蘇雪怡

【摘?要】為研究銅對(duì)小麥發(fā)育的影響，通過不同濃度銅溶液對(duì)小麥發(fā)芽率、過氧化氫酶活力以及淀粉酶活力的影響。結(jié)果表明，高濃度銅溶液能夠抑制小麥種子萌發(fā)，低濃度銅溶液能夠在一定程度上促進(jìn)小麥的萌發(fā);淀粉酶以及過氧化氫酶的活性會(huì)隨著銅溶液濃度的升高而降低。

【關(guān)鍵詞】重金屬銅;小麥生長;解毒作用

引言：

小麥?zhǔn)俏覈匾募Z食來源，但重金屬污染已經(jīng)對(duì)小麥的生長造成的嚴(yán)重的影響，同時(shí)重金屬銅離子的富集作用也會(huì)對(duì)人體健康造成極大的危害。工業(yè)排放以及農(nóng)田澆灌等活動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致重金屬銅離子進(jìn)入到土壤中，并在土壤中積累，銅離子一旦進(jìn)入到土壤中，幾乎無法被排除。而小麥植株會(huì)通過根須從土壤中吸收銅離子，累積的銅離子會(huì)通過食物的形式進(jìn)入到食物鏈中，最終影響群眾的健康。

一、材料與方法

（一）儀器與材料

本次試驗(yàn)使用恒溫干燥箱，發(fā)芽皿，不同濃度的銅溶液，常見品種小麥。

（二）試驗(yàn)方法

在試驗(yàn)之前，首先需選取均勻飽滿的小麥種子，并對(duì)其進(jìn)行常規(guī)消毒。使用5%濃度的NaClO溶液浸泡20分鐘，而后再用離子水對(duì)種子進(jìn)行多次沖洗。將消完毒的種子放在蒸餾水中浸泡24小時(shí)進(jìn)行催芽，待所有工序完成后，將小麥種子放置在發(fā)芽皿中。將重金屬Cu離子以不同比例對(duì)小麥種子進(jìn)行染毒，每種濃度的銅溶液各感染一皿中的小麥種子，作為對(duì)照組，并選取一皿沒有銅溶液的小麥種子作為觀察組。將其放置在光照、溫度以及濕度條件相同的環(huán)境下。

首次測(cè)量發(fā)芽率的時(shí)間為七天，一十天后在發(fā)芽皿中取十株幼苗，對(duì)其根部與胚軸之間的過渡點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)定方式通過直尺直接進(jìn)行測(cè)量即可，并將測(cè)量結(jié)果錄入到計(jì)算機(jī)中，利用相關(guān)軟件對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。選取大小均勻，籽粒飽滿的小麥種子，在3%濃度的雙氧水浸泡十分鐘進(jìn)行消毒，而后用蒸餾水對(duì)其浸泡24小時(shí)，達(dá)到促進(jìn)萌發(fā)的作用。而后將其以腹溝向下的方式排放在盛有石英砂的杯子里，保證種子間留出均勻的距離，最后在杯中加入5%、10%濃度的無土栽培營養(yǎng)液。待染毒試驗(yàn)進(jìn)行10小時(shí)后，將種子取出、沖洗并用濾紙吸干水分，用剪刀分離其莖部以及根部，分別放日干燥箱中，進(jìn)行高溫殺菌。

蛋白酶活性測(cè)定：定義每小時(shí)每一毫克蛋白質(zhì)酶產(chǎn)生一毫克氨基酸為一個(gè)酶活力單位。過氧化氫酶活性測(cè)定：使用KMnO4進(jìn)行滴定測(cè)試，定義每克樣品每分鐘內(nèi)分解雙氧水量為一個(gè)酶活力單位。

