锑对甜瓜种子萌发及幼苗生理特征的影响.pdf

中国农学通报 ChineseAgriculturalScienceBulletin 中国农学通报 2024 40 31 23 29 ChineseAgriculturalScienceBulletin 基 金 项 目 湖 南 省 重 点 研 发 项 目 南 瓜 优 基 因 资 源 创 制 及 育 种 技 术 研 究 与 应 用 2020NK2038 湖 南 省 自 然 科 学 基 金 项 目 南 瓜 雄 性 不 育 相 关 漆 酶 基 因 CmLAC 4 作 用 机 制 2024JJ7240 湖 南 省 教 育 厅 科 研 项 目 甜 瓜 Cucumis meloL 耐 涝 基 因 筛 选 与 表 达 研 究 22C0594 湖 南 省 研 究 生 培 养 创 新 实 践 基 地 项 目 校 企 合 作 研 究 生 培 养 创 新 实 践 基 地 湘 教 通 2017 451 号 校 企 合 作 创 新 创 业 教 育 基 地 项 目 植 物 生 产 类 校 企 合 作 创 新 创 业 教 育 基 地 校地合作通 22021 3 号 第一作者简介 张红磊 男 1996 年出生 宁夏银川人 在读硕士研究生 主要从事瓜类蔬菜种质资源开发与应用研究 E mail 913185595 通信作者 刘泽发 男 1977 年出生 湖南常宁人 副教授 主要从事瓜类抗逆资源创新及育种工作 E mail zefaliu 收稿日期 2024 01 19 修回日期 2024 09 04 锑对甜瓜种子萌发及幼苗生理特征的影响 张红磊 邓 欣 姜艳芳 李思琴 刘泽发 党建成 王亚楠 湖南人文科技学院 湖南娄底417000 摘 要 为 探 索 甜 瓜 Cucumis melo 对 锑 Sb 3 胁 迫 生 理 响 应 机 制 以 甜 瓜 品 系 10 06 3 为 实 验 材 料 通 过 种 子 萌 发 和 幼 苗 水 培 实 验 研 究 不 同 浓 度Sb 3 0 30 60 100mg L 胁 迫 对 甜 瓜 种 子 萌 发 幼 苗 期 生 理 的 影 响 结 果 表 明 低 浓 度Sb 3 对 甜 瓜 种 子 萌 发 有 促 进 作 用 但 对 根 的 生 长 有 抑 制 作 用 也 有 利 于 幼 苗 生 长 而 高 浓 度Sb 3 明 显 对 甜 瓜 种 子 萌 发 及 幼 苗 生 长 有 显 著 抑 制 作 用 MDA 浓 度 会 随 着Sb 3 浓 度 的 上 升 而 持 续 增 加 可 溶 性 糖 含 量 以 及CAT 活 性 同MDA 浓 度 呈 显 著 正 相 关 随 其 增 长 而 做 出 调 节 性 增 长 Sb 3 浓 度 低 于60mg L 时 可 溶 性 蛋 白 含 量 POD 活 性 SOD 活 性 以 及 叶 绿 素 相 对 含 量 会 随 着Sb 3 浓 度 升 高 而 显 著 升 高 但 高 于60mg L 时 其 活 性 及 含 量 会 急 剧 下 降 一 定 浓 度Sb 3 可 激 发 甜 瓜 抗 氧 化 调 节 反 应 高 浓 度Sb 3 会 抑 制 抗 氧 化 酶 活 性 高 浓 度Sb 3 致 使 甜 瓜 叶 片 气 孔 导 度 胞 间CO2 浓 度 降 低 从 而 影 响 甜 瓜 的 光 合 速 率 蒸 腾 速 率 主 成 分 分 析 中 主 成 分 PC1 甜 瓜 可 溶 性 糖 含 量 MDA 浓 度 和CAT 活 性 权 重 系 数 较 大 主 成 分 PC2 中 可 溶 性 蛋 白 SOD 的 权 重 系 数 较 大 研 究 表 明 甜 瓜 在 低 浓 度Sb 3 30mg L 胁 迫 条 件 下 通 过 提 高 可 溶 性 糖 以 及 可 溶 性 蛋 白 等 渗 透 调 节 物 质 的 含 量 来 增 强 抗 逆 能 力 高 浓 度Sb 3 60mg L 胁迫会损害防御系统 导致幼苗生长发育不稳定 关键词 甜瓜 锑 锑胁迫 种子 幼苗 生理机制 生理响应 抗氧化酶 中图分类号 S652 文献标识码 A 论文编号 casb2024 0059 Effects of Antimony on Seed Germination and Seedling Physiology of Cucumis melo ZHANG Honglei DENG Xin JIANG Yanfang LI Siqin LIU Zefa DANG