Cu對(duì)玉米滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響doc定稿

1、Cu脅迫對(duì)玉米滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及色素含量的影響姓名：曹曉冰 學(xué)號(hào)：200840810201 指導(dǎo)老師：張瑞娥摘要：目的通過(guò)采用盆栽試驗(yàn)方法，研究不同Cu濃度對(duì)玉米葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及色素含量的影響。結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著銅濃度的增加,還原性糖的含量是先增加后下降的；蛋白質(zhì)的含量先是有所下降后呈上升趨勢(shì)；脯氨酸含量和類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；其中葉綠素含量呈先升高后逐漸下降趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：玉米 Cu脅迫 滲透調(diào)節(jié)物質(zhì) 色素含量玉米（Zea maysL）屬于單子葉植物，屬于禾本科(Poaceae）玉蜀黍族（Maydeae）一年生谷類植物，植株高大，莖強(qiáng)壯，挺直。葉窄而大，邊緣波狀，于莖的兩側(cè)互生。就

2、玉米利用而言，大體經(jīng)歷了作為人類口糧、牲畜飼料和工業(yè)生產(chǎn)原料的三個(gè)階段，口糧消費(fèi)占玉米總消費(fèi)的比重大約在5%左右，但是隨著時(shí)代的發(fā)展，這個(gè)比例有逐步上升的趨勢(shì)。玉米是三大糧食品種之一，為解決人類的溫飽問(wèn)題起到很大作用。并且玉米種子較容易培養(yǎng)，質(zhì)量好的種子生活力強(qiáng)，成長(zhǎng)后植株健壯，出苗整齊，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率都較高，所以在培養(yǎng)時(shí)要選用籽粒飽滿，顆粒較大的種子。有發(fā)芽能力的種子，在水分、溫度和氧氣三個(gè)條件都滿足其需要時(shí)，休眠的種子就開(kāi)始發(fā)芽，所以恒溫培養(yǎng)過(guò)程中要注意水分的變化情況，及時(shí)補(bǔ)充水分。玉米的取材方便，并且培養(yǎng)條件便于控制，所以玉米的研究意義變得更加重大。植物的生長(zhǎng)需要無(wú)機(jī)物的供應(yīng)，主要體現(xiàn)在

3、對(duì)于大量元素和微量元素的吸收，植物根系對(duì)環(huán)境中不同陰離子和陽(yáng)離子的吸收速度不同會(huì)改變環(huán)境的酸堿度，影響植物的生長(zhǎng)。其中微量元素銅是各種氧化酶活性的核心元素，是植物體內(nèi)多酚氧化酶、氨基氧化酶、酪氨酸酶、細(xì)胞色素氧化酶等組分的重要成分，與這些酶的電子接受與傳遞有關(guān)1。一般禾本科植物對(duì)銅元素很敏感，適量的銅溶液對(duì)植物生長(zhǎng)是必要的，玉米植株的正常培養(yǎng)液銅濃度為0.32umol/L。當(dāng)土壤缺銅時(shí)植物分蘗數(shù)量多但不抽穗，子粒不飽滿，葉片失綠，牧草出現(xiàn)白瘟病一樣的缺銅癥狀。但是過(guò)量的銅元素對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生危害，過(guò)量的銅抑制脫羧酶的活性，主要是妨礙植物對(duì)二價(jià)鐵的吸收和在體內(nèi)造成NH4+的累積，間接阻礙了NH4+

4、向谷氨酸轉(zhuǎn)化運(yùn)轉(zhuǎn)。植物體首先接觸銅離子的為根部，在低濃度下根部能夠有選擇的吸收無(wú)機(jī)離子緩解其對(duì)于植物體的影響，高濃度的銅溶液會(huì)使根尖硬化，使根部受到嚴(yán)重?fù)p傷，生長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞分裂受到抑制，根毛少甚至枯死2。在玉米幼苗培養(yǎng)過(guò)程中,用不同濃度的Cu2+溶液來(lái)培養(yǎng)植株，脅迫植株生長(zhǎng)，觀察植物葉的生長(zhǎng)變化，測(cè)定其生理指標(biāo)，了解它對(duì)于植物滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響，主要包括脯氨酸的含量，還原性糖的含量，蛋白質(zhì)的含量以及葉綠體色素含量。隨著工業(yè)的發(fā)展，銅污染現(xiàn)象變得比較普遍，環(huán)境中過(guò)量的銅卻會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生傷害,銅污染物可通過(guò)對(duì)植物光合色素的破壞或抑制其合成從而影響光合作用;銅進(jìn)入細(xì)胞后能直接或間接啟動(dòng)膜質(zhì)的過(guò)氧化作用,導(dǎo)

