鉛脅迫對糯玉米幼苗葉片葉綠素含量及抗氧化酶活性的影響

1、25（增刊）：121-123華北農(nóng)學(xué)報(bào)·2010，鉛脅迫對糯玉米幼苗葉片葉綠素含量及抗氧化酶活性的影響韓金龍，王同燕，徐立華，徐相波，周柱華，邱登林，陰衛(wèi)軍（山東省農(nóng)科院原子能農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究所，山東濟(jì)南250100）摘要：通過研究不同濃度鉛脅迫對糯玉米葉片葉綠素含量和抗氧化酶活性的影響，結(jié)果表明：糯玉米幼苗葉片中葉綠素b及葉綠素（a+b）含量隨鉛脅迫濃度升高而逐漸降低；超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）葉綠素a、和過氧化氫酶（CAT）活性隨鉛脅迫濃度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢；低濃度鉛處理對糯玉米幼苗生長具有一定的刺激作用，而高濃度鉛處理對糯玉米幼苗生長則表現(xiàn)為抑制作用。

2、關(guān)鍵詞：糯玉米；鉛脅迫；抗氧化酶中圖分類號：S513.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：10007091（2010）增刊012103EffectsofLeadStressonChlorophyllContentandtheActivityofAntioxidantEnzymesinWaxyCornSeedlingLeavesHANJin-long，WANGTong-yan，XULi-hua，XUXiang-bo，ZHOUZhu-hua，QIUDeng-lin，YINWei-jun（InstituteforApplicationofAtomicEnergy，ShandongAcademyofAgric

3、ulturalScience，Jinan250100，China）Abstract：WestudiedtheeffectsofleadstressonchlorophyllcontentandtheactivityofantioxidantenzymesinwaxycornseedlingleavesTheexperimentresultsshowedthatwiththeincreaseofleadconcentrationthecontentsofchlorophylla，chlorophyllb，andtotalchlorophylldecreasedinwaxycornleaves；a

4、ndtheactivitiesofSOD，POD，CATfirstincreasedthendecreased；Thetreatmentoflowconcentrtionleadstimulatedthegrowthofwaxycorn，how-everthetreatmentofhighconcentrationleadholditKeywords：Waxycorn；Leadstress；Antioxidantenzyme鉛是環(huán)境中的有毒物質(zhì)，土壤受鉛污染后難于消除，鉛通過采礦、金屬的冶煉、含鉛汽油的燃燒、污水灌溉等方式進(jìn)入土壤，很難被移除也不能被微生物降解，并可沿食物鏈傳遞進(jìn)入人體，危害健

5、康。土壤環(huán)境受鉛污染后，除影響作物的形態(tài)學(xué)特征外，其1，2。目前，即食糯體內(nèi)生理生化過程也受到影響玉米已成為國際風(fēng)行的休閑食品，在歐洲和美國，糯玉米已成為和薯?xiàng)l薯片并列的健康食品。近年來糯玉米在我國北京、上海、廣州、武漢、西安、深圳等市場異?；鸨ｎA(yù)計(jì)在未來數(shù)年內(nèi)，這一趨勢將迅速綜合養(yǎng)分蔓延至各大中城市。糯玉米食品成本低，高，市場開發(fā)潛力巨大。近年來，有關(guān)鉛對植物的毒3，4，性效應(yīng)，國內(nèi)外已進(jìn)行了大量研究但鉛對糯玉米生理特性影響的研究報(bào)道較少。本研究通過人工探討其對糯玉米幼苗生長的影響，可以進(jìn)行鉛脅迫，為糯玉米育種、栽培等提供可靠的理論依據(jù)。11材料和方法試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)試驗(yàn)材料為自有糯玉米品種

6、魯糯6號。玉米在全營養(yǎng)液中生長至二葉一心時(shí)開始處理。分別在營100，200，400，800mg/L的Pb（N03）2養(yǎng)液中加入0，進(jìn)行脅迫處理，至第3片真葉完全展開時(shí)取第3片葉測定各項(xiàng)指標(biāo)。12抗氧化酶測定超氧化物歧化酶（SOD）的測定：SOD總活性（U/g）=（Ack-Ae）×Vt/（ACK×1/2×W×Vt），SOD比活力=SOD總活性/蛋白質(zhì)濃度。一個(gè)SOD收稿日期：20100505基金項(xiàng)目：山東省自然基金項(xiàng)目（ZR2009DQ014）作者簡介：韓金龍（1977），男，山東煙臺(tái)人，助理研究員，碩士，主要從事玉米遺傳育種研究。122華北農(nóng)學(xué)報(bào)25卷的

