Hg浸種對(duì)玉米種子萌發(fā)過程中幾種酶活性的影響3

1、應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)1997年2月第8卷第1期CH IN ESE JOU RNAL O F A PPL IED ECOLO GY, Feb. 1997, 8(1)110 112Hg 浸種對(duì)玉米種子萌發(fā)過程中幾種酶活性的影響3馬成倉洪法水李清芳(淮北煤炭師范學(xué)院生物系, 淮北 235000 )Effectof seed soak ingwith Hgon enzym e activities of maize seed dur ing its germ ination .M a Chengcang , HongFashuiand L i Q ingfang(H uaibei T eachers Coll

2、eg e ofCoalInd us2,235000 ).2. . , 1997, 8 (1): 110112.tryH uaibeiCh in JA pp lE colT hestudyshow s thatseed soak ing w ith H gC l2 can decrease the germ inati on rate of m aize,inh ibitthegrow th andresp irati on intensityofitsseedling ,and the activitiesofamino 2transferase,diastaseand li pase in

3、endo sperm andtho se ofdiastase and lipase in seedlingduringthep rocess ofgerm inati on.L owconcentrati onofH gC l 2 can p romo tem aizegrow th.KeywordsM ercury , M aize,Seed germ inati on , R esp irati on ,M etabo lic enzym es.N aOH 為一個(gè)酶單位 .1引言3結(jié)果與分析H g 是環(huán)境污染的重要因素, 有關(guān) H g 對(duì)植物生長發(fā)育的影響及危害機(jī)制已有報(bào)導(dǎo) 1, 3 ,

4、 但 H g對(duì)玉米種子萌發(fā)作用尚未見報(bào)道. 種子萌發(fā)依靠自身儲(chǔ)存的淀粉、脂肪和蛋白質(zhì)的分解來提供物質(zhì)和能量 , 合成新的生命物質(zhì). 因此環(huán)境對(duì)種子萌發(fā)的影響首先表現(xiàn)在對(duì)這些大物質(zhì)分解代謝的影響 , 本文以淀粉酶 、脂肪酶和轉(zhuǎn)氨酶以及呼吸強(qiáng)度為指標(biāo) , 研究 H g 對(duì)玉米種子萌發(fā)過程的影響. 試圖為揭示H g 對(duì)植物作用機(jī)制提供依據(jù).2 材料與方法試驗(yàn)材料為玉米單玉13 號(hào). 將玉米種子分別用 1× 10- 5、1× 10- 4、1×10 - 3、5 × 10 - 3 mo l ? L - 1H gC l 2 溶液和蒸餾水浸種 24 h , 水沖洗后置培

5、養(yǎng)皿中暗處培養(yǎng) , 室溫 25 28 , 重復(fù) 5 次, 每 24 h 取樣 1 次 , 測定幼苗重量 、呼吸強(qiáng)度 、胚乳及幼苗的淀粉酶 、脂肪酶 、轉(zhuǎn)氨酶活力 . 萌發(fā) 4 d 統(tǒng)計(jì)出芽率. 呼吸強(qiáng)度測定采用小籃子法4 . 淀粉酶活力測定采用文獻(xiàn) 2 的方法 ; 轉(zhuǎn)氨酶活力測定采用鐘洪樞的方法 5 , 用 753B 1 紫外可見分光光度計(jì)測定光密度 , 以 O. D . 值表示酶活力 , 酶活力單位定義為在上述各系統(tǒng)下 , 光密度變化 0. 100 為一個(gè)酶單位 . 脂肪酶活力測定采用堿液滴定法 4 , 酶單位定義為該系統(tǒng)下 , 每滴定 1 m 1 0. 05 mo l ? L - 13.