Jiancheng WANG Yanan Hunan University of Humanities and Technology Loudi Hunan 417000 Abstract In order to explore the physiological response mechanism of Cucumis melo to antimony Sb 3 stress waterlogging tolerant melon strain 10 06 3 was used as experimental materials to study the effects of Sb 3 0 30 60 100 mg L stress at different concentrations on melon seed germination and seedling physiology through dish germination and hydroponic experiments The results showed that low concentration antimony had a promoting effect on seed germination of muskmelon but had an inhibitory effect on root growth and was also beneficial for seedling growth However high concentration antimony had a significant inhibitory effect on seed germination and seedling growth of muskmelon affecting its development and growth The concentration of MDA increased with the increase of antimony concentration and the soluble sugar content and CAT activity were significantly positively correlated with MDA concentration leading to a regulatory increase When the concentration of Sb 3 was lower than 60 mg L the soluble protein content POD activity SOD activity and relative chlorophyll content significantly increased with the increase of antimony concentration However when the concentration was higher than 60 mg L its activity and content sharply decreased A certain concentration中国农学通报 0 引言 为 提 高 和 改 善 土 壤 生 产 力 农 药 化 肥 的 使 用 及 工 业 化 程 度 加 剧 土 壤 锑 污 染 引 起 的 蔬 菜 安 全 问 题 亟 待 解 决 1 锑 Sb 是 一 种 有 毒 的 重 金 属 欧 盟 已 于1976 年 将 锑 列 为 优 先 控 制 污 染 物 2 重 金 属 通 过 采 矿 活 动 运 输 风 力 水 力 以 及 化 学 迁 移 等 方 式 进 入 到 土 壤 中 3 环 境 中 微 量 的 锑 对 植 物 是 有 益 的 当 锑 的 含 量 超 过 一 定 标 准 时 会 对 植 物 生 长 造 成 极 大 损 害 具 有 极 强的生物毒性 导致植物中毒 严重影响植物的正常生 长 锑 对 水 稻 Oryza sativa 胁 迫 的 实 验 发 现 锑 胁 迫 影 响 水 稻 的 总 生 物 量 产 量 及 开 花 4 油 菜 Brassica chinensis 小 麦 燕 麦 在 高 浓 度 锑 胁 迫 下 会 出 现 植 物 矮 小 叶 片 收 拢 叶 面 积 减 小 叶 尖 失 绿 和 易 倒 伏 等 现 象 5 6 蓝 