劉建霞，溫日宇，劉建林

（1.山西大同大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西大同037009；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西忻州034000）

銅脅迫對(duì)板藍(lán)根幼苗生長(zhǎng)的影響

劉建霞1，溫日宇2，劉建林1

（1.山西大同大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西大同037009；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，山西忻州034000）

研究不同質(zhì)量濃度硫酸銅溶液浸種對(duì)板藍(lán)根種子發(fā)芽率、過(guò)氧化氫酶活性、脯氨酸含量的影響。結(jié)果表明，當(dāng)硫酸銅質(zhì)量濃度≤40 mg/L時(shí)，各處理板藍(lán)根種子發(fā)芽率顯著高于對(duì)照組，且隨硫酸銅質(zhì)量濃度增大呈逐漸上升趨勢(shì)，40 mg/L時(shí)達(dá)到最大值；當(dāng)硫酸銅質(zhì)量濃度＞40 mg/L時(shí)，板藍(lán)根的種子發(fā)芽率顯著低于對(duì)照組，且隨硫酸銅質(zhì)量濃度增大呈逐漸下降趨勢(shì)；當(dāng)硫酸銅質(zhì)量濃度＞40 mg/L，脯氨酸含量則呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，而過(guò)氧化氫酶活性與對(duì)照組相比，無(wú)顯著性差異。不同質(zhì)量濃度的硫酸銅對(duì)板藍(lán)根種子發(fā)芽和幼苗脯氨酸含量的變化都有顯著影響，但對(duì)幼苗過(guò)氧化氫酶活性的影響不顯著。

板藍(lán)根；銅脅迫；酶活性；脯氨酸

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境受到嚴(yán)重污染，重金屬污染逐漸開(kāi)始影響人體健康和生命安全[1]。中藥材重金屬污染成為當(dāng)前急需解決的問(wèn)題，對(duì)中藥材中重金屬超標(biāo)的原因以及相應(yīng)對(duì)策的研究勢(shì)在必行[2]。

銅參與植物的光合作用、呼吸作用、碳循環(huán)以及氮循環(huán)和木質(zhì)化等過(guò)程，對(duì)植物代謝也起著重要作用[3]。但是銅一旦超量，將會(huì)對(duì)植物造成一定毒害，阻礙其生長(zhǎng)，從而降低產(chǎn)品質(zhì)量，抑制植物生長(zhǎng)，更有甚者會(huì)直接導(dǎo)致植物死亡。過(guò)量的銅對(duì)植物的毒害作用不可忽視，已引起越來(lái)越多的人關(guān)注[4-5]。

板藍(lán)根（Radix Isatidis）為十字花科植物菘藍(lán)的干燥根，具有抗菌、抗病毒、抗內(nèi)毒素、增強(qiáng)免疫力、抗癌等作用。最新研究發(fā)現(xiàn)，板藍(lán)根聯(lián)合阿奇霉素能夠明顯降低小兒支原體肺炎患者血清中TNF-α，IL-6，IL-8和IL-10的濃度，提高治療效果[6]。因此，板藍(lán)根是使用量較大的一種藥材，也是目前實(shí)現(xiàn)規(guī)范化栽種的藥材之一[2]。銅是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的微量元素，但過(guò)量的銅對(duì)植物有毒害效應(yīng)[7]。

本試驗(yàn)以板藍(lán)根種子為材料，不同質(zhì)量濃度的重金屬銅溶液作為脅迫因子，研究重金屬銅對(duì)板藍(lán)根幼苗的影響，探討銅對(duì)板藍(lán)根的毒害機(jī)制。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試板藍(lán)根種子由山西省陵川縣中藥材種植基地提供。

1.2 試驗(yàn)方法

選擇籽粒飽滿(mǎn)、大小均勻的板藍(lán)根種子。用自來(lái)水淘洗數(shù)次后，浸泡于0.01%H2O2中消毒10 min，然后用蒸餾水清洗數(shù)次，分裝在質(zhì)量濃度分別為5，10，20，40，60，80，100 mg/L 的 CuSO4溶液中浸泡過(guò)夜，以蒸餾水處理作為對(duì)照。將浸泡后的板藍(lán)根種子整齊擺放在鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿100粒種子，3次重復(fù)，置于20℃光照恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。期間每個(gè)培養(yǎng)皿每天補(bǔ)加相應(yīng)質(zhì)量濃度的CuSO4溶液4 mL。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

發(fā)芽率＝7 d內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。將培養(yǎng)11 d后的板藍(lán)根幼苗，根據(jù)文獻(xiàn)[8]的方法測(cè)定葉片過(guò)氧化氫酶活性，12 d后測(cè)定葉片脯氨酸含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量濃度CuSO4對(duì)板藍(lán)根種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知，重金屬銅溶液對(duì)于板藍(lán)根種子發(fā)芽率的影響為低濃度起促進(jìn)作用、高濃度起抑制作用。當(dāng)CuSO4的質(zhì)量濃度為40 mg/L時(shí)，種子的發(fā)芽率最高；＞40 mg/L時(shí)，隨著CuSO4質(zhì)量濃度的增加，各處理的種子發(fā)芽率會(huì)逐漸降低。當(dāng)CuSO4質(zhì)量濃度為100 mg/L時(shí)，雖然種子可以萌發(fā)，但根尖已嚴(yán)重受損，發(fā)黑變短，根須稀疏，整個(gè)根呈畸形，不能繼續(xù)生長(zhǎng)。說(shuō)明過(guò)量的銅會(huì)首先直接毒害植物根部，進(jìn)而影響植物正常生長(zhǎng)。