5、致膜的損傷和破壞;同時(shí)能改變植物體內(nèi)抗氧化酶系統(tǒng)的活性3。因此，對(duì)于Cu污染影響的調(diào)查和研究已經(jīng)越來(lái)越被人們重視，本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)以鄭單958品種玉米為材料，研究不同濃度的銅溶液對(duì)玉米滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響,揭示玉米對(duì)銅脅迫的響應(yīng)。1.材料及方法1.1實(shí)驗(yàn)材料鄭單958品種的玉米種子，產(chǎn)自河南。1.2試驗(yàn)材料初期處理選種：選取鄭單958品種玉米種子籽粒飽滿，大小相同且較大的玉米種子。消毒：稱取2gK2MnO4,用蒸餾水溶解，后用500mL容量瓶定容2次，制成2g/L的K2MnO4溶液。經(jīng)選取好的玉米種子放入大燒杯中浸種，用K2MnO4溶液浸泡15分鐘。清洗：浸泡過(guò)的種子先用清水洗凈，直至清洗液紅色退去。

6、浸種：沖洗幾次溶液變成無(wú)色后加入蒸餾水放入恒溫培養(yǎng)箱中。(30條件下8小時(shí))播種：在30個(gè)花盆中放入等量用蒸餾水濕潤(rùn)后的蛭石，將處理過(guò)的相同數(shù)量種子放在蛭石上，在播種的過(guò)程中要注意將種子之間的間距調(diào)整好，盡量的保持一致；并且要將種子的胚方向一致，使幼苗從相同的方向生長(zhǎng)，最后加蓋一層干燥的蛭石，放入光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。間苗：待玉米幼苗長(zhǎng)出后，保留生長(zhǎng)狀況相似，生長(zhǎng)較好的植株，將長(zhǎng)勢(shì)較弱，分布不均勻的幼苗拔除，使植株之間的距離變得疏松，間距均勻。幼苗培養(yǎng)：將光照培養(yǎng)箱的時(shí)間設(shè)置成兩個(gè)時(shí)間段，一段25，另一段20，4級(jí)光照條件下連續(xù)培養(yǎng)3個(gè)循環(huán)直到有幼苗長(zhǎng)出。待幼苗長(zhǎng)出后將培養(yǎng)箱設(shè)成兩個(gè)時(shí)間段，25時(shí)

7、14小時(shí)光照，20時(shí)10小時(shí)黑暗處理，連續(xù)培養(yǎng)14天。隔3天澆一次水，約50mL，觀察幼苗生長(zhǎng)情況。1.3培養(yǎng)液配置以Hoagland培養(yǎng)液為基本培養(yǎng)液（配方見(jiàn)表1），試驗(yàn)組分別以CuSO45H2O（分析純）配制不同濃度的銅培養(yǎng)液代替基本配養(yǎng)液中的銅溶液。對(duì)照組設(shè)定為Hoagland完全培養(yǎng)液(完全培養(yǎng)液中銅濃度為：0.32umol/L)，實(shí)驗(yàn)組是銅濃度分別為：1umol/L，10umol/L,100umol/L，1000umol/L，5000umol/L，10000umol/L的溶液。表1 Hoagland 培養(yǎng)液藥品名稱用量（g/L）大量元素Ca(NO3)20.8207KNO30.5056

8、MgSO47H2O0.6162KH2PO40.2722FeFeSO47H2O7.4510-3Na2-EDTA5.5710-3微量元素H3BO32.8610-3MnSO41.01510-3H2MoO4910-5CuSO45H2O7.910-5ZnSO47H2O2.210-41.4材料處理待材料第三片新葉長(zhǎng)出后將植株分成四組，每組包括七盆：對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。對(duì)照組用標(biāo)準(zhǔn)的Cu2+完全培養(yǎng)液處理，實(shí)驗(yàn)組中的六盆分別用不同濃度的Cu溶液(1umol/L,10umol/L,100umol/L,1000umol/L,5000umol/L,10000umol/L）處理，第一次每個(gè)花盆澆250mL的培養(yǎng)液,后幾