7、酶活性單位定義為：將NBT的還原抑制到對照50%時(shí)所需的酶量。Ack：照光對照管的消光值；Ae：樣品管的消光度值；Vt：樣液總體積（mL）；V1：測定時(shí)樣品用量（mL）；W：樣重（g）。過氧化物酶（POD）的測定：POD總活性（mmol/（g·min）=（A470nm×Vt）/（V1×W×268）Vt：樣液總體積（mL）；V1：測定時(shí)樣品用量（mL）；W：樣重（g）。過氧化氫酶（CAT）的測定：CAT總活性（mmol/（g·min）=（A240nm×Vt）/（V1×W×394）Vt：樣液總體積（mL）；V1：測定時(shí)

8、樣品用量（mL）；W：樣重（g）。13葉綠素含量的測定5參考Arnon的方法，稱鮮樣02g置于10mL80%的丙酮中暗處浸提48h，其間振蕩2次，待葉片1601完全發(fā)白，色素全部溶于丙酮溶液中。用uV-（島津，646，470日本）分光光度計(jì)分別測定在663，nm處的OD值，b的含量。計(jì)算葉綠素a、片SOD活性（以鮮質(zhì)量計(jì)）呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。在T3（200mg/kg）濃度處理下SOD活性最SOD活性有呈緩高。當(dāng)處理濃度超過T3濃度時(shí)，慢下降的趨勢，脅迫濃度越高，下降的幅度越大，與對照相比差異顯著。222鉛脅迫對糯玉米幼苗葉片POD活性的影響糯玉米幼苗葉片POD活隨著鉛脅迫濃度的增加，性（

9、以鮮質(zhì)量計(jì)）逐漸增強(qiáng)，在脅迫濃度達(dá)到T3和T4時(shí)，POD活性達(dá)到最高值，各處理濃度變化呈顯POD活性出現(xiàn)下降著水平；當(dāng)處理濃度高于T4時(shí)，T5濃度處理時(shí)下降較顯著，趨勢，但與對照相比變化不顯著。223鉛脅迫對糯玉米幼苗葉片CAT活性的影響由表2可知，隨著鉛脅迫濃度的增加，糯玉米幼苗葉片CAT活性（以鮮質(zhì)量計(jì)）先升高后降低。在T3（200mg/kg）濃度處理下CAT活性最高，升高階段變化比較顯著。當(dāng)處理濃度大于T3時(shí)，CAT活性出現(xiàn)下降，且下降趨勢顯著，在最高脅迫濃度T5（800mg/kg）時(shí)達(dá)到與對照相當(dāng)?shù)乃健１?Tab2鉛脅迫對糯玉米幼苗葉片SOD、POD和CAT活性的影響Effectso

10、fleadstressonSOD，PODandCATactivityinwaxycornleaves處理TreatmentT1（0）T2（100）T3（200）T4（400）T5（800）超氧化物岐化酶/（U/g）SOD44994a54440b74898d60846c56843bc過氧化物酶/mmol/（g·min）POD014a027b042c038c016a過氧化氫酶/（mmol/（g·min）CAT009a016c021d015bc011ab21結(jié)果與分析鉛脅迫對糯玉米幼苗葉綠素含量的影響由表1可知，隨鉛脅迫濃度的升高，糯玉米幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b含量及兩者總量（

11、以鮮質(zhì)量69，計(jì)）總體呈下降趨勢且隨著脅迫濃度的升高下降的幅度逐漸增大；當(dāng)脅迫濃度小于等于T2（100mg/kg）時(shí)所測得葉綠素含量出現(xiàn)較低程度的升高，但變化不顯著；處理濃度超過T3以后差異達(dá)顯著水平。同時(shí)，在鉛脅迫濃度較高時(shí)，葉綠素b的變化幅度及差異性明顯高于葉綠素a，說明鉛脅迫對葉綠素a和b的影響有差異。表1鉛脅迫對糯玉米幼苗葉綠素含量的影響Effectsofleadstressonchlorophyllcontentinwaxycornleaves處理TreatmentT1（0）T2（100）T3（200）T4（400）T5（800）mg/kgTab13討論葉綠素含量降低與合成葉綠素所需

