【烟草种子对铬胁迫的生理响应】烟草冷害胁迫

　　摘要：利用不同浓度的Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７溶液处理烟草种子，对烟草幼苗进行形态学研究。结果表明，随着Ｃｒ６＋浓度的增加，芽长呈现先升后降的趋势，Ｃｒ６＋浓度在０～９ ｍｇ／Ｌ时，对烟草芽长的生长有促进作用，Ｃｒ６＋浓度达到６ ｍｇ／Ｌ时，烟草幼芽的生长达到最大值；当Ｃｒ６＋浓度大于１０ ｍｇ／Ｌ时，对烟草芽长的生长产生抑制作用。从添加低浓度的Ｃｒ６＋开始，根的生长就受到了抑制，随着Ｃｒ６＋浓度的增加，根长呈直线下降，其抑制程度明显大于对芽长的抑制程度。
　　关键词：铬；烟草；萌发；胁迫
　　中图分类号：Ｏ６１４．６１＋１；Ｓ５７２；Ｑ９４５．７８ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０11）14－2897-03
　　
　　Ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｏｂａｃｃｏ Ｓｅｅｄ ｕｎｄｅｒ Ｃｈｒｏｍｉｕｍ Ｓｔｒｅｓｓ
　　
　　ＳＯＮＧ Ｗｅｉ１，ＺＨＡＮＧ Ｑｉｎ２，ＬＩ Ｇｕｉ－ｌｉｎｇ１
　　（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００１， Ｃｈｉｎａ；
　　２． Henan Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｆｉｓｈｅｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４４， Ｃｈｉｎａ）
　　
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｏｂａｃｃｏ ｓｅｅｄ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｕｄ ｌｅｎｇｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ Ｃｒ６＋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｒ６＋ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ９ ｍｇ／Ｌ， ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｏｂａｃｃｏ ｂｕｄｓ ｗａｓ ｐｒｏｍｏｔｅｄ． Ｔｈｅ ｂｕｄ ｌｅｎｇｔｈ ａｔｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｖａｌｕｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｒ６＋ ｗａｓ ６ ｍｇ／Ｌ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｗｈｅｎ ｉｔ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １０ ｍｇ／Ｌ， ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｂｕｄｓ ｗａｓ ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ． Ａｄｄｉｎｇ ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｒ６＋， ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｔｏｂａｃｃｏ ｒｏｏｔｓ ｗａｓ ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｏｏｔ ｌｅｎｇｔｈ ｐｌｕｍｍｅｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｒ６＋，ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｒ６＋ ｏｎ ｔｈｅ ｒｏｏｔｓ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｎ ｔｈｅ ｂｕｄｓ．