9、次每個(gè)花盆澆125mL,連續(xù)處理12天后觀察葉片生長(zhǎng)狀況，等葉片出現(xiàn)癥狀穩(wěn)定后就可以開(kāi)始測(cè)植物葉的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量。1.5指標(biāo)測(cè)定1.5.1可溶性性糖的測(cè)定方法采用蒽酮比色法來(lái)測(cè)定糖含量4，首先取新鮮植物葉片稱取0.3g,共三份分別放入三支試管中，在每支試管中加入5mL的蒸餾水后加上試管塞，再用封口膜封住試管口，放入沸水中提取30min。將提取液轉(zhuǎn)入25mL的容量瓶中再加入5mL的蒸餾水煮沸30min,再將提取液轉(zhuǎn)入25mL容量瓶中，最后用蒸餾水定容到25mL。吸取樣品提取液在620nm波長(zhǎng)下測(cè)吸光值。每種濃度的幼苗進(jìn)行三次平行試驗(yàn)，取平均值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線可以求出標(biāo)注曲線中可溶性糖的含量，再

10、根據(jù)可溶性糖的含量（ug/g)=（XV總體積）/(mV測(cè)定)，計(jì)算出材料中可溶性糖的含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線制作：（1）1%蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液 將分析純蔗糖精確秤取1g，加入少量水，轉(zhuǎn)入100mL容量瓶中，加入0.5mL濃硫酸，用蒸餾水定容。（2）100ug/L蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液 精確吸收1%蔗糖標(biāo)準(zhǔn)液1mL加入100mL的容量瓶中，加水至刻度。取20mL刻度試管11支，從0-10分別編號(hào)按照表2加入溶液和水。然后按順序向試管中加入0.5mL蒽酮乙酸乙酯試劑和5mL濃硫酸；充分震蕩，立即將試管放入沸水浴中，試管均準(zhǔn)確保溫1min,取出后自然冷卻至室溫，以空白作參照，在630nm波長(zhǎng)下測(cè)其吸光值，以蔗糖含量為橫坐標(biāo)，吸光

11、值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并可求得標(biāo)準(zhǔn)線性曲線：y=0.0058x-0.6299表2 蒽酮法測(cè)可溶性糖標(biāo)準(zhǔn)曲線試劑量試劑管號(hào)01、23、45、67、89、10100ug/L蔗糖/mL00.20.40.60.81.0水/mL2.01.81.61.41.21.0蔗糖量/ug0204060801001.5.2脯氨酸的測(cè)定方法用酸性茚三酮法和比色法測(cè)定脯氨酸的含量5，稱取待測(cè)植物葉片0.3g放入試管中并加入3%的磺基水楊酸5mL在沸水中提取10min，冷卻后過(guò)濾到干凈的試管中，即為脯氨酸的提取液。吸取2mL提取液于另一干凈試管中，加入2mL冰醋酸和2mL酸性茚三酮，在水浴中加熱30min,溶液即呈現(xiàn)出

12、紅色，冷卻后加入4mL甲苯，吸取上層脯氨酸紅色甲苯溶液于比色杯，以甲苯作對(duì)照，在520nm波長(zhǎng)下測(cè)吸光值。根據(jù)所求的吸光值隨脯氨酸濃度而變的回歸方程可以求出標(biāo)準(zhǔn)曲線中脯氨酸的含量，在根據(jù)脯氨酸含量（ug/g）=(XV總體積)/(mV測(cè)定)，可以計(jì)算出被測(cè)材料中脯氨酸的含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線制作:（1）配制濃度為10ug/mL的標(biāo)準(zhǔn)脯氨酸溶液。（2）取6個(gè)50mL容量瓶，分別加入脯氨酸原液0.5mL、1.0mL、1.5mL、2.0mL、2.5mL及3.0mL，用蒸餾水定容至刻度，搖勻，各瓶的脯氨酸濃度分別為：1ug/mL、2ug/mL、3ug/mL、4ug/mL、5ug/mL及6ug/mL。（3）取6支