唯 源 等 7 在 研 究Sb 3 对 甜 芥 菜 Brassica juncea 影 响 时 发 现 低 浓 度Sb 3 对 其 外 部 没 有 造 成 损 伤 但 随 着 锑 浓 度 升 高 甜 芥 菜 会 出 现 根 部 变 短 变 小 中间部位发黑等一系列现象 锑 曾 经 被 认 为 在 土 壤 中 难 以 降 解 且 不 可 移 动 8 但已有的研究表明自然生活在锑污染环境中的植物可 以 吸 收 大 量 的 锑 而 土 壤 或 其 他 生 长 介 质 中 高 浓 度 的 锑 并 不 必 然 会 导 致 植 物 体 内 锑 显 著 积 累 9 种 子 的 发 芽 指 标 以 及 活 力 在 受 到 重 金 属 胁 迫 后 存 有 一 定 影 响 铬 Cr 6 胁 迫 后 的 紫 花 苜 蓿 Medicago sativa 种 子 的 萌 发 率 与 对 照 相 比 降 低 明 显 10 汞 Hg 2 胁 迫 会 限 制 植 物 根 部 的 正 常 发 育 和 伸 长 会 使 植 株 地 上 部 分 生 长 矮 小 11 植 物 生 长 过 程 中 受 到 重 金 属 等 非 生 物 胁 迫 时 体 内 的MDA 积 累 使 得 植 物 细 胞 酶 的 活 性 和 功 能 受 到抑制 干扰植物的呼吸和光合作用 进而阻碍植物的 生 长 发 育 造 成 累 积 毒 害 现 象 12 MDA 浓 度 越 高 表 明 细胞膜被破坏越严重 细胞膜完整性被破坏 细胞水平 失衡 因此相应的调节机制会做出反应 其中植物抗氧 化酶通常作为植物抵抗重金属胁迫的重要指标诱导植 物 氧 化 应 激 利 用 渗 透 调 节 做 出 反 应 来 缓 解 毒 害 13 有 报 道 称 植 物 叶 片 与CO2 的 交 换 速 率 由 气 孔 调 节 气 孔 导 度 为 影 响 光 合 效 率 的 因 素 之 一 14 铬 胁 迫 对 茶 树 光 合 速 率 气 孔 导 度 蒸 腾 速 率 都 有 显 著 负 面 影 响 严 重 抑 制 了 茶 树 的 光 合 作 用 15 有 关 甜 瓜 受 重 金 属 锑 胁 迫影响的研究报道较少 甜 瓜 Cucumis melo 为 葫 芦 科 黄 瓜 属 一 年 生 草 本 植物 因果实含有丰富的营养物质 具有特殊香味以及 良 好 口 感 全 国 各 地 均 有 栽 培 为 探 究 其 对 锑 响 应 特 征 与 机 制 笔 者 采 用 种 子 发 芽 实 验 和 幼 苗 盆 栽 水 培 方 法 研 究 不 同 浓 度 锑 处 理 的 甜 瓜 幼 苗 生 理 生 化 特 性 的 影 响 分 析 锑 处 理 下 甜 瓜 种 子 的 萌 发 特 性 及 甜 瓜 幼 苗 MDA 累 积 可 溶 性 蛋 白 以 及 可 溶 性 糖 含 量 和 抗 氧 化 酶 活 性 的 变 化 趋 势 旨 在 为 甜 瓜 耐 锑 资 源 筛 选 及 栽 培 提 供参考 1 材料与方法 1 1 材料 以 厚 皮 甜 瓜 10 06 3 为 供 试 材 料 其 是13 代 自 交 系 原 始 来 源 为 白 色 光 皮 厚 皮 甜 瓜 杂 Pure White 交 种 后 代 品 系 m1006 种 子 由 湖 南 人 文 科 技 学 院 园 艺 教 研 室 瓜 类 课 题 组 提 供 2023 年6 月1 日 7 月20 日 在 湖 南 人 文 科 技 学 院 强 毅 楼105 实 验 室 进 行 种 子 萌 发 实验 1 2 方法 1 2 1 种子萌发及幼苗培养 挑选大小一致且种皮饱满 有 光 泽 无 病 虫 害 甜 瓜 种 子144 粒 用0 1 的 高 锰 酸 钾 溶 液 对 甜 瓜 种 子 表 面 消 毒30 min 后 用 无 菌 水 清 洗3 次 使 用28 温 水 浸 种3h 浸 种 完 毕 后 将 种 子 放 入 对 应 的 培 养 皿 中 培 养 皿 直 径9 cm 皿 内 置 单 层 滤 纸 每个培养皿放入12 粒甜瓜种子 将种子分别放入12 个 of Sb 3 could stimulate the antioxidant regulation reaction of muskmelon while high concentration antimony inhibited antioxidant enzyme activity High concentration of Sb 