起抗氧化酶活性降低。上述變化趨勢與Bubalo等[25]在小麥中以及Liu等[9]在水稻中的研究一致。此外，[C6mim]Cl處理下莖部SOD活性隨濃度增加呈現(xiàn)先上升后下降的規(guī)律。這可能與低濃度下ROS積累引起SOD活性的“刺激作用”有關(guān)[31]，類似的趨勢在其他文獻中也有報道[11]。

抗氧化酶活性下降可能會引起植物體內(nèi)ROS的大量積累，這些活潑ROS極易對生物膜上的重要結(jié)構(gòu)——脂肪酸分子造成破壞，導致質(zhì)膜過氧化，同時產(chǎn)生有毒的醛類物質(zhì)。MDA是膜脂過氧化的最終產(chǎn)物，在植物中，MDA的積累通常作為反映質(zhì)膜過氧化程度或植物遭受脅迫程度的重要指標。本研究中，三種ILs處理均引起玉米幼苗根、莖MDA含量顯著增加，表明ILs處理引起玉米質(zhì)膜過氧化，對根、莖造成傷害。質(zhì)膜過氧化很可能與ROS的過量積累有關(guān)，而這也與抗氧化酶系統(tǒng)活性下降的結(jié)果相符。綜上所述，三種咪唑類ILs對玉米幼苗的毒性機理很可能與抗氧化酶活性下降，以及膜脂過氧化有關(guān)，反映出ILs對植物的影響與干旱、高鹽、冷凍或病蟲害等環(huán)境脅迫具有相似的作用特點?？紤]到不同ILs間特殊分子結(jié)構(gòu)及其在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用，有關(guān)ILs對農(nóng)業(yè)生物的綜合影響還有待更詳盡和深入的探討。

4 結(jié)論

（1）三種ILs（[C4mim]Cl、[C6mim]Cl和[C8mim]Cl）對玉米幼苗根、莖生長具明顯抑制作用，表現(xiàn)為側(cè)鏈取代基越長，毒性越高；同一種ILs處理下對根重的抑制率大于莖重。

（2）總體而言，隨濃度增加三種ILs對抗氧化酶系統(tǒng)（SOD、POD、CAT和APX）活性在根、莖中均表現(xiàn)為抑制趨勢，且根、莖部MDA含量顯著增加。

[1]Stock F,Hoffmann J,Ranke J,et al.Effects of ionic liquids on the acetylcholinesterase：A structure-activity relationship consideration[J].Green Chemistry,2004,6（6）：286-290.

[2]Stepnowski P,Zaleska A.Comparison of different advanced oxidation processes for the degradation of room temperature ionic liquids[J].Journal of Photochemistry and Photobiology A：Chemistry,2005,170（1）：45-50.

[3]Coleman D,Gathergood N.Biodegradation studies of ionic liquids[J].Chemical Society Reviews,2010,39（2）：600-637.

[4]Liu T,Zhu L S,Wang J H,et al.The genotoxic and cytotoxic effects of 1-butyl-3-methylimidazolium chloride in soil on Vicia faba seedlings[J].Journal of Hazardous Materials,2015,285：27-36.

[5]Zhao Y S,Zhao J H,Huang Y,et al.Toxicity of ionic liquids：Database and prediction via quantitative structure-activity relationship method[J].Journal of Hazardous Materials,2014,278：320-329.

[6]Hartmann D O,Pereira C S.A molecular analysis of the toxicity of alkyltributylphosphonium chlorides in Aspergillus nidulans[J].New Journal of Chemistry,2013,37（5）：1569-1577.

[7]Du Z K,Zhu L S,Dong M,et al.Effects of the ionic liquid[Omim]PF6on antioxidant enzyme systems,ROS and DNA damage in zebrafish（Danio rerio）[J].Aquatic Toxicology,2012,124/125：91-93.

[8]牧 輝,彭新晶,戴 寧,等.離子液體[C8mim]PF6對水生生物的毒性作用[J],中國環(huán)境科學,2009,29（11）：1196-1201.

MU Hui,PENG Xin-jing,DAI Ning,et al.Toxicity of[C8mim]PF6to aquatic organisms[J].China Environmental Science,2009,29（11）：1196-1201.