二、結(jié)果與分析

試驗(yàn)結(jié)果表明，高濃度銅溶液能夠抑制小麥種子萌發(fā)，低濃度銅溶液能夠在一定程度上促進(jìn)小麥的萌發(fā);淀粉酶以及過氧化氫酶的活性會(huì)隨著銅溶液濃度的升高而降低。在試驗(yàn)過程中，可以發(fā)現(xiàn)小麥自身具有一定的解毒作用，其能夠在一定程度上降低銅離子的影響。銅離子對(duì)植物生長來說是一種非必須的元素，在植物體內(nèi)積累到一定程度后，就會(huì)對(duì)種子產(chǎn)生毒害作用[1]。相關(guān)研究表明，銅離子對(duì)小麥明發(fā)產(chǎn)生毒害作用的臨界點(diǎn)為5*10mol·L-1，過量的銅離子會(huì)影響未受保護(hù)蛋白質(zhì)發(fā)揮正常功能，此外銅離子與蛋白質(zhì)結(jié)合會(huì)使DNA片段的密度增加，進(jìn)而使其在DNA鏈上的位置發(fā)生改變[2]。一旦NDA結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致種子更容易受到銅離子的影響，引發(fā)變質(zhì)中毒。

小麥種子萌發(fā)的過程需消耗大量的物質(zhì)和能量，這些物質(zhì)和能量在很大程度上來源于儲(chǔ)藏物質(zhì)所釋放出的能量。在這個(gè)過程中，需大量的酶作為支持，因此小麥種子發(fā)芽時(shí)，酶變化較為明顯。小麥屬于淀粉型種子，淀粉是種子中存的主要成分，蛋白質(zhì)次之。因此兩者對(duì)應(yīng)的淀粉酶以及蛋白酶是小麥種子萌發(fā)時(shí)的重要酶類。蛋白質(zhì)分解出的氨基酸是新組織的重要組成部分，淀粉在分解的過程中，能夠?yàn)樾←湻N子的萌發(fā)提供碳源和能量。過氧化氫酶本質(zhì)上屬于保護(hù)性酶，在小麥種子萌發(fā)的過程中，其能夠在極大程度上清除過氧化氫，限制其對(duì)種子的潛在傷害，其原因在于過氧化氫酶與植物所表現(xiàn)出的抗逆性緊密相關(guān)。

在單獨(dú)脅迫的情況下，過氧化氫酶以及淀粉酶的活性都會(huì)受到限制，蛋白酶活性提高，因此表明15mg/L-1Hg能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)的分解和利用，同時(shí)限制淀粉的分解，降低整體組織的抗氧化能力，利用制度的應(yīng)激反應(yīng)能夠充分解釋蛋白酶活性提高[3]。小麥種子萌發(fā)的過程中，短時(shí)間內(nèi)小劑量的重金屬銅處理能夠在一定程度上，加速植物的生化反應(yīng)，這也是小麥種子解毒作用的充分體現(xiàn)，也即應(yīng)激反應(yīng)。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的因素主要是當(dāng)植物處于逆境誘導(dǎo)下，其本身防御機(jī)能本能性的加強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致防御體系中的物質(zhì)活性提高，在一定程度上促進(jìn)了各種酶類的活性[4]。此外，重金屬銅對(duì)植物的應(yīng)激刺激存在一個(gè)臨界值，也就是植物自身的解毒值，一旦超過該值，就會(huì)表現(xiàn)出毒害情況。如果控制得到，其就會(huì)成為促進(jìn)種子萌發(fā)的“催化劑”。在小麥種子中，不同酶類的臨界值存在較大差異，因此15mg/L-1Hg脅迫情況下，也會(huì)表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙秀芳、王藝璇、張永帥、王燕燕. 山東安丘地區(qū)土壤-小麥系統(tǒng)重金屬等元素間的相互作用[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)，2020，v.34（05）：74-82.

[2]ZHANG Jianghua. 小秦嶺金礦區(qū)小麥和玉米重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. Acta Geologica Sinica，2019，93（2）：501-508.

[3]王怡雯，芮玉奎，李中陽，et al. 冬小麥吸收重金屬特征及與影響因素的定量關(guān)系[J]. 環(huán)境科學(xué)，2020，v.41（03）：472-480.

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（作者單位：西北民族大學(xué)）