13、試管，分別吸取2mL系列標(biāo)準(zhǔn)濃度的脯氨酸溶液及2mL冰醋酸和2mL酸性茚三酮，每管在沸水中煮30min。冷卻后各試管中加入4mL的甲苯震蕩30s，靜置片刻，使色素全部轉(zhuǎn)至甲苯溶液。輕輕吸取各管上層脯氨酸至比色杯中，以甲苯溶液做空白對(duì)照，于520nm處進(jìn)行比色。根據(jù)所得數(shù)據(jù)可以求出吸光值隨脯氨酸含量而變的回歸方程：y=0.417x-0.00231.5.3蛋白質(zhì)的測(cè)定方法采用參考文獻(xiàn)6中提供的考馬斯亮藍(lán)染料結(jié)合法，稱取經(jīng)恒溫培養(yǎng)后的玉米葉片0.2g放入研缽中，加入2mL蒸餾水研磨成勻漿，再用6mL的蒸餾水分兩次沖洗研缽，將研缽內(nèi)殘留的液體全部沖洗干凈，后將洗滌液收集于同一離心管中，在室溫條件下放置

14、1h充分提取，然后在4000r/min離心20min,將上清液轉(zhuǎn)入10mL容量瓶中定容，即得待測(cè)液提取液。吸取樣品蛋白質(zhì)提取液1mL，加入5mL考馬斯亮藍(lán)G-250蛋白試劑，充分混合，放置2min后以空白（1mL水+5mL考馬斯亮藍(lán)G-250蛋白試劑）為對(duì)照，在595nm波長(zhǎng)下比色測(cè)定光密度OD595。算出標(biāo)準(zhǔn)曲線中蛋白的含量之后再根據(jù)公式:蛋白質(zhì)含量（mg/g）=（XV總體積）/(mV測(cè)定)，最終可以求出材料中蛋白質(zhì)的含量。標(biāo)準(zhǔn)曲線制作:0100ug/mL標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：取6支10mL干凈的具塞試管，按表2取樣。蓋塞蓋后將各試管溶液縱向倒轉(zhuǎn)混合，放置2min后用1cm光徑的比色杯在595nm

15、波長(zhǎng)下比色，記錄各試管測(cè)定的OD595nm光密度值，計(jì)算出回歸方程：y=0.0062x+0.008表3 考馬斯亮藍(lán)G-250法則測(cè)蛋白質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作管號(hào)123456100ug/mL標(biāo)準(zhǔn)蛋白溶液/mL00.20.40.60.81.0蒸餾水/mL1.00.80.60.40.20考馬斯亮藍(lán)G-250試劑/mL5.05.05.05.05.05.0蛋白質(zhì)含量/mL0204060801001.5.4葉綠體色素的測(cè)定方法葉綠素含量采用80%丙酮提取和分光光度法測(cè)定7，稱取剪碎的新鮮樣品0.1g，放入研缽中，加入少許碳酸鈣、石英砂及純丙酮5mL，研磨成勻漿，在加入80%的丙酮5mL，繼續(xù)研磨直至組織變白

16、，靜置5min。將勻漿轉(zhuǎn)入離心管中，并用適量80%的丙酮洗滌研缽，一并轉(zhuǎn)入離心管中，離心后棄去沉淀，上清液用80%的丙酮定容至20mL。吸取葉綠體提取液1mL加80%丙酮4mL稀釋后轉(zhuǎn)入比色杯中，以80%丙酮作為空白對(duì)照，在波長(zhǎng)為665nm、645nm、470nm下測(cè)吸光值。做三組平行試驗(yàn)，所得數(shù)據(jù)取平均值。計(jì)算公式為：Ca=12.7A663-2.69A645Cb=22.9A645-4.68A663C總?cè)~綠素=8.02A663+20.21A645C類胡蘿卜素=（1000A470-3.27Ca-104Cb)/229根據(jù)所得公式，結(jié)合數(shù)據(jù)可以求得所測(cè)材料的葉綠素含量和類胡蘿卜素的含量，最后取平均值

17、，繪制成圖。2.指標(biāo)測(cè)定及分析2.1銅脅迫對(duì)玉米可溶性糖含量的影響圖1 銅脅迫對(duì)糖的含量的影響02000400060008000CK1101001000500010000Cu溶液的濃度（umol/L）糖的含量（ug/g）由圖中1可以看到銅脅迫對(duì)玉米幼苗還原性糖的影響，在銅溶液的濃度為10umol/L時(shí)糖的含量比1umol/L時(shí)上升近1.5倍，比銅溶液為1umol/L時(shí)增加0.047%，但在銅濃度增加為100umol/L時(shí)可溶性糖的含量下降了0.57%，在1000umol/L時(shí)有微量的下降，下降量為0.082%，后來(lái)隨著銅濃度的進(jìn)一步增加，可溶性糖的含量呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，下降量為0.075%和0.