12、的酶受重金屬破壞有關(guān)，可能是重金屬離子被植物吸收后，改變了作用于葉綠素生物合成途徑酶的正常構(gòu)型，從而抑制了酶的活性，阻礙了葉綠素的合成。另外，重金屬能使葉綠體被膜消失，造成對葉綠體的不可逆損傷。本試驗(yàn)中，葉綠素b變化比葉綠素a明顯，說明高濃度的鉛脅迫對糯玉米幼苗葉片中葉綠素b的影響較大，其機(jī)理和顯著程度需要進(jìn)一步的研究。同時(shí)低濃度鉛脅迫處理出現(xiàn)葉綠素含量升高的現(xiàn)象，與巢麗儀1011等和徐勤松等的研究結(jié)果基本一致。超氧化物歧化酶（SOD）是需氧生物中普遍存在的一種抗性酶，它在高等植物體內(nèi)可防御活性氧對細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害、抗逆境脅迫和防止器官衰老，它的主要功能是清除超氧化物自由基。過氧化物酶（POD

13、）是一種含F(xiàn)e的金屬蛋白質(zhì)，其作用如同氫的葉綠素a葉綠素b葉綠素a+bChlorophyllaChlorophyllbChlorophylla+b146a152a122b113b089c061a064a052b036c023d207a216a174b149c112d注：數(shù)據(jù)后的不同小寫字母表示不同處理之間達(dá)到P=005水平的顯著差異。下同。Note：ValueswithadiferentlettersarcsignificantlydifferentatthelevelP=005Thesamefollow22POD、CAT鉛脅迫對糯玉米幼苗葉片SOD、活性的影響221鉛脅迫對糯玉米幼苗葉片SO

14、D活性的影響隨鉛脅迫濃度的增加，糯玉米幼苗葉由表2可知，增刊韓金龍等：鉛脅迫對糯玉米幼苗葉片葉綠素含量及抗氧化酶活性的影響123接受體一樣，是植物體內(nèi)重要的代謝酶，參與許多重要的生理活動(dòng)，如細(xì)胞分裂、生長發(fā)育等。同時(shí)也是植物體內(nèi)抗氧化酶系統(tǒng)的重要組成部分，它能催化有毒物質(zhì)的分解，其活性的高低能反映植物受毒害的程度。過氧化氫酶（CAT）是一種保護(hù)性酶，能夠清除細(xì)胞內(nèi)過多的H2O2，以維持細(xì)胞內(nèi)H2O2在一。測定這三種酶從而保護(hù)膜結(jié)構(gòu)個(gè)正常水平，的變化情況，能夠真實(shí)反映出植物受傷害的程度。本試驗(yàn)表明在低鉛濃度脅迫下，三種酶的活性都有SOD、POD與不同程度的升高；但隨鉛濃度升高，CAT活性逐漸下降

15、，表現(xiàn)為抑制作用逐漸增強(qiáng)，膜使細(xì)胞內(nèi)一些可溶性物質(zhì)外滲，破壞了細(xì)透性增大，胞內(nèi)酶及代謝作用原有的區(qū)域性，最終導(dǎo)致植物生長受到抑制。參考文獻(xiàn)：1匡少平，徐28312曹瑩，韓豫，蔣文春，等鉛脅迫對花生生長與鉛中國油料作物學(xué)報(bào)，2008，30積累特性的研究J（2）：1982003NyitraiPECharacterizationofthestimulatingeffectoflow-dosestressorsinmaizeandbeanseedlingsJPlant仲，張書圣玉米對土壤中重金屬鉛的吸J安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2002，2（1）：收特性及污染防治12，132003，160（10）：117511

16、83Physiology，4Youn_JooAnAssessmentofcomparativetoxicitiesofleadandcopperusingplantassayassayJChemosphere，2005，62（8）：1359l3655鄒6曹M北京：中國農(nóng)業(yè)出琦植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)瑩，黃瑞冬，曹志強(qiáng)鉛脅迫對玉米生理生化特性2001版社，J玉米科學(xué)，2005，13（3）：6164的影響7杜連彩鉛脅迫對小白菜幼苗葉綠素含量和抗氧化酶J中國蔬菜，2008（5）：1719系統(tǒng)的影響8高建蘭，劉玲，張洪林鎘脅迫對玉米生理特性的影響J浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，16（2）：1051089劉帥，高永光銅脅迫下玉米葉綠素質(zhì)量比與光譜遼寧工程技