3 led to a decrease in stomatal conductance and intercellular CO 2 concentration in melon leaves which comprehensively affected the photosynthetic rate and transpiration rate of the melon Principal component analysis showed that the weight coefficients of soluble sugar content MDA concentration and CAT activity in principal component PC 1 were relatively high while the weight coefficients of soluble protein and SOD in principal component PC 2 were relatively high This indicates that under low concentration Sb 3 30 mg L stress conditions sweet melons enhance their stress resistance by increasing the content of soluble sugars and soluble proteins as osmoregulatory substances However under high concentration Sb 3 60 mg L nickel stress can damage their defense system leading to unstable growth and development of seedlings Keywords melon antimony antimony stress seed seedlings physiological mechanism physiological response antioxidant enzymes 24培养皿内 采用人工气候培养箱变温模式培养 模拟自 然 生 长 环 境 即 光 暗 比14 h 10 h 温 度28 30 22 25 湿 度65 75 75 85 培 养36 h 后 开 始 调 查 种 子 萌 发 情 况 采 用 直 径 为30cm 高25cm 的 水 培 固 根 器 用 蛭 石 填 充 固 定 植 株 进 行 水 培 每 盆 种 植4 株 在塑料大棚内进行培养 每3d 更换1 次培养液 1 2 2 实 验 处 理 待 苗 子 长 到1 叶1 心 时 采 用 直 径 为 30 cm 高25 cm 的 水 培 固 根 器 用 蛭 石 填 充 固 定 植 株 进 行 水 培 Hoagland 营 养 液 的 配 方 为 硝 酸 钙945mg L 硝 酸 钾607mg L 磷 酸 铵115mg L 硫 酸 镁493mg L 铁 盐 溶 液2 5mL L 微 量 元 素5mL L pH6 0 实 验 处 理 锑 化 合 物 为K SbO C4H4O6 1 2H2O 西 陇 科 学 有 限 公 司 相 对 分 子 质 量 为333 93 实 验 用 化 学 试 剂 均 为 分析纯 Sb 3 溶 液 用 酒 石 酸 锑 钾 配 制 分 别 模 拟 低 30mg L 以Sb 3 计 T1 中 60 mg L T2 高 100 mg L T3 3 种 浓 度 锑 处 理 进 行 以 不 添 加 锑 为 对 照 CK 共4 个 处 理 种 子 萌 发 试 验 每 个 处 理3 个 培 养 皿 每 个 培 养 皿 12 粒 每 个 处 理3 次 重 复 共144 粒 幼 苗 盆 栽 水 培 实 验 每 个 处 理4 盆 每 盆 种 植4 株 每 个 处 理 设3 次 重 复 共48 盆 1 3 调查与测定 1 3 1 种子萌发指标调查 种子萌发实验36h 后开始调 查种子萌发情况 统一计算发芽率 发芽势 发芽指数 活力指数 计算如式 1 5 发芽率 前 7 d内供试种子发芽数 供试种子数 10 0 1 发芽势 前 3 d内供试种子发芽数 供试种子数 10 0 2 G I G t D t 3 VI GI S 4 式 