18、037%。原因是低濃度銅溶液的脅迫條件下滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量提高，可以提高細(xì)胞液濃度，降低其滲透勢(shì)，是一種對(duì)外界脅迫的適應(yīng)調(diào)節(jié)8。具體來(lái)說(shuō)，低濃度時(shí)可溶性糖增加，蔗糖的合成加快，可能是體內(nèi)糖類和蛋白質(zhì)的分解的加強(qiáng)，而合成受抑，光合產(chǎn)物形成過(guò)程中，直接轉(zhuǎn)向低分子量的物質(zhì)如蔗糖等，而不是高分子的碳水化合物；而高濃度時(shí)可溶性糖減少，則是由于高濃度的銅溶液影響玉米的生長(zhǎng)，光合能力下降，葉片萎縮嚴(yán)重，光合產(chǎn)物減少，所以可溶性糖含量減少。在本次試驗(yàn)所得圖中高濃度條件下糖的含量雖呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)，但是變化量并不是特別的明顯，可能是因?yàn)樵谥亟饘倥c植物作用時(shí)，根首先接觸并吸收重金屬，植物根部分泌的一些有機(jī)物質(zhì)也可以

19、與Cu2+結(jié)合形成穩(wěn)定的配位化合物，同時(shí)根細(xì)胞壁中存在的大量交換位點(diǎn)可以吸附并固定重金屬離子；從而阻止重金屬離子向莖葉運(yùn)輸，進(jìn)而表現(xiàn)植物的葉片部位受到的影響較小9。2.2銅脅迫對(duì)玉米脯氨酸含量的影響圖2 銅脅迫對(duì)脯氨酸的含量的影響024681012CK1101001000500010000Cu溶液的濃度（umol/L）脯氨酸的含量（ug/g)脯氨酸作為植物體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),在干旱、鹽漬、低溫和污染等脅迫條件下,在植物體內(nèi)大量積累10。植物脯氨酸含量的增加是植物對(duì)逆境脅迫的一種生理生化反應(yīng),可以作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以保持膜結(jié)構(gòu)的完整性。圖2的結(jié)果顯示:從曲線的整體上看呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，隨著Cu2+脅迫

20、程度的不斷加深,脯氨酸的含量先是少量的波動(dòng)后大量增加,在銅溶液濃度為5000umol/L前，脯氨酸的變化不明顯，先是在1umol/L時(shí)有0.008%的下降，后在10umol/L時(shí)有0.02%的上升，然后又在100umol/L時(shí)有0.133%的下降，可能是因?yàn)樵诖藵舛认掠衩子酌绺祵?duì)外界環(huán)境的緩解作用，是植株仍能夠適應(yīng)逆境的環(huán)境，維持自身的生長(zhǎng)需求。在100umol/L時(shí)雖有0.133%的下降，但是變化幅度并不是很大，而且趨勢(shì)也不明顯?？赡苁侵参矬w在此濃度下所受的脅迫較小，反應(yīng)不明顯。隨后在銅濃度為1000umol/L時(shí)有0.09%的增加;在濃度為5000 umol/L時(shí)有0.05%的增長(zhǎng);當(dāng)濃

21、度增加到最大的10000umol/L時(shí)脯氨酸含量增加0.8%，這是由于高濃度的銅溶液使植物體內(nèi)滲透壓增大11，細(xì)胞會(huì)失水，為保障植株的生長(zhǎng)而在體內(nèi)大量合成積累來(lái)增加植株對(duì)逆境的抵抗性，這是植物在逆境下的適應(yīng)表現(xiàn)即防護(hù)反應(yīng)。2.3銅脅迫對(duì)玉米蛋白質(zhì)含量的影響圖3 銅脅迫對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響0500100015002000250030003500 CK1101001000500010000Cu溶液的濃度（umol/L）蛋白質(zhì)的含量（mg/g）植物體內(nèi)的可溶性蛋白含量是了解植物總代謝的重要指標(biāo)。由圖可以看出蛋白的含量在10umol/L之前有微量的上升，其100umol/L時(shí)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在低濃度的銅溶

