锌对菠菜叶绿素含量及保护酶活性的影响

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1.1 试验场地与材料

试验山西师范大学现代文理学院植物生理实验室进行,供试种子为日本大叶菠菜种子。

1.2 试验设计

试验设0、0.1、0.2、0.5、1mg/L 5个ZnSO4·7H2O浓度,分别用Zn0、Zn1、Zn2、Zn3 、Zn4表示。

1.3 试验方法

1.3.1 幼苗培养

选择大小一致、颗粒饱满的菠菜种子,用不同浓度ZnSO4· 7H2O溶液浸种12h,在4℃左右冰箱中处理24h,放到温度为20℃的恒温箱中催芽,发芽后将种子播于盛有沙子的穴盘中,保持穴盘中沙子湿润,出苗后开始施用Hoagland标准营养液,每周1次。幼苗长出4~5片真叶后开始测定指标。

1.3.2 测定方法

叶绿素含量的测定用乙醇丙酮混合液法[2];丙二醛含量的测定用硫代巴比妥酸法(TBA);超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定用氮蓝四唑法,以抑制NBT光化学还原的50%为一个酶活性单位;过氧化物酶(POD)活性的测定用愈创木酚法,以每1g鲜重每1min在470nm处光吸收变化0.1为一个过氧化物酶活性单位;过氧化氢酶(CAT)活性测定用紫外吸收法,以每克鲜重每分钟在240nm处光吸收变化0.1为一个过氧化氢酶活性单位[1]。

2 结果与分析

2.1 锌对菠菜叶绿素含量的影响

叶绿素含量是植物体重要的生理指标,在一定程度上可以反映光合作用的强弱和植物产量的高低 [2]。

从表1可以看出,不同浓度锌处理的叶绿素a、叶绿素 b和叶绿素总量均显著高于对照,当硫酸锌浓度为0.5mg/L时,达到最大,显著高于其它处理,分别比对照增加68.52%、61.54%、66.25% ;当硫酸锌浓度为1mg/L时,叶绿素a、叶绿素 b和叶绿素总量与浓度0.5mg/L时相比显著降低,分别下降24.18%、23.80%、24.06%。

2.2 锌对菠菜保护酶活性及丙二醛(MDA)含量的影响

过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)是植物体内酶促防御系统的重要保护酶[1,5],可作为植物抗逆性的生理生化指标。

从表2可以看出,当硫酸锌浓度低于0.5/Lmg/L时,菠菜中SOD活性随着硫酸浓度的增大而显著升高,大于0.5mg/L时,其活性随着浓度的增大而减小;在浓度为0.5mg/L时,SOD活性最大,比对照处理高140.82%;当浓度为1mg/L时,SOD活性比对照升高85.21%,比浓度为0.5mg/L时降低23.09%;与对照比较,所有锌处理的POD活性显著提高,随着锌浓度的增大,菠菜叶片中过氧化物酶活性分别增加15.76%、43.84%、169.95、108.37%,硫酸锌浓度为0.5mg/L时最大,当硫酸锌浓度为1mg/L时,菠菜过氧化物酶活性下降,较浓度为0.5mg/L时酶活性降低22.81%;锌浓度在0~0.5mg/L范围内,随着锌浓度的增大, CAT活性持续升高,在0.5~1mg/L范围内,随着锌浓度的增大,CAT活性降低,处理组CAT活性均显著高于对照组,分别比对照增加45.89%、127.26%、197.95%、119.86%;锌浓度为1mg/L时的菠菜CAT活性比0.5mg/L时下降26.21%。

丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的终产物之一,其含量的高低可作为植物体内细胞受胁迫严重程度的指标之一,丙二醛(MDA)含量与植物衰老及逆境伤害有密切关系[6]。如表2所示,与对照组相比,处理组的MDA的含量显著减少,随着锌浓度的增大,MDA含量分别下降32.1%、42.67%、71.33%、59.3%;锌浓度为1mg/L时的丙二醛含量较锌浓度为0.5mg/L时有所升高,增加41.86%。

3 结论

3.1 对叶绿素含量的影响

叶绿素含量的高低可以反映植物光合作用的强弱,在一定程度上还影响着植物的新陈代谢和产量高低[2]。从本试验研究结果来看,随着锌浓度的增高,菠菜叶绿素含量先升高后下降,在一定范围内锌可以有效提高菠菜中叶绿素的含量,但浓度过高会导致叶绿素含量的下降。

3.2 对保护酶活性及MDA含量的影响

丙二醛(MDA)含量作为检验植物抗性的重要生理指标之一,并且测定丙二醛含量可以用来考察植物体细胞受胁迫程度的严重性。本试验研究结果表明,菠菜中MDA含量随着锌浓度的升高先下降后增高,当锌浓度为0.2mg/L时,菠菜中的MDA含量最低,这时的菠菜体内细胞受胁迫程度最小。

从试验结果看,随着锌浓度的升高,菠菜中的SOD活性、POD活性、CAT活性都呈先升后降的趋势,当锌浓度为0.5mg/L时菠菜的SOD、POD、CAT活性最大,此时菠菜机体损伤程度最小。

综合菠菜的生长生理指标,最适合菠菜生长的硫酸锌浓度为0.5mg/L。

参考文献

[1]杜新民,张永清.施锌对石灰性褐土上小白菜光合作用及保护酶活性的影响[J].西北植物学报,2008,28(6):1203-1207.

[2]张秀君,孙钱钱,江丕文,等.菠菜叶绿素提取方法的比较研究[J].作物杂志,2011(3):57-60.

[3]孙涌栋,罗未蓉,陈碧华,等.Zn2+对黄瓜发芽期生理特性的影响[J].生态环境,2008,17(1):307-311.

[4]孙天国,沙伟,接晶.锌胁迫对甜瓜幼苗生理活性的影响[J].北方园艺,2010(16):51-53.

[5]杜新民.锌对黄瓜幼苗根系生长及保护酶活性的影响,农学学报,2012,2(07):55-58.

作者简介:杜新民(1962-),男,硕士,副教授,主要从事蔬菜生理生态方面的研究工作

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