　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｈｒｏｍｉｕｍ； ｔｏｂａｃｃｏ； ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ； ｓｔｒｅｓｓ
　　
　　植物的生长发育离不开铬（Ｃｒ），铬的不足会导致作物生长受抑制，但过量的铬也会使作物受到毒害［１］。铬污染不仅破坏土壤生产性能、抑制作物生长、降低产量质量［２］，而且造成农产品中的残毒过量。作为工业的“五毒”之一，铬是环境中一种具有潜在危害的污染物，其中的Ｃｒ６＋因其强氧化性和对皮肤的高渗透性，又是一种毒性很强的对人和动物的致畸、致癌剂［３，４］。铬可以随食物链进入人体，对人体造成毒害。烟草是关系国计民生的重要消费品，其铬的含量具有重大的研究价值；虽然国内外已经有许多人开展了Ｃｒ６＋对植物生长发育的影响研究工作，但对烟草种子萌发的影响鲜见报道。为此，试验探讨了烟草幼苗形态指标与铬浓度的关系，以期为烟草是否能耐受Ｃｒ６＋的毒害提供参考依据。从而实现对铬污染在食品上的预测、评价和防治，并对保证作物产量和品质、防止铬的危害及废弃物的合理处置具有一定的指导意义。
　　１材料与方法
　　烟草品种为豫烟６号，选取粒大、饱满、未萌发、不染霉菌的烟草种子；Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７为化学纯。采用水培法［５］培养烟草种子，用５％的双氧水消毒５ ｍｉｎ，冲洗３～４次，再加去离子水浸没超过种子最上层２ ｃｍ左右，浸种３ ｄ。将烟草种子分散排列在铺有滤纸的培养皿中，每皿１００粒，留一定间距。加入不同浓度的Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７溶液各５ ｍＬ，Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７溶液浓度分别为１、２、４、６、８、９、１０、１２、１４、１６ ｍｇ／Ｌ，对照用去离子水培养，每个处理３次重复。置室温自然光照下发芽，处理１５ ｄ。每天补液，保持滤纸湿润。在培养３ ｄ后统计烟草种子萌发势，萌发势＝３ ｄ内供试种子的发芽数／供试种子数×１００％；培养７ ｄ后统计发芽率，发芽率＝供试种子的发芽数／供试种子数×１００％；培养７ ｄ及１５ ｄ时，分别测量各处理幼苗的根长、芽长。用Ｅｘｃｅｌ软件对形态学数据进行ｔ检验分析。
　　２结果与分析
　　２．１不同浓度Ｃｒ６＋对烟草种子萌发势和发芽率的影响
　　Ｃｒ６＋能破坏细胞膜，使细胞核异常固缩、高尔基体松散或消失，还使线粒体嵴大量减少、功能下降，种子在萌发的过程中不能产生足够的能量。Ｃｒ６＋各处理对烟草种子萌发势和发芽率的影响结果见表１，从表１可以看出，随着Ｃｒ６＋浓度的增加，烟草种子的萌发势和发芽率变化不大，和对照相比没有明显的差异。
　　２．２不同浓度Ｃｒ６＋对烟草幼苗芽长的影响
　　Ｃｒ６＋各处理对烟草幼苗芽长的影响结果见图１，从图１可见，Ｃｒ６＋对形态学指标芽长的影响较大。处理７ ｄ的数据表明，低浓度（１～９ ｍｇ／Ｌ）的Ｃｒ６＋对烟草幼苗芽的生长有促进作用，芽长高于对照的水平；当Ｃｒ６＋浓度达到６ ｍｇ／Ｌ时，烟草幼苗芽的生长达到最大值。高浓度（１０～１６ ｍｇ／Ｌ）的Ｃｒ６＋对烟草幼苗芽的生长有抑制作用，芽长低于对照水平。Ｃｒ６+处理１５ ｄ与处理７ ｄ的结果相似，随着Ｃｒ６＋浓度的增加，芽长呈现明显的先升后降的趋势，低浓度的Ｃｒ６＋促进芽长的生长，Ｃｒ６＋浓度达到６ ｍｇ／Ｌ时，烟草幼苗芽的生长达到最大值；当Ｃｒ６＋浓度超过１０ ｍｇ／Ｌ时，对烟草幼苗芽的生长转为抑制作用。