22、液（CK,1umol/L,10umol/L）處理?xiàng)l件下，玉米幼苗還能夠正常的生長(zhǎng)，所以能夠正常的合成生物體所需的蛋白,蛋白質(zhì)的含量分別有1umol/L比CK時(shí)增加0.018%、10umol/L比1umol/L增加0.04%的變化。一般來(lái)講，植物在逆境條件下，體內(nèi)小分子有機(jī)化合物如氨基酸的積累，而蛋白質(zhì)含量降低，這是由于蛋白質(zhì)分解加快而合成受到抑制的結(jié)果12。在銅濃度大于10umol/L時(shí)玉米幼苗體內(nèi)的可溶性蛋白的含量隨著銅溶液濃度的增大抑制作用逐漸加強(qiáng)，可能是Cu2+加強(qiáng)了原有蛋白質(zhì)分解，分解大于合成的緣故，使可溶性蛋白的含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。銅濃度為100umol/L時(shí)的蛋白質(zhì)含量比銅濃度為10

23、00umol/L時(shí)降低0.19%、1000umol/L比100umol/L時(shí)降低0.049%、5000umol/L比1000umol/L時(shí)的蛋白質(zhì)含量上升。原因是隨著銅溶液濃度的增大，植物體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)增加，所以蛋白的含量升高，并且在10000umol/L時(shí)蛋白質(zhì)的含量增加到最大?？赡苁歉邼舛葧r(shí)植物體的脯氨酸含量會(huì)升高，增加植株在逆境中的抵抗性，所以幼苗在銅濃度為10000umol/L時(shí)蛋白的含量會(huì)增加，能夠幫助植株在該濃度條件下維持正常的生長(zhǎng)需求。2.4銅脅迫對(duì)玉米葉綠體色素含量的影響圖4 銅脅迫對(duì)葉綠素a和葉綠素b含量的影響00.511.522.533.5CK1101001000500

24、010000Cu溶液的濃度（umol/L）葉綠素a和葉綠素b的含量（mg/g）葉綠素A的含量葉綠素B的含量圖5 銅脅迫對(duì)玉米葉綠素總含量的影響0123456CK1101001000500010000Cu溶液的濃度（umol/L）葉綠素的總含量（mg/g）圖6 銅脅迫對(duì)玉米類胡蘿卜素含量的影響00.10.20.30.40.50.60.70.80.91CK1101001000500010000Cu溶液的濃度（umol/L）類胡蘿卜素的含量（mg/g）葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)物質(zhì)，植物受到逆境脅迫時(shí)，各種生理過(guò)程都會(huì)受到影響，從而直接或間接影響其含量，在葉綠素中葉綠素a的含量大于葉綠素b含

25、量。銅是植物生長(zhǎng)的必須微量元素，適量的Cu2+有利于葉綠素的形成與穩(wěn)定13。圖4、5表明在Cu2+為1umol/L和10umol/L時(shí)，葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總量呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì)，其中葉綠素a在銅濃度為1umol/L時(shí)上升了0.86%，葉綠素b上升了0.14%；在銅濃度為10umol/L時(shí)葉綠素a下降了0.14%,而葉綠素b增加了0.002%。說(shuō)明葉綠素a在1umol/L是上升的幅度比較大，低濃度的銅溶液促進(jìn)了葉綠素a,葉綠素b和葉綠素總含量的形成14。隨著Cu2+處理濃度的增加,在銅的濃度為100umol/L時(shí)葉綠素a和葉綠素b的含量相近；在1000umol/L時(shí)，葉綠素a降低了0.

26、078%，葉綠素b降低了0.046%；當(dāng)銅溶液濃度增加到5000umol/L時(shí)，葉綠素a含量降低了0.12%，葉綠素b的含量降低0.07%；當(dāng)增加到最大濃度10000umol/L時(shí)葉綠素a和葉綠素b繼續(xù)下降，下降量分別0.06%和0.13%。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)葉綠素b的含量變化不明顯而葉綠素a含量下降明顯。這可能是由于葉綠素b對(duì)Cu2+不敏感,較葉綠素a能穩(wěn)定存在。另外,關(guān)于重金屬Cu2+抑制植物光合作用的原因,有文章解釋說(shuō)是由于Cu2+抑制了電子傳遞過(guò)程中一些光合作用酶的活性，使離體葉綠體中光合電子的傳遞被阻斷,阻礙了光合作用中CO2的固定,從而抑制了光合作用15。圖5顯示呈現(xiàn)在銅濃度為1umol/