2.2 不同質(zhì)量濃度CuSO4對(duì)板藍(lán)根幼苗葉片過(guò)氧化氫酶活性的影響

由圖2可知，當(dāng)CuSO4質(zhì)量濃度為5 mg/L，過(guò)氧化氫酶活性降低；當(dāng)CuSO4質(zhì)量濃度大于5 mg/L時(shí)，處理組幼苗中過(guò)氧化氫酶的活性隨CuSO4質(zhì)量濃度的增加而增加；當(dāng)CuSO4質(zhì)量濃度為100 mg/L時(shí)，過(guò)氧化氫酶活力與對(duì)照組相比，增加了近2%，說(shuō)明在CuSO4質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，板藍(lán)根幼苗正在利用自身的抗性機(jī)制，適應(yīng)受重金屬脅迫的不良環(huán)境，表明過(guò)氧化氫酶對(duì)該濃度梯度內(nèi)的銅不敏感。

2.3 不同質(zhì)量濃度CuSO4對(duì)板藍(lán)根幼苗葉片脯氨酸含量的影響

由圖3可知，CuSO4質(zhì)量濃度≤40 mg/L時(shí)，脯氨酸含量逐漸下降；CuSO4質(zhì)量濃度為40 mg/L時(shí)，降到最低；CuSO4質(zhì)量濃度＞40 mg/L時(shí)，脯氨酸含量逐漸上升。此變化趨勢(shì)表明，CuSO4質(zhì)量濃度≤40 mg/L時(shí)，板藍(lán)根體內(nèi)活性氧逐漸減少，有利于其生長(zhǎng)；當(dāng)CuSO4質(zhì)量濃度＞40 mg/L時(shí)，板藍(lán)根體內(nèi)活性氧逐漸增加，對(duì)其造成毒害。

3 結(jié)論與討論

本研究表明，CuSO4質(zhì)量濃度為20～40 mg/L時(shí)，促進(jìn)板藍(lán)根生長(zhǎng)；超過(guò)40 mg/L時(shí)，會(huì)降低板藍(lán)根的發(fā)芽率，導(dǎo)致其無(wú)法正常生長(zhǎng)。由于過(guò)氧化氫酶主要消除有毒害作用的活性氧的前體H2O2，而脯氨酸主要消除活性氧[9-15]，從二者的變化可推測(cè)，在本試驗(yàn)的硫酸銅質(zhì)量濃度梯度范圍內(nèi)，過(guò)氧化氫酶活性的變化并不明顯；但通過(guò)不同質(zhì)量濃度硫酸銅處理可提高板藍(lán)根內(nèi)源性脯氨酸含量，以緩解環(huán)境的不良脅迫。

在生產(chǎn)中，土壤銅離子含量是一個(gè)不可忽視的因素，為避免銅離子含量過(guò)高影響板藍(lán)根生長(zhǎng)，在種植前應(yīng)對(duì)土壤進(jìn)行必要的銅離子含量檢測(cè)，進(jìn)而有目的的改良土壤環(huán)境來(lái)提高板藍(lán)根產(chǎn)量。

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Effects of Copper Stress on the Growth of Radix Isatis Seedlings

LIUJianxia1，WENRiyu2，LIUJianlin1
（1.College of Life Science，Datong University，Datong 037009，China；2.Institute of Maize，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Xinzhou 034000，China）

In recent years,more and more attention has been paid to the toxic effects of copper on plants.As one of the important Chinese medicinal herbs,Radix Isatidis is also threatened by copper pollution.In this paper,Radix Isatidis seeds were used as experimental materials to study the effects of different concentrations of copper sulfate solution soaking on germination rate,catalase activity and proline content of Radix Isatidis.The results showed that when the copper sulfate concentration was less than or equal to 40 mg/L,the germination rate of each treatment group of Radix Isatis seeds was significantly higher than that of the control group and with the copper sulfate concentration increases gradually rising trend,40 mg/L reached maximum value.When the copper sulfate concentration was greater than 40 mg/L,the germination rate of Radix Isatidis seeds was significantly lower than that of the control group and with the copper sulfate concentration increases gradually decreased.When the copper sulfate concentration was greater than 40 mg/L,the proline content of Radix Isatidis seeds showed an upward trend,and catalase activity in the copper sulfate concentration gradient range and control group showed no significant difference.

Radix Isatidis;copper stress;catalase activity;proline content

S567.23＋9

A

1002-2481（2017）10-1659-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.10.21

2017-04-21

山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目（20140311005-3）

劉建霞（1977-），女，山西山陰人，講師，碩士，主要從事植物種質(zhì)資源開(kāi)發(fā)與利用研究工作。