外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根生长及抗氧化性的影响.pdf
《外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根生长及抗氧化性的影响.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根生长及抗氧化性的影响.pdf(11页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 46 卷 第 1 期Vol.46 No.1 2024 年 1 月Jan.2024中 国 草 地 学 报Chinese Journal of Grassland外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根生长及抗氧化性的影响刘云朝(湖南涉外经济学院体育学院,湖南 长沙 410205)摘要:以新农 1号狗牙根和天堂 328狗牙根为材料,在狗牙根种茎生长 20 d后,以浓度 0、5、20、50 mol/L褪黑素对狗牙根进行浇灌处理,之后以浓度 0、1000、2000 mg/kg醋酸铅溶液对狗牙根进行胁迫处理。结果表明:未施用醋酸铅时,新农 1号狗牙根的相对含水量、可溶性蛋白含量、抗氧化酶活性均显著高于天堂 328
2、狗牙根(P0.05)。铅胁迫导致狗牙根生长受阻,同时细胞的氧化应激反应增加。在铅胁迫下,与对照相比,用 20 mol/L 和 50 mol/L 浓度的褪黑素预处理后的狗牙根表现出更高的抗氧化酶活性和非酶抗氧化物质含量,叶绿素含量和相对含水量增加。可见,褪黑素通过增强狗牙根的抗氧化酶活性,增加非酶抗氧化物质含量来清除铅胁迫下产生的自由基。关键词:重金属;叶绿素;渗透调节;抗氧化酶;非酶抗氧化物质中图分类号:S688.4 文献标志码:A 文章编号:1673-5021(2024)01-0097-11我国耕地土壤重金属污染严重,点位超标率为19.4%,其中锌(Zn)、铅(Pb)、铬(Cr)等 8 种重
3、金属元素均不同程度超标12。在常见的重金属中,铅是对人类造成慢性健康问题的主要人为污染之一3。污染事件发生后,铅很容易在环境中累积,且很难从生态系统中去除4。随着我国生态文明建设的不断推进,重金属污染土壤的修复受到各方的广泛重视,特别是铅污染土壤的修复已迫在眉睫。土壤的植物修复技术因绿色环保、成本低、效果好,目前已成为大多重金属污染土壤修复的主要修复技术5。该技术主要通过耐受性强且生物量大的植物来降低土壤中的重金属含量,进而修复和改善环境6。当土壤中铅含量较高时,铅会在植物体内富集,富集到一定程度后,将会对植物的生长产生较大影响7。植株体内铅浓度超标影响蛋白质、叶绿素及糖原的合成,进而导致植物
4、出现叶片失绿、生长发育受阻、作物产量降低且品质较差等问题8。狗牙根(Cynodon dactylon)广布于温带、亚热带地区,具有较强的抗逆性,存活率高,成坪后地上生物量大,耐修剪,可通过多次刈割来处理植物体内的重金属9。作为我国南方重金属污染区常见的优势种之一,狗牙根在重金属污染土壤修复中的应用潜力巨大。Xie 等10研究发现,狗牙根能在镉含量达 106 mg/kg的矿区污染土壤中正常生长。刘翔宇等11利用水培试验分析 10 个狗牙根基因型耐镉能力及镉吸收转运特征,发现有 3 个狗牙根基因型对镉具有很强的耐受性,其地上部积累的镉离子浓度超过 100 mg/kg,均高于超富集植物的标准,可用于
5、镉污染土壤的修复。但目前关于狗牙根对铅胁迫的耐受性研究还鲜见报道。褪黑素是动植物和微生物中普遍存在的一类小分子物质12,已被证实可以缓解化学物质(如盐离子、重金属等)及干旱胁迫对动植物造成的伤害,可以在一定程度上提高植物抵御不良环境的能力1314。目前,关于褪黑素对铅胁迫下植物的生理生化反应的影响鲜见报道。基于此,本研究以新农1号狗牙根(Cynodon dactylon cv.Xinnong No.1)和天 堂 328 狗 牙 根(C.dactylonC.trasvalensis cv.Tifgreen)为试验材料,分析外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根生长特性的影响,探讨外源褪黑素缓解铅胁迫下狗牙根
6、抗氧化系统的调节机制,以期为狗牙根修复铅污染土壤提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料新农 1 号狗牙根由新疆农业大学草业学院提供,天堂 328 狗牙根由克劳沃(北京)生态科技有限公司提供。1.2试验方法试验于 2021 年 7 月 10 日在湖南涉外经济学院校内实验室进行。采用种茎条栽法建植狗牙根草坪,建植前在每个塑料盆中填充 6 kg 基质(基质采用校内草坪地表层 020 cm 土壤,自然风干后对其DOI:10.16742/j.zgcdxb.20220434收稿日期:2022-10-09;修回日期:2023-02-16基金项目:湖南省教育厅科学研究重点项目“新时期背景下湖南省体育科技成果