6、1 H gC l2 對(duì)玉米種子萌發(fā)率的影響由表 1 可見 , 在濃度較低時(shí) , H gC l2處理有提高種子萌發(fā)率的作用, 表現(xiàn)為 1×10- 4mo l ? L -1> 1 × 10- 5 mo l ? L - 1 > 對(duì)照 , 可見 1×10 - 4 mo l?L -1 H gC l 2 處理更適合玉米種子萌發(fā) . 高濃度 H g2C l2處理則相反 , 1 × 10- 3 mo l ? L - 1H gC l2處理的種子萌發(fā)率大大降低, 當(dāng)濃度達(dá) 5× 10-3mo l ?L - 1 時(shí), 玉米種子基本上不萌發(fā).表 1HgCl

7、 2處理對(duì)玉米種子萌發(fā)率的影響Table1 Effect ofHgCl 2on seed germ inationrate ofma izeH gCl2 濃度H gCl2 concentrati on (mo l? L -1)01×10- 5 1×10- 4 1×10- 3 5×10- 3萌發(fā)率85.389.9394.8361.831.53Germ inati onrate (% )3 P< 0. 05.3. 2 H gC l2 對(duì)玉米幼苗生長的影響由表 2 可見 , 低濃度 H gC l2 處理的種子在萌發(fā)初期幼苗生長情況好于對(duì)照 , 后期生長緩

8、慢 , 而高濃度 H gC l 2 處理的種子 , 各時(shí)期的幼苗生長均很緩慢 , 與對(duì)照有明顯差異 .3. 3 H gC l2 對(duì)玉米幼苗呼吸強(qiáng)度的影響3 煤炭部煤炭高校青年科學(xué)基金和安徽省高校自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 .1995 年 5 月 30 日收稿 , 1996 年 1 月 25 日接受.1 期馬成倉等: H g 浸種對(duì)玉米種子萌發(fā)過程中幾種酶活性的影響111表 2 HgCl2 處理對(duì)玉米幼苗生長的影響(50 株平均 )Table 2 Effect of HgCl 2 on the growthof ma ize seedlings (average of 50 indiv iduals

9、)處理后天數(shù)幼苗生長情況 Grow th of seedlings (m gFW ? p lant - 1 )Days aftertreatm ents01×10- 51×10- 4 (H gCl2 mo l? L - 1 )1×10- 312. 8±0. 66. 9±0. 933. 9±0. 832. 0±. 0.23221.0±3.231.0±3. 3330.0±1. 4320. 0±. 2. 5361.0±2.767. 0±5. 741.0±4. 2

10、340.0±3.134185. 5±9. 1225. 5±12. 7133. 5±9. 6390.5±5.635310.5±15.4345. 0±4. 2256. 0±7. 83147. 0±9. 136659.3±20.5527.3±25. 43402.7±31.03246.7±15. 537822±32.5723.0±38. 73540.0±32.13420.0±21. 733 P< 0. 05.低濃度H gC l2

11、 處理種子萌發(fā)初期呼吸速率高于對(duì)照 (1× 10- 5 mo l? L - 1 , 前 4 d; 1 × 10- 4 mo l ?L - 1 , 前 2 d) , 其后低于對(duì)照 , 高濃度 (1 × 10- 3 mo l? L - 1 ) 處理種子萌發(fā)各時(shí)期呼吸速率均低于對(duì)照 , 各處理之間表現(xiàn)為1 × 10 - 3 mo l ? L - 1 < 1 ×10 - 4 mo l? L - 1 < 1 × 10- 5 mo l ? L - 1 (圖 1) , 說明H gC l 2處理對(duì)玉米幼苗的呼吸有抑制作用, 抑制作用隨H

12、gC l2 濃度升高而加強(qiáng), 但是低濃度的H gC l 2在萌發(fā)初期有短暫促進(jìn)作用.3. 4 H gC l2 對(duì)玉米種子萌發(fā)過程中轉(zhuǎn)氨酶、脂肪酶、淀粉酶活力的影響隨 H gC l2 濃度的升高 , 玉米胚乳轉(zhuǎn)氨酶活力大大降低 , 說明 H gC l2 對(duì)萌發(fā)種子胚乳轉(zhuǎn)氨酶活性有強(qiáng)烈抑制作用( 圖 2) ; H gC l 2 對(duì)玉米幼苗轉(zhuǎn)氨酶活力無顯著影響. 可見 , H gC l 2 對(duì)玉米種子萌發(fā)過程中蛋白質(zhì)代謝有一定的影響, 尤其是抑制胚乳中蛋白質(zhì)代謝 .圖 1H gC l2對(duì)玉米幼苗呼吸強(qiáng)度的影響.1Effect2on resp irati on intensity of m aizeF

