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1、精品论文铜胁迫对烟草养分吸收和根系生理的影响刘鹏 1，张艳英 1，徐根娣 1，周楠 1，蓝丽精 1，孙浩 21. 浙江师范大学化学与生命科学学院，浙江金华（321004）2. 浙江师范大学初阳学院，浙江金华 (321004)E-mail: 摘要：通过含有不同浓度铜（0 ，0.5，1，5，10 mgL-1）的 Hoagland 营养液培养烟草幼苗，铜处理的 15d，30d 取样，研究铜胁迫下烟草根系生理特性和营养元素的吸收。结果表 明：根系游离脯氨酸的含量和根系的外渗电导率都随着铜浓度的增加，先减小后增加；而丙 二醛和根系活力则随着铜浓度的增加，先增加后减小。烟草体内的铜、铁、锰含量随着铜浓 度
2、的增加，表现出先增加后降低的趋势，而镁含量随着铜处理浓度的增加呈现先降低后增加 的变化。两个烟草品种各生理指标的变化表现出一定的相似性。 关键词：铜；烟草；根系；养分吸收1. 引言铜是植物生长发育所必需的微量营养元素，它是细胞色素氧化酶，多酚氧化酶，抗坏血 酸氧化酶，多胺氧化酶，Cu-Zn-SOD等蛋白质的重要辅因子，参与呼吸代谢中的氧化还原反 应以及叶绿体质体蓝素中光合作用的电子传递过程等很多生理代谢过程，对作物的发育、品 质、产量等有重要影响1，但Cu具有累积性，过量的铜也会对植物产生毒害作用，阻碍植物 正常生长、减低作物的产量2。铜还可能通过拮抗作用影响其他营养离子的吸收。有研究表 明，
3、外源铜可降低植物对铁的吸收和运输，进而导致叶片失绿，光合作用降低3。近年来， 随着矿产的大量开采和冶金工业的迅速发展，大量重金属Cu、Pb、Zn、As等进入环境，另 外杀虫剂的使用、以及人类生活的垃圾通过下水道进入农田等等，造成生态环境的严重污染 4，不但导致农业生产的巨大损失且经由食物链严重危害人类及动物的健康。并已引起国内 外研究者们的极大关注5-7，但主要集中在稻、麦、玉米等作物上，对烟草的研究较少。本 文以烟草为试验材料，采用水培试验方法，研究铜胁迫对烟草的影响，为铜污染的治理提供 一定的理论依据。2. 材料和方法2.1 植物材料以铜耐性品种89112和铜敏感品种双-70为材料，将种子
4、晒种后，用15%的H2O2消毒15 min，用自来水冲洗干净，在25黑暗浸种24 h，等种子发芽后，将其转移到沙子中，等第 四片真叶完全展开后，转移到HoagLand完全营养液中，预培养7 d后，向营养液中加入铜， 使铜浓度为T1 (0 mgL-1)，T2 (0.5 mgL-1)，T3 (1 mgL-1)，T4 (5 mgL-1)，T5 ( 10 mgL-1)铜以 CuSO45H2O的形式加入，每两天更换一次营养液。处理15 d和30 d后取样进行相应生理指标 的测定，每个处理设3个重复。2.2测定方法电导率的测定方法采用高俊凤8的方法有改动：称取烟草的根约0.2 g，在蒸馏水下轻 轻冲洗，再
5、用去离子水冲洗3次，放入用去离子水清洗干净的短试管中，加入15 mL去离子 水；将试管在30条件下震荡2.5 h，测定其电导率；将试管置于沸水中加热15 min，杀死组 织后，测定其电导率；根系活力采用TTC法测定9；脯氨酸含量参照张殿忠10茚三酮显色法测定；根系的丙- 1 -二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法(TBA)测定11；烟草体内元素含量的测定方法采用火焰 原子吸收分光光度法12。2.3 数据分析采用SPSS13.0进行显著性分析，用Excel 2003进行作图。3.结果与分析3.1 铜胁迫对烟草根系脯氨酸含量的影响由图1可知，在低浓度的铜处理 (小于1 mgL-1)时，两个品种的游
6、离脯氨酸含量降低； 当铜处理浓度大于等于1 mgL-1时，两个品种的游离脯氨酸含量随着铜浓度的增加而增加， 随着处理天数的增加两个品种的游离脯氨酸含量也增加；就两个品种而言，品种89112根部 的游离脯氨酸含量高于品种双-70。T1T2T3T4T5 30.0游离脯氨酸含量Free Proline content g.g-1 ）25.0a20.0b cc15.0da bc bcdaabb b c c d d d10.05.00.08-15d双-15d8-30d双-30d图1 铜胁迫对烟草根系脯氨酸含量的影响Fig 1 Effect of Copper stress on proline cont
7、ent of tobacco roots3.2 铜胁迫对烟草根系丙二醛（MDA）含量的影响从图3可知，在铜处理的15d，当铜浓度为00.5 mgL-1时，烟草根部的MDA含量增加， 当铜浓度大于0.5 mgL-1时，根部的MDA含量降低；在铜处理的30d，铜浓度为01 mgL-1时 MDA的含量增加，510 mgL-1时，MDA含量降低。随着处理时间的增加，两个品种的MDA 含量增加，89112根部的MDA含量高于双-70。T1T2T3T4T5 1.21.0a丙二醛含量MDA content （mg.g-1 ）0.80.60.40.2a aabab b bbbbabba aabbbb0.08-