7、转化的动力机制研究”(编号 18A485)作者简介:刘云朝(1977-),男,江西宜春人,副教授,硕士,主要从事高尔夫球场管理方面的研究,E-mail:.97中国草地学报 2024 年 第 46 卷 第 1 期粗 颗 粒 进 行 筛 除,土 壤 pH 值 6.81,有 机 质 含 量76.3 g/kg,速 效 氮 含 量 51.3 mg/kg,速 效 磷 含 量42.1 mg/kg,速效钾含量 173 mg/kg)。草坪建植时,将狗牙根种茎均匀撒播于塑料盆中(直径 18 cm,高30 cm,底部有 4 个排水孔),种茎播量为 50 g/m2。播种后将塑料盆置于实验室中,自然采光,实验室温度维持
8、在 2035,空气湿度维持在 70%左右。补充灌溉,保持土壤湿润,同时施用缓释肥促进狗牙根的正常生长,试验开始前不采取任何修剪措施。1.3试验设计在狗牙根生长 20 d后(狗牙根处于拔节期,正式试验开始前对草坪进行修剪,高度控制在 10 cm),分别以浓度 0、5、20、50 mol/L 褪黑素(购自河南万永生物科技有限公司)对狗牙根进行浇灌处理,每隔1 d浇灌,每次浇灌 100 mL,浇灌 3次;褪黑素浇灌完 1 d后分别以铅浓度 0、1000、2000 mg/kg醋酸铅(购自山东国化化学有限公司)对狗牙根进行浇灌处理,对照组以等量的去离子水进行浇灌,每隔 1 d浇灌,浇灌时用喷壶均匀喷洒至
9、塑料盆中,每次浇灌 30 mL,浇灌 3 次;每个处理 6 次重复。浇灌醋酸铅处理土壤中铅含量均大于 700 mg/kg,高于农用地土壤污染风险管制值。1.4测定方法醋酸铅处理后的第 8 d,进行狗牙根生长指标测定。用直尺测量狗牙根的株高(从茎基到顶叶的自然高度)和根长,每盆重复测定 10次,取平均值。刈割测定鲜重产量(留茬高度 1 cm)。确定鲜重后,随机选取长势均一的叶片 20 g,置于液氮中保存,以供后续叶绿素、游离脯氨酸、可溶性蛋白、膜脂过氧化物质含量、抗氧化酶活性及非酶抗氧化物含量等相关指标的测定,以上指标每盆重复测定 3次。剩余的鲜样 105 杀青 30 min,80 烘箱干燥 4
10、8 h后测定干重。测定方法如下:(1)相对含水量(Relative water content,RWC):参考 Sairam 等15描述的方法,使用混合叶片进行 RWC 测定。(2)叶绿素含量:参考王晨16描述的方法,用分光光度法测定狗牙根叶片中的叶绿素含量。(3)游离脯氨酸含量:参考胡化广等17描述的酸性茚三酮法进行游离脯氨酸含量的测定。(4)可溶性蛋白:参考邢东18描述的磷酸盐缓冲液法进行可溶性蛋白含量的测定。(5)膜脂过氧化物质:参考梁爽19描述的方法进行丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量的测定;参考邹琦20描述的电导法进行电解质渗出率(Electrolyte leak
11、age,EL)的测定。(6)抗氧化酶活性:参考陈舒雨4描述的方法,分别进行过氧化氢酶(Catalase,CAT)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)、谷胱甘肽还原酶(Glutathione reductase,GR)和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性的测定。(7)非酶抗氧化物含量:采用试剂盒法测定谷胱甘肽(Glutathione,GSH)和抗坏血酸(Ascorbic acid,AsA)含量。1.5数据分析采用 Sigmaplot 14.0软件进行柱形图绘制。数据分析借助 SPS
12、S 21.0完成,进行单因素方差分析,并对测定数据进行两两比较。2结果与分析2.1外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根生长的影响由图 1可看到,未施用醋酸铅时,新农 1号狗牙根的株高、根长、鲜重及干重显著高于天堂 328狗牙根(P0.05),各浓度外源褪黑素处理对株高无显著影响。铅胁迫下,随着铅浓度的升高,两个狗牙根品种的株高、根长、鲜重及干重均呈下降趋势;与不添加褪黑素的对照相比,当外源褪黑素浓度增加至 20 mol/L 时,可显著提高狗牙根的株高和干重(P0.05)。品种,铅,品种和褪黑素的互作效应,褪黑素和铅的互作效应以及品种、褪黑素和铅的互作效应对狗牙根的株高、根长、鲜重及干重影响显著(P0.0
13、5)。2.2外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根叶绿素含量的影响从图 2 可看出,未施用醋酸铅时,新农 1号狗牙根叶片中的叶绿素含量与天堂 328狗牙根叶片中的叶绿素含量无显著差异,褪黑素的施用对狗牙根叶片中的叶绿素含量无显著影响。随着铅浓度的增大,狗牙根叶绿素含量呈下降趋势。铅胁迫下,除新 农 1 号 在 1000 mg/kg 醋 酸 铅 处 理 下,天 堂 328在 2000 mg/kg 醋酸铅处理下,与对照相比,其他外施 5 mol/L 以上褪黑素均可显著提高狗牙根叶片中的叶绿素含量(P0.05)。新农 1 号狗牙根在1000 mg/kg 铅胁迫处理下,施用 20 mol/L 褪黑素后,其叶绿素含