13、 igof H gC lseedlings. 0, . 1×10- 5, .1 ×10- 4, . 1×10- 3. 下同 T hesame below .圖 2H gC l 2 對(duì)玉米胚乳和幼苗轉(zhuǎn)氨酶活力的影響F ig. 2 Effect of HgC l 2 on activity of am inotransferase from m aize endosperm and seedlings.a. 胚乳 Endo sperm , b. 幼苗 Seedling. 下同 T he same be2 low.1 12應(yīng)用生態(tài) 學(xué)報(bào)8 卷由圖 3、4 可見 , H

14、gC l 2 對(duì)玉米胚乳和幼苗的脂肪酶、淀粉酶有抑制作用 , 抑制作用隨 H gC l2 濃度的升高而加強(qiáng)(除胚乳脂肪酶1× 10- 4 mo l ?L- 1高于 1×10- 5mo l ? L - 1 ) , 但低濃度的 H gC l 2處理 ,在萌發(fā)初期對(duì)胚乳和幼苗的脂肪酶、淀粉酶活力有促進(jìn)作用 . H gC l2 改變了幼苗脂肪酶和胚乳淀粉酶的活性進(jìn)程 , 低濃度處理酶活性較對(duì)照提前達(dá)到最高值 , 其后下降比對(duì)照快 . 高濃度 (1 ×10- 3 mo l? L - 1) 處理 , 不但大大降低了酶活性 , 而且使酶隨萌發(fā)時(shí)間的變化幅度縮小. 可見 , H

15、gC l 2對(duì)玉米種子萌發(fā)過程中脂肪和淀粉分解代謝影響較大.4 討論圖 3H gC l2 對(duì)玉米胚乳和幼苗脂肪酶活力的影響F ig. 3 Effect of H gC l2 on activity of lipase from m aize en2 do sperm and seedlings.圖 4H gC l2 對(duì)玉米胚乳和幼苗淀粉酶活力的影響F ig. 4 Effect of H gC l2 on activity of diastase from m aize endo sperm and seedling.4. 1 H g 對(duì)玉米種子萌發(fā)的抑制作用據(jù)報(bào)道 , H g 2+ 能抑制呼吸

16、作用, 使細(xì)胞產(chǎn)能代謝減弱 6 , 與本文結(jié)果相似 , 此外 , 通過研究還發(fā)現(xiàn)低濃度 H g 2+ 對(duì)玉米種子萌發(fā)初期呼吸有短暫促進(jìn)作用 . 研究表明 H g2+ 抑制玉米胚乳轉(zhuǎn)氨酶的活性 , 但對(duì)幼苗轉(zhuǎn)氨酶的活性影響不大 .4. 2 低濃度 H g 對(duì)玉米種子萌發(fā)作用機(jī)制低濃度H g 2+ 對(duì)作物生長有一定的促進(jìn)作用 1, 3 , 與本文結(jié)果相似. 結(jié)果表明 , 低濃度H g2+處理對(duì)萌發(fā)種子有一種后期毒害效應(yīng) , 說明隨著幼苗的生長 , 對(duì)污染毒物敏感性提高 , 抗性降低 , 其原因有待進(jìn)一步研究 .4. 3 玉米胚乳轉(zhuǎn)氨酶可作為 H g 污染監(jiān)測指標(biāo)研究表明 , 在胚乳和幼苗淀粉酶 、脂肪酶和轉(zhuǎn)氨酶中 , 胚乳轉(zhuǎn)氨酶對(duì) H g2+ 反應(yīng)最敏感 , 可作為水環(huán)境受 H g 污染的生物學(xué)監(jiān)測指標(biāo) .參考文獻(xiàn)1 中國科學(xué)院植物研究所生態(tài)室環(huán)境保護(hù)組 . 1980. Hg 對(duì)幾種作物的影響 . 環(huán)境科學(xué) , 1 ( 6) : 24.2 北京師范大學(xué)生物系生化教研室 . 1982. 基礎(chǔ)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn). 北京: 人民教育出版社 , 162.3 白慶武、李山源、李 潔. 1983. H g2+ 對(duì)水稻根尖影響的細(xì)胞學(xué)研究 . 環(huán)境科學(xué) , 4 (5) : 1.4 張志良