　　处理７ ｄ的ｔ检验结果（表２）表明，浓度４～８ ｍｇ／Ｌ的Ｃｒ６＋对幼苗芽长生长的促进作用与对照相比，存在着极显著的差异；浓度１４～１６ ｍｇ／Ｌ的Ｃｒ６＋对幼苗芽长生长的抑制作用与对照相比，也存在极显著的差异。处理１５ ｄ的ｔ检验结果表明，浓度为４～８ ｍｇ／Ｌ的Ｃｒ６＋对幼苗芽长生长的促进作用与对照相比，存在着极显著的差异；当Ｃｒ６＋大于12 ｍｇ／Ｌ时，Ｃｒ６＋对幼苗芽长生长的抑制作用与对照相比，达到了极显著差异的水平。
　　２．３不同浓度Ｃｒ６＋对烟草幼苗根长的影响
　　Ｃｒ６＋各处理对烟草幼苗根长的影响结果见图２，从图２可见，浓度为１～１６ ｍｇ／Ｌ的Ｃｒ６＋处理的烟草幼苗根长均低于对照，随着Ｃｒ６＋浓度的增加呈直线下降的趋势。说明Ｃｒ６＋对烟草幼苗根的生长有抑制作用，Ｃｒ６＋浓度越高抑制作用越强。Ｃｒ６＋处理７ ｄ时，当浓度达到６ ｍｇ／Ｌ时，测量不出根长的数值；Ｃｒ６＋处理１５ ｄ 时，当浓度达到１０ ｍｇ／Ｌ时，也测量不出根长的数值。Ｃｒ６＋对烟草幼苗根长的影响呈现出明显的抑制作用，没有出现象幼苗芽长那样的先促进后抑制过程。
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　　３讨论
　　当土壤铬含量低时，添加微量铬可刺激植物的生长，提高产量，如红萝卜、大麦、扁豆、马铃薯、莴苣等。试验中Ｃｒ６＋的浓度低于１０ ｍｇ／Ｌ时，对烟草幼苗芽长的生长有促进作用，并且当浓度达到６ ｍｇ／Ｌ时，促进作用与不添加Ｃｒ６＋的处理相比，存在极显著的差异。高浓度的铬不仅对植物产生危害，而且会影响植物对其他营养元素的吸收，直接或间接地给人类健康带来不良影响。铬污染可破坏土壤的生产性能、抑制烟草生长，降低产量［６，７］。试验中当Ｃｒ６＋浓度超过１０ ｍｇ／Ｌ时，烟草幼苗芽长的生长受到抑制，根几乎不生长。总体来说，Ｃｒ６＋对烟草幼苗芽长生长的影响是低浓度促进、高浓度抑制，这与前人的研究报道［７］一致。
　　不同植物对铬的富集能力不同，而同种植物不同部位及植物生长的不同时期对铬的积累程度也不一样。铬能抑制植物体的生长和光合作用，植物体受害症状表现为植株矮小、叶片内卷、根系变褐、变短、发育不良。随着浓度的增加，铬在植物体各器官中的浓度也增加，其分配趋势为根＞叶＞花，表现出明显的规律性［８］。试验中Ｃｒ６＋对根长的影响呈现出明显的抑制作用，没有出现芽长所表现出的先促进后抑制的过程，从添加低浓度的Ｃｒ６＋开始，根的生长就受到了抑制，其抑制程度明显大于对芽长的抑制程度。根长受到的抑制比芽长更明显，这是因为种子在吸胀萌动时，胚根快速吸水伸长并最先突破种皮，这使根在Ｃｒ６＋的积累量上以及在受Ｃｒ６＋胁迫的时间进程上要大于和早于芽，吸收的Ｃｒ６＋大部分累积在根里，加上根细胞体积小、数量少，从而加重了受害程度。
　　
　　参考文献：
　　［１］ 卢志红，赵小敏，朱美英． 六价铬对水稻种子萌发及幼苗生长的影响［Ｊ］． 中国土壤与肥料，２００８，３（６）：６０－６２．
　　［２］ 王秀娟，宋志慧． Ｃｒ６＋和Ｎｉ２＋单一和联合作用对小麦发芽和幼苗生长的影响［Ｊ］． 青岛科技大学学报，２００６，２７（２）：１２７－１２８．
　　［３］ 寇琰，于素芳． 六价铬化合物对肺细胞的毒作用表现［Ｊ］． 预防医学文献信息，２００４，１０（６）：７１８－７２０．
　　［４］ 张捷，成敏，冯鸿义，等． 江南某电镀厂铬作业工人鼻部损害分析［Ｊ］． 医学理论与实践，２０１０，２３（１０）：１３００－１３０１．
　　［５］ 马丽萍，张敏，康怀彬．Ｃｒ６＋对小麦种子萌发及生长的影响［Ｊ］． 安徽农学通报，２００４，１６（１）：２４－２７．
　　［６］ 徐成斌，裴晓强，马溪平． 六价铬对玉米种子萌发及生理特性的影响［Ｊ］． 环境保护科学，２００８，３４（４）：４４－４７．
　　［７］ 石贵玉，秦丽凤，陈耕云． 铬对烟草组培苗生长和某些生理指标的影响［Ｊ］． 广西植物，２００７，２７（６）：８９９－９０２．
　　［８］ 王夔． 生命科学中的微量元素［Ｍ］． 北京：中国计量出版社，１９９６．１７２－１９７．
　　
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