[9]Liu H J,Zhang S X,Zhang X Q,et al.Growth inhibition and effect on photosystem by three imidazolium chloride ionic liquids in rice seedlings[J].Journal of Hazardous Materials,2015,286：440-448.

[10]常福辰,陸長海,沙 莎.植物生物學實驗[M].南京：南京師范大學出版社,2007：241.

CHANG Fu-cheng,LU Chang-hai,SHA Sha.The plant biology experiment[M].Nanjing：Nanjing Normal University Press,2007：241.

[11]Liu H J,Zhang S X,Hu X N,et al.Phytotoxicity and oxidative stress effect of 1-octyl-3-methylimidazolium chloride ionic liquid on rice seedlings[J].Environmental Pollution,2013,181：242-249.

[12]李忠光,李江鴻,杜朝昆,等.在單一提取系統(tǒng)中同時測定五種植物抗氧化酶[J].云南師范大學學報,2002,22（6）：44-48.

LI Zhong-guang,LI Jiang-hong,DU Chao-kun,et al.Determination simultaneously of five plant antioxidant enzymes in a single extraction system[J].Journal of Yunnan Normal Nniversity,2002,22（6）：44-48.

[13]鄒 琦.植物生理學實驗指導[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2003：163-164.

ZOU Qi.Guildlines of plant physiology experiments[M].Beijing：China Agriculture Press.2003：163-164

[14]Zaharieva T,Yamashita K,Matsumoto H.Iron deficiency induced changes in ascorbate content and enzyme activities related to ascorbate metabolism in cucumber roots[J].Plant and Cell Physiology,1999,40（3）：273-280.

[15]Kang H M,Saltveit M E.Effect of chilling on antioxidant enzymes and DPPH-radical scavenging activity of high-and low-vigour cucumber seedling radicles[J].Plant Cell and Environment,2002,25（10）：1233-1238.

[16]Docherty K M,Kulpa Jr C F.Toxicity and antimicrobial activity of imidazolium and pyridinium ionic liquids[J].Green Chemistry,2005,7（4）：185-189.

[17]Li H Q,Yu C C,Chen R,et al.Novel ionic liquid-type Gemini surfactants：Synthesis,surface property and antimicrobial activity[J].Colloids and Surfaces A：Physicochemical and Engineering Aspects,2012,395：116-124.

[18]Pernak J,Niemczak M,Materna K,et al.Ionic liquids as herbicides and plant growth regulators[J].Tetrahedron,2013,69（23）：4665-4669.

[19]Bubalo M C,Radosevic K,Srcek V G,et al.Cytotoxicity towards CCO cells of imidazolium ionic liquids with functionalized side chains：Preliminary QSTR modeling using regression and classification based approaches[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2015,112：22-28.

[20]Ma S Y,Lv M,Deng F F,et al.Predicting the ecotoxicity of ionic liquids towards Vibrio fischeri using genetic function approximation and least squares support vector machine[J].Journal of Hazardous Materials,2015,283：591-598.

[21]Jastorff B,M?lter K,Behrend P,et al.Progress in evaluation of risk potential of ionic liquids：Basis for an eco-design of sustainable products[J].Green Chemistry,2005,7（5）：362-372.

[22]Ranke J,M?lter K,Stock F,et al.Biological effects of imidazolium ionic liquids with varying chain lengths in acute Vibrio fischeri and WST-1 cell viability assays[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2004,58（3）：396-404.

[23]Studzińska S,Buszewski B.Study of toxicity of imidazolium ionic liquids to watercress（Lepidium sativum L.）[J].Analytical and Bioanalytical Chemistry,2009,393（3）：983-990.

[24]Zhang B J,Li X Y,Chen D D,et al.Effects of 1-octyl-3-methylimidazolium bromide on the antioxidant system of Lemna minor[J].Protoplasma,2013,250（1）：103-110.

[25]Bubalo M C,Hanousek K,Radosevic K,et al.Imidiazolium based ionic liquids：Effects of different anions and alkyl chains lengths on the barley seedlings[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2014,101：116-123.

[26]Chen Z L,Feng Y Y,Wang J,et al.Effects of[C2mim][OAc]（1-Ethyl-3-methyl-imidazolium acetate）on the growth of wheat seedlings under Cd2+stress[J].Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology,2014,92（6）：714-718.

[27]段 煉,杜 耀,陸秋琳,等.離子液體1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽對斜生柵藻的毒性效應[J].中國環(huán)境科學,2012,32（5）：886-891.