中 GI 为 发 芽 指 数 Gt 为 指 定 时 间 发 芽 种 子 数 Dt 为 形 影 的 发 芽 实 验 时 间 VI 为 活 力 指 数 S 为 一 定 时 期 内 平均幼苗长度 1 3 2 幼 苗 生 理 生 化 指 标 测 定 幼 苗 盆 栽 水 培15d 后 幼 苗3 叶1 心 时 测 定 其 生 理 生 化 指 标 参 照 硫 代 巴 比 妥 酸 方 法 测 定 丙 二 醛 MDA 含 量 采 用 蒽 酮 比 色 法 测 定 可 溶 性 糖 含 量 使 用 考 马 斯 亮 蓝 染 色 法 测 定 可 溶 性 蛋 白 含 量 采 用 氮 蓝 四 唑 还 原 法 测 定 超 氧 化 物 歧 化 酶 SOD 活 性 通 过 愈 创 木 酚 氧 化 法 测 定 过 氧 化 物 酶 POD 活 性 采 用 紫 外 吸 收 法 测 定 过 氧 化 氢 酶 CAT 活 性 16 1 3 3 幼 苗 叶 片 光 合 生 理 指 标 的 测 定 水 培35 d 约6 叶1 心 后 选 取 朝 向 一 致 的 成 熟 叶 片 在9 00 使 用 叶 绿 素 测 定 仪 型 号SPAD 502 日 本Konica 公 司 对 甜 瓜 叶 片 进 行 叶 绿 素 含 量 测 定 使 用 便 携 式 光 合 仪 LI 6400 xt LI COR USA 对 甜 瓜 叶 片 进 行 光 合 速 率 测 定 测 量 净 光 合 速 率 Pn 气 孔 导 度 Gs 胞 间CO2 浓 度 Ci 和蒸腾速率 Tr 每个处理选取甜瓜幼苗测量3 株 1 4 数据处理与分析 数 据 记 录 使 用Excel 2019 软 件 进 行 使 用SPSS 16 0 软 件 进 行 单 因 素 方 差 分 析 Duncan 法 利 用 Excel2019 软件制作图表 2 结果与分析 2 1 锑浓度对甜瓜种子发芽的影响 不 同 锑 浓 度 处 理 下 甜 瓜 种 子 萌 发 的 发 芽 势 发 芽 指数 活力指数 芽长随锑处理浓度的增加呈现先降后 升 的 趋 势 T2 处 理 的 活 力 指 数 根 长 与CK 有 显 著 差 异 相 较 于CK 上 述 发 芽 指 标 在T2 处 理 下 分 别 增 长 了 5 49 25 36 42 52 13 99 发 芽 率 随 着 浓 度 升 高 而 升 高 最 终 在T3 处 理 下 达 到 最 佳 效 果 同CK 相 比 增 长 了 11 89 表1 说 明 合 适 浓 度 的Sb 3 对 甜 瓜 出 芽 诱 导 有 明 显 促 进 的 效 用 但 甜 瓜 种 子 根 长 随 着Sb 3 浓 度 升 高 而 减 少 表 明Sb 3 处 理 对 于 甜 瓜 的 根 长 有 明 显 抑 制 作 用 2 2 不同浓度锑处理对甜瓜幼苗渗透调节的影响 如 图1 所 示 在 对 照 处 理 下 甜 瓜 幼 苗MDA 含 量 较 低 随 着 锑 浓 度 的 提 升MDA 的 含 量 缓 慢 升 高 与 CK 相 比 T1 处 理 甜 瓜 幼 苗 的MDA 含 量 有 所 降 低 但 差 异 不 显 著 T2 和T3 处 理MDA 含 量 增 加 显 著 分 别 表 1 不同 Sb 3 浓度处理对甜瓜种子发芽指标的影响 处理编号 CK T1 T2 T3 发芽势 81 11 5 09a 85 55 3 85a 85 56 1 93a 83 33 3 34a 发芽率 93 33 3 34a 92 22 3 85a 93 33 3 34a 94 44 5 09a 发芽指数 46 79 1 65b 47 41 2 05b 58 66 2 21a 56 30 0 66a 活力指数 113 86 4 03c 123 27 5 34bc 162 27 6 11a 135 11 1 57b 芽长 cm 2 43 0 32a 2 60 0 20a 2 77 0 50a 2 40 0 30a 根长 cm 9 5 0 26a 6 47 0 64b 5 87 0 59b 3 33 0 44c 注 不同字母表示不同处理间在0 05 水平存在显著性差异 下同 根 长 芽长 抑制指 数 对照组 根长 芽长 处理组 根长 芽长 对照组 根 长 芽长 10 0 5 张 红 磊 等 锑 对 甜 瓜 种 子 萌 发 及 幼 苗 生 理 特 征 的 影 响 25中国农学通报 增 加14 16 35 95 说 明 高 浓 度 