27、L時(shí)葉綠素總含量上升了0.45%，在10umol/L時(shí)出現(xiàn)0.08%的下降，在100umol/L之后繼續(xù)下降，降低量為0.06%、0.095%和0.096%。導(dǎo)致這一結(jié)果的原可能是局部積累Cu2+過(guò)多，與葉綠體蛋白質(zhì)上的巰基結(jié)合或取代其中的Fe2+、Zn2+、Mg2+，致使葉綠體蛋白中心粒了組成發(fā)生變化而失活;同時(shí)高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Cu2+促使葉綠體酶活性失調(diào)，葉綠體解加快16。也可能是由于在銅的脅迫下玉米根冠分裂和根生長(zhǎng)停止,同時(shí)根系累積大量的銅和其它養(yǎng)分相拮抗,阻礙根系的生長(zhǎng)和活性,因而勢(shì)必影響植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素和水分的吸收,同時(shí)干擾了植物光合作用過(guò)程,從而阻礙植物生長(zhǎng),導(dǎo)致葉綠素濃度有規(guī)律地下降1

28、7。由圖6可見(jiàn)，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量開(kāi)始呈現(xiàn)上升時(shí)，類胡蘿卜素也有少量的上升，說(shuō)明葉綠素含量在銅濃度為10umol/L之前沒(méi)有受到抑制，由于在低濃度銅的脅迫下銅離子被根部選擇性的吸收，緩解了其對(duì)于莖部以及葉片的生長(zhǎng)影響，使葉片正常生長(zhǎng)，葉綠素的總體含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，這與圖6顯示的結(jié)果相反。圖6顯示出類胡蘿卜素在1umol/L時(shí)含量上升，在10umol/L時(shí)呈現(xiàn)微量的下降現(xiàn)象，在后面的處理?xiàng)l件下類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)在100umol/L時(shí)上升0.126%、1000umol/L時(shí)增長(zhǎng)0.32%、5000umol/L時(shí)增大0.59%、10000umol/L時(shí)含量上升0.13%，因?yàn)樵诘蜐舛忍幚?/p>

29、時(shí)植物體能適應(yīng)環(huán)境變化，葉綠素含量上升，葉黃素的含量就稍微下降。當(dāng)高濃度處理時(shí)，葉片逐漸出現(xiàn)萎縮，葉片顏色逐漸呈現(xiàn)出黃色，所以類胡蘿卜素的含量就會(huì)逐漸升高。許多研究表明，重金屬銅脅迫可引起植物葉綠素含量的下降，葉黃素含量上升，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)論。3.結(jié)論與討論近年來(lái)，關(guān)于植物離子脅迫的研究已有很多，但大多數(shù)都是在研究其對(duì)植物種子萌發(fā)和植株結(jié)構(gòu)的研究，本次實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)研究銅脅迫對(duì)植物滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)及色素含量的影響。本次試驗(yàn)中，在低濃度銅溶液（1umol/L、10umol/L、100umol/L）脅迫條件下還原性糖和類胡蘿卜素的含量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，高濃度條件(1000umol/L、5000umo

30、l/L、10000umol/L)下呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)。蛋白質(zhì)含量和脯氨酸的含量呈逐漸上升趨勢(shì)，增加植株對(duì)逆境的抵抗性，而葉綠素的含量呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。說(shuō)明低濃度條件下植物利用自身的調(diào)節(jié)功能能夠自我恢復(fù)，維持自身的正常生長(zhǎng)，但高濃度條件下植物受外界條件影響，自身的滲透壓，酶的活性，物質(zhì)的合成方式，物質(zhì)的傳遞方式及過(guò)程都會(huì)受到不同情況的影響，從而導(dǎo)致各種生物指標(biāo)的改變18。本次試驗(yàn)所采用的方法有些已經(jīng)成熟，有些還有待改進(jìn)，在試驗(yàn)過(guò)程中和數(shù)據(jù)分析過(guò)程也可能存在誤差,有待進(jìn)一步改進(jìn)。參考文獻(xiàn)1劉柏玲,張凱,聶恒林,翟勝男. 銅對(duì)蕎麥種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響,1001-4942（2009）. 2金進(jìn)，

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