DUAN Lian,DU Yao,LU Qiu-lin,et al.Toxicity of 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ionic liquid to Scenedesmus obliqnus[J].China Environmental Science,2012,32（5）：886-891.

[28]陳忠林,王 洋,關(guān) 偉,等.離子液體[C2mim][Val]對小麥幼苗生長及生理特性的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2011,30（8）：1508-1513.

CHEN Zhong-lin,WANG Yang,GUAN Wei,et al.Effects of ionic liquid[C2mim][Val]on the growth and physiological characteristics of wheat seedlings[J].Journal of Agro-Environment Science,2011,30（8）：1508-1513.

[29]Sanevas N,Sunohara Y,Matsumoto H.Characterization of reactive oxygen species-involved oxidative damage in hapalosiphon species crude extract-treated wheat and onion roots[J].Weed Biology and Management,2007,7（3）：172-177.

[30]Mittler R.Oxidative stress,antioxidants and stress tolerance[J].Trends in Plant Science,2002,7（9）：405-410.

[31]姚 遠,李鋒民,李媛媛,等.水生植物熱解生物油對中肋骨條藻抗氧化酶活性的影響[J].環(huán)境科學,2013,34（2）：589-595.

YAO Yuan,LI Feng-min,LI Yuan-yuan,et al.Effects of macrophytes pyrolysis bio-oil on skeletonema costatum antioxidant enzyme activities[J].Environmental Science,2013,34（2）：589-595.

Effects of imidazolium-based ionic liquids with different hydrocarbon chain Length on growth of maize seedlings

YANG Miao1,HE Jun－ya1,SUN Yu－zhou1,HAN Zhao－xue2,CHEN Xiao－h(huán)ong2,LI Ya－jun1*,WEN Xiao－xia1*
（1.College of Agronomy,Northwest A&F University,Yangling 712100,China;2.College of Life Science,Northwest A&F University,Yangling 712100,China）

Ionic liquids（ILs）are considered as ideal solvents in various chemical processes including organic synthesis,catalytic reactions,and separation engineering.However,the hazardous nature and poor biodegradability property of many ILs increase the risk of becoming potential environmental pollutants.Studies of the toxicity of ILs on crop growth could help assess the potential risks of ILs to field ecosystems.Maize has the largest planting area in China.Herein,the effects of three imidazolium－based ionic liquids（[C4mim]Cl,[C6mim]Cl,and[C8mim]Cl）on the growth of maize seedlings,as well as some physiological and biochemical indexes,were analyzed.The results suggested that the three ionic liquids had significant inhibitory effects on the dry weight accumulation of maize seedling roots and shoots.According to the logistic regression equation,EC50of ILs for inhibiting maize showed a tendency toward an inhibitory effect：[C4mim]Cl＜[C6mim]Cl＜[C8mim]Cl.In addition,shoots were inhibited more than roots.Antioxidant enzymes play central roles in plant defense against reactive oxygen species（ROS）.The activities of antioxidant enzymes（SOD,POD,CAT,and APX）in maize roots and shoots were analyzed.Generally,the specific activity of the four antioxidant enzymes declined with an increase in IL concentration when exposed to the three ionic liquids.The contents of malondialdehyde（MDA）were significantly increased.The results indicated that oxidative stress may explain the toxic effects of imidazolium－based ILs.

imidazolium－based ionic liquids;hydrocarbon chain length;maize;antioxidant enzyme

X171.5

A

1672－2043（2017）09－1719－07

10.11654/jaes.2017－0570

楊 苗，賀俊亞，孫雨舟，等.不同烴鏈長度咪唑類離子液體對玉米幼苗生長的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2017,36（9）：1719－1725.

YANG Miao,HE Jun－ya,SUN Yu－zhou,et al.Effects of imidazolium－based ionic liquids with different hydrocarbon chain Length on growth of maize seedlings[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（9）:1719－1725.

2017－04－17

楊 苗（1994—），女，碩士研究生，主要研究方向為玉米逆境生理。E－mail：350230865@qq.com

*通信作者：李亞君E－mail：yajun3725@126.com；溫曉霞E－mail：wenxiaoxia6811@163.com

國家自然科學基金青年科學基金項目（31500439，31401303）

Project supported：The Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China（31500439，31401303）