的Sb 3 处 理 会 促 进 甜 瓜 幼 苗MDA 含 量 增 高 对 植 株 细 胞 膜 造 成 破 坏 Sb 3 胁 迫 处 理 后 甜 瓜 幼 苗 可 溶 性 糖 可 溶 性 蛋 白 含 量 增 幅 显 著 分 别 在T2 T3 达 到 增 长 峰 值 甜 瓜 幼 苗 可 溶 性 糖 含 量 较 对 照 增 加17 96 39 53 可 溶 性 蛋 白 含 量 较 对 较 对 照 增 加55 59 9 87 在Sb 3 处 理 下 甜 瓜幼苗可以保持略高的可溶性糖和可溶性蛋白进行自 我 调 节 保 持 自 身 的 生 理 平 衡 减 轻Sb 3 处 理 对 细 胞 造 成 的 损 伤 而 处 理 浓 度 达 到 调 节 范 畴 外 就 会 致 使 甜 瓜 自身调节力度下降 从而不能维持体内调节平衡 2 3 不同浓度锑处理对甜瓜幼苗抗氧化酶活性的影响 如 图2 所 示 在 不 同 处 理 下 幼 苗CAT 活 性 随Sb 3 的 增 加 而 增 加 与CK 相 比 Sb 3 浓 度 处 理 组 为T1 时 CAT 活 性 开 始 升 高 3 个 处 理 组 与CK 均 有 显 著 差 异 图 1 不同浓度锑胁迫下 MDA 可溶性蛋白和可溶性糖含量的变化特征 处 理 编 号 丙 二 醛 含 量 处 理 编 号 可 溶 性 蛋 白 含 量 可溶性蛋白含量 mg g FW 处 理 编 号 可 溶 性 糖 含 量 处 理 编 号 活 性 处 理 编 号 活 性 CAT 活性 nmol min g FW POD 活性 U g FW 26当Sb 3 浓 度 处 理 达 到T3 时 甜 瓜 幼 苗CAT 活 性 达 到 峰 值 较CK 提 高 了138 94 差 异 显 著 与CK 相 比 T1 和T3 的POD 活 性 显 著 降 低 但T2 与CK 没 有 显 著 差 异 与CK 相 比 T1 和T2 的SOD 活 性 显 著 增 长 T3 的 SOD 活 性 显 著 降 低 甜 瓜 幼 苗 能 通 过 增 强CAT SOD 和POD 活 性 降 低 一 定 浓 度Sb 3 胁 迫 带 来 的 损 害 而 过 高 浓 度Sb 3 胁 迫 会 导 致 甜 瓜 幼 苗 抗 氧 化 酶 活 性 显 著 下 降 使植物自身调节性能 失衡 2 4 不同锑处理对甜瓜幼苗光合生理指标的影响 如 图3 所 示 甜 瓜 的 叶 绿 素 含 量 及 光 合 生 理 指 标 均 会 受 到Sb 3 影 响 低 剂 量 的Sb 3 具 有 促 进 叶 绿 素 含 量 增 加 的 作 用 在T1 处 理 下 叶 绿 素 含 量 显 著 增 加 而 后 随 着Sb 3 浓 度 的 增 加 叶 绿 素 含 量 逐 步 降 低 但 在T2 处 理 下 甜 瓜 叶 绿 素 含 量 依 旧 高 于CK 处 理 直 到T3 处 理 时 叶 绿 素 含 量 才 低 于 对 照 组 降 低 了9 34 说 明 一 定 浓 度 的Sb 3 可 以 增 加 甜 瓜 幼 苗 叶 片 叶 绿 素 含 量 的 累 积 而 过 高 浓 度 则 会 影 响 其 累 积 由 表2 可 知 不 同 处 理 下 甜 瓜 幼 苗 叶 片 的 光 合 速 率 也 不 相 同 呈 现 先 升 高 后 降 低 的 趋 势 峰 值 位 于T1 处 理 为 13 6333 0 1893 mol m 2 s 蒸 腾 速 率 同 光 合 速 率 增 长 趋 势 相 同 与CK 相 比 T1 增 加 了58 14 而 之 后 显 著 下 降 在T3 处 理 组 时 降 为 最 低 较CK 降 低16 51 而 甜 瓜 的 气 孔 导 度 Gs 随 着Sb 3 浓 度 的 提 升 而 降 低 从 0 31 0 02 mol m 2 s 降 至 0 10 0 01 mol m 2 s 使 CO2 的 吸 收 效 果 不 佳 胞 间CO2 浓 度 Ci 随 着Sb 3 浓 度 升 高 而 降 低 但 在T3 处 理 下 胞 间CO2 浓 度 最 高 达 358 33 15 04 mol mol 说 明 低 浓 度 的Sb 3 可 以 促 进 甜 瓜 幼 苗 叶 片 的 光 合 速 率 以 及 蒸 腾 速 率 从 而 开 放 叶 片 的 气 孔 降 低 叶 片 气 孔 胞 间CO2 浓 度 但 过 量 的 胁 迫会破坏植物光合系统 降低植物叶片光合能力 2 5 不 同 浓 度 