8、15d双-15d8-30d双-30d图2 铜胁迫对烟草根系丙二醛含量的影响Fig 2 Effect of Copper stress on MDA content of tobacco roots3.3 铜胁迫对烟草根系活力的影响由表1可知，当铜处理浓度为0.5 mgL-1时，两个品种的根系活力都达到最大值，品种89112的根系活力大于品种双-70，与对照相比分别增加了14.79 %（15d）和18.80 %（30d），17.93 %（15d）和30.40 %（30d）；随着处理天数的增加，两个品种的根系活力成上升的趋 势；而且品种89112的变化幅度要小于品种双-70。表1 铜胁迫对烟草根系
9、活力的影响Table 1 Effect of Copper stress on roots activities of tobacco （mg TTF（gh）-1） 铜浓度 / ( mgL-1)品种Species铜处理时间(d)T1T2T3T4T5151.2980.17b1.6380.110a1.3420.044b1.0460.023c0.9090.009d301.490.044c1.9320.035a1.5940.006b1.4950.028c0.8900.003d151.2270.037c1.5720.030a1.2420.014b0.9130.057d0.8710.018d301.337
10、0.025c1.6550.022a1.3110.046b1.2080.025c0.9260.012dTime of Cu treatmentCopper concentration89112双-703.4 铜胁迫对烟草根系电导率的影响由表 2 可知，在 15d 时，两个品种烟草根系的电导率在低浓度的铜处理(00.5mgL-1)下降 低，在高浓度的铜处理下（大于 0.5 mgL-1）电导率随着铜浓度的增加而增加；品种 89112 的电导率低于品种双-70，随着处理天数的增加，在低浓度铜处理下电导率增加，高浓度铜 处理下电导率降低。品种双 70 在铜处理下根系的电导率明显高于品种 89112。表2
11、 铜胁迫对烟草根系电导率的影响Table 2 Effect of Copper stress on of electrical conductivities tobacco roots铜浓度 / ( mgL-1)品种Species铜处理时间(d)Time of Cu treatmentCopper concentrationT1T2T3T4T589112双-701542.3674.290b37.2005.048b45.9331.617ab47.1677.160ab53.2333.443a3042.4003.736a39.3675.315a42.6332.501a44.2005.828a39.1
12、672.454a1543.0007.197ab40.5673.940b47.4671.159ab51.3332.417ab58.50011.1493042.4005.052a46.6677.932a49.1676.809a41.1002.291a40.0333.574b3.5 铜胁迫对烟草体内元素含量的影响从表 3 可以看到，铜胁迫对烟草体内各元素含量有不同程度的影响，地下部各元素含量 都高于地上部分；Fe、Cu 含量随着铜处理浓度的增加，呈现先增加后降低的趋势，89112 在铜浓度为 1 mgL-1Fe、Cu 含量达到最大值，而双-70 在铜浓度为 5 mgL-1 达到最大值；随 着处理天数
13、的增加，烟草体内的 Fe、Cu 元素含量也有所增加；两个品种地上部和地下部的 Mn 含量在 00.5 mgL-1 铜处理下增加，当铜浓度为 0.510 mgL-1 开始降低，但是与对照相 比都有所增加。品种 89112 体内的 Mg 含量在整个处理过程中变化相似，都是随着铜浓度的 增加，Mg 含量先增加后降低，而品种双-70 呈现出先降低后增加的趋势。铜胁迫对烟草 K 元素的吸收影响不明显（数据没有显示）。表 3 不同浓度铜处理下烟草各部位器官各养分元素的含量Table 3 Nutrient concentration in organs of Tobacco under different Copper treatments g g-1元素Element品种Species铜处理时间(d)treatment器官Organ铜浓度 / ( mgL-1)T1T2T3T4T5Mg双-7015地上1.4580.109d2.3710.116b3.2180.106a1.7620.150c1.2950.144d15地下18.1761.290b22.2692.873ab24.1132.63721.1262.