锑 处 理 的 甜 瓜 幼 苗 叶 片 生 理 指 标 的 相 关 性和主成分分析 如 表3 所 示 在Sb 3 处 理 下 SOD 活 性 与 可 溶 性 蛋 白 含 量 显 著 正 相 关 P 0 01 POD 活 性 与CAT 活 性 MDA 浓 度 可 溶 性 糖 含 量 呈 显 著 负 相 关 P 0 01 图 2 不同浓度锑胁迫下 POD SOD 和 CAT 活性的变化特征 处 理 编 号 总 活 性 SOD 总活性 U g FW 表 2 不同浓度处理甜瓜幼苗叶片光合指标 处理编号 CK T1 T2 T3 光合速率 Pn mol m 2 s 12 77 0 94a 13 63 0 19a 8 15 0 55b 5 82 0 24c 蒸腾速率 Tr mmol m 2 s 4 42 0 07b 6 99 0 35a 4 60 0 25b 3 69 0 17c 气孔导度 Gs mol m 2 s 0 31 0 012a 0 26 0 010b 0 12 0 017c 0 10 0 010d 胞间CO2 浓度 Ci mol mol 305 67 5 03b 273 33 2 08c 284 00 13 53c 358 33 15 04a 图 3 不同浓度处理下甜瓜幼苗叶片叶绿素相对含量变化特征 处 理 叶 绿 素 相 对 含 量 叶绿素相对含量 mg g FW 张 红 磊 等 锑 对 甜 瓜 种 子 萌 发 及 幼 苗 生 理 特 征 的 影 响 27中国农学通报 CAT 活 性 与MDA 浓 度 可 溶 性 糖 含 量 显 著 正 相 关 P 0 01 MDA 浓 度 也 与 可 溶 性 糖 含 量 显 著 正 相 关 P 0 01 说 明 随 着MDA 的 升 高 部 分 抗 氧 化 酶 活 性 降 低 尤 以POD 为 甚 呈 显 著 负 相 关 P 0 01 相 应 渗 透 调 节 物 质 也 随 之 发 生 作 用 而 升 高 其 中 可 溶 性 糖 含量与之显著相关 P 0 01 对 不 同 浓 度Sb 3 处 理 下 甜 瓜 幼 苗 生 理 生 化 特 征 参 数 进 行 主 成 分 分 析 图4 前2 个 主 成 分 的 累 计 方 差 贡 献 率 为97 00 因 此 前2 个 主 成 分 能 有 效 解 释 甜 瓜 幼 苗 对Sb 3 处 理 的 响 应 特 征 PC1 中 甜 瓜 可 溶 性 糖 含 量 MDA 和CAT 权 重 系 数 较 大 PC2 中 可 溶 性 蛋 白 含 量 SOD 的 权 重 系 数 较 大 表 明 甜 瓜 幼 苗 通 过 调 节 叶 片 MDA 浓 度 CAT 活 性 和 可 溶 性 糖 含 量 等 渗 透 调 节 物 质 应 对 胁 迫 可 溶 性 糖 含 量 CAT 活 性 MDA 含 量 可 以作为甜瓜幼苗耐锑的生理指标 3 结论与讨论 3 1 锑处理对甜瓜种子发芽指标的影响 本 研 究 结 果 表 明 低 浓 度 锑 对 甜 瓜 种 子 萌 发 影 响 较 小 高 浓 度 则 会 产 生 一 定 的 抑 制 作 用 种 子 的 发 芽 势 发 芽 指 数 活 力 指 数 芽 长 随 锑 处 理 浓 度 的 升 高 先 升高后降低 但种子根长随着浓度升高而显著降低 这 与Cu 胁 迫 对 盐 生 草 种 子 萌 发 研 究 结 果 一 致 17 可 能 是因为锑影响根尖细胞分裂 导致甜瓜种子活力降低 3 2 锑 处 理 对 甜 瓜 幼 苗 的MDA 累 积 及 可 溶 性 蛋 白 含 量的影响 MDA 含 量 可 作 为 逆 境 条 件 对 植 物 伤 害 程 度 的 指 标 18 本 研 究 表 明 随 着 外 环 境 锑 浓 度 的 升 高 甜 瓜 幼 苗MDA 不 断 累 积 最 高 可 达 29 80 0 18 nmol g 说 明 锑处理对于甜瓜幼苗生长造成一定的损害 其中甜瓜 体 内 的 可 溶 性 蛋 白 随 着MDA 累 积 量 的 增 长 而 增 长 但 处 理 浓 度 至T2 时 含 量 开 始 显 著 下 降 说 明 可 溶 性 蛋 白 的 修 复 功 能 有 限 在 一 定 范 围 内 可 以 显 著 调 节 处 理 带 来 的 损 害 本 研 究 与 重 金 属 对 人 参 叶 影 响 可 溶 性 蛋 白 趋 势 相 同 19 但 和 麻 疯 树 幼 苗 对 重 金 属 铜 锌 镉 复 合 胁 迫 下 增 长 趋 势 有 所 不 同 可 能 是 因 为 重 金 属 复 合 胁 迫 对 植 物 生 长 的 影 响 存 在 相 互 作 用 因 此 可 溶 性 蛋 白变化趋势较为稳定 20 3 3 锑 处 理 对 甜 瓜 幼 苗 的 可 溶 性 糖 及 叶 绿 素 含 量 光 合的影响 随着锑浓度的升高甜瓜幼苗体内可溶性糖含量持 续 性 增 长 同Zn 单 一 胁 迫 日 本 楤 木 叶 片 变 化 趋 势 相 同 21 表 明 可 溶 性 糖 含 量 同 重 金 属 胁 迫 程 度 呈 正 相 关 可 能 与 重 金 属 胁 迫 下 植 物 叶 片 内 的 不 溶 性 糖 降 解 同 光 合 产 物 运 输 通 道 受 阻 相 关 22 23 可 溶 性 糖 作 为 光 合 最 终 的 产 物 之 一 是 植 物 后 续 转 化 合 成 有 机 物 的 碳 源 以 此 来 为 植 物 提 供 生 长 发 育 所 需 要 的 能 量 24 除 影 响 可 溶 性 糖 含 量 外 植 物 在 受 胁 迫 环 境 下 光 合 作 用 会 因 为 气 孔 限 制 和 非 气 孔 限 制 因 素 导 致 光 合 功 能 减 弱 25 本 研 究 中 在T1 处 理 后 叶 绿 素 相 对 含 量 显 著 下 降 其光合速率在气孔限制因素下锐减 甜瓜叶片的蒸 腾 速 率 气 孔 导 度 以 及 胞 间CO2 浓 度 均 受 到 显 著 影 响 本 研 究T3 处 理 胞 间CO2 浓 度 达 到 最 高 值 而 此 时 光合速率最低 符合非气孔限制影响光合表现趋势 因 此T3 处 理 下2 种 因 素 均 对 甜 瓜 幼 苗 光 合 作 用 产 生 限 制性影响 严重影响甜瓜幼苗正常生长发育 3 4 锑处理对甜瓜幼苗抗氧化酶活的影响 抗氧化酶系统作为可以有效清除胁迫所带来的活 性氧 可以最大程度保护存在于体内的植物膜系统 以 免 其 受 到 过 量 氧 化 的 损 害 26 研 究 表 明 过 氧 化 物 酶 活 性 会 随 重 金 属 胁 迫 先 升 后 降 27 而 本 研 究 中 随 着 锑 胁 迫 浓 度 的 升 高 甜 瓜 幼 苗 过 氧 化 物 酶 活 性 大 多 呈 先 上 升 后 下 降 的 趋 势 其 中SOD 可 以 缓 解 植 物 应 对 逆 境 受到的过氧化损伤 锑处理对甜瓜幼苗抗氧化酶影响 表 3 不同浓度 Sb 3 处理下抗氧化酶活性 MDA 以及 渗透性调节物质含量的相关系数 SOD POD CAT MDA 可溶性蛋白 POD 0 461 CAT 0 005 0 784 MDA 0 254 0 855 0 929 可溶性蛋白 0 953 0 219 0 278 0 022 可溶性糖 0 210 0 884 0 970 0 970 0 072 注 表示差异极显著 P 0 01 图 4 不同浓度 Sb 3 处理下甜瓜幼苗叶片可溶性蛋白 游离脯氨酸 丙二醛和抗氧化酶主成分分析 28不 一 致 但 大 致 上POD CAT SOD 活 性 先 升 高 后 降 低 高 浓 度 抑 制 效 果 显 著 这 与 徐 美 月 28 研 究 结 果 一 致 本 研 究 发 现 锑 胁 迫 环 境 下 SOD 活 性 存 在 倒U 型 增 长 趋 势 POD 呈 波 动 下 降 趋 势 虽 在T2 处 理 时 有 略 微 上 升 但 均 低 于CK CAT 活 性 呈 直 线 上 升 趋 势 所 有浓度活性均显著高于对照组 表明锑处理激发了甜 瓜的抗氧化反应 使得甜瓜体内过氧化酶发挥效用 但 高 浓 度 的 锑 会 严 重 破 坏 植 物 细 胞 功 能 降 低 抗 氧 化 系 统的应激反应能力 3 5 锑处理对叶绿素 SPAD 值及光合生理指标的影响 本研究中 相对于对照组 低浓度锑处理下叶绿素 SPAD 值 显 著 上 升 但 是 在 高 浓 度 下 显 著 下 降 而 光 合 作 用 的 强 弱 与 叶 绿 素 含 量 呈 显 著 正 相 关 29 本 研 究 随 着 锑 处 理 浓 度 的 升 高 甜 瓜 叶 片 的 光 合 作 用 和 Gs 逐 渐 降 低 胞 间CO2 浓 度 逐 渐 上 升 与 锑 胁 迫 对 香 蒲 的 影 响 结 果 一 致 30 但 本 研 究 中 与 对 照 组 相 比 低 浓 度 锑 处 理 下 甜 瓜 叶 片 的 Tr 显 著 上 升 气 孔 导 度