14、量达 1.17 mgChl/g FW,与无铅胁迫处理之间无显著差异。品种,品种和醋酸铅的互作效应对叶绿素含量无显著影响;褪黑素,铅,褪黑素和品种的互作效应,褪黑素和铅的互作效应以及褪黑素、品种和铅的互作效应对狗牙根叶绿素含量98刘云朝 外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根生长及抗氧化性的影响不同小写字母表示不同处理在 0.05水平上差异显著(P0.05),下图同。Different lowercase letters show significant differences among treatment at the 0.05 level.The same as the below figure.图
15、1外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根生长指数的影响Fig.1Effect of exogenous melatonin in the morphologic traits and biomass accumulation of bermudagrass under lead stress treatments99中国草地学报 2024 年 第 46 卷 第 1 期的影响显著(P0.05)。2.3外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根相对含水量的影响由图3可以看到,未施用醋酸铅时,新农1号狗牙根 RWC 显著高于天堂 328狗牙根(P0.05)。铅胁迫下,与不施外源褪黑素处理相比,施用20 mol/L褪黑素可显著提
16、高两种狗牙根的 RWC(P0.05)。随着铅浓度的增加,两种狗牙根 RWC 呈下降趋势。品种,品种和铅的互作效应对狗牙根的 RWC 无显著影响;褪黑素,铅,褪黑素和品种的互作效应,褪黑素和铅的互作效应以及褪黑素、品种和铅的互作效应对狗牙根 RWC影响显著(P0.05)。2.4外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根渗透调节物质的影响从图 4可看出,未施用醋酸铅时,新农 1号狗牙根与天堂 328 狗牙根游离脯氨酸含量无显著差异,褪黑素的施用对两种狗牙根叶片中游离脯氨酸含量无显著影响;铅胁迫下,新农 1号狗牙根游离脯氨酸和可溶性蛋白含量显著高于天堂 328 狗牙根(P0.05)。在铅胁迫下,与不添加褪黑素的对照
17、处理相比,当外源褪黑素浓度增加至 20 mol/L 时,游离脯氨酸含量显著降低(P0.05)。未施用醋酸铅时,新农 1 号狗牙根可溶性蛋白含量显著高于天堂 328 狗牙根(P0.05)。在铅胁迫下,与不添加褪黑素的对照处理相比,当外源褪黑素浓度增加至 20 mol/L时,狗牙根中可溶性蛋白含量显著增加(P0.05)。品种,褪黑素以及品种和铅的互作效应对狗牙根中游离脯氨酸含量无显著影响;品种和铅的互作效应对狗牙根中的可溶性蛋白含量无显著影响;铅,褪黑素和品种的互作效应,褪黑素和铅的互作效应以及褪黑素、品种和铅的互作效应对狗牙根中的游离脯氨酸含量和可溶性蛋白含量影响显著(P0.05)。图 3外源褪
18、黑素对铅胁迫下狗牙根相对含水量的影响Fig.3Effect of exogenous melatonin in relative water content of bermudagrass under lead stress treatments图 2外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根叶绿素含量的影响Fig.2Effect of exogenous melatonin in chlorophyll content of bermudagrass under lead stress treatments100刘云朝 外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根生长及抗氧化性的影响2.5外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根膜脂过氧化
19、的影响由图5可以看到,未施用醋酸铅时,新农1号狗牙根中的MDA含量和EL显著低于天堂328狗牙根(P0.05);铅胁迫下,天堂 328狗牙根 EL显著高于新农 1号狗牙根(P0.05)。在铅胁迫下,与不添加褪黑素的对照处理相比,当外源褪黑素浓度增加至 20 mol/L时,MDA 含量和 EL 显著降低(P0.05)。褪黑素,品种和铅的互作效应对狗牙根 MDA 含量和 EL 无显著影响;铅,褪黑素和品种的互作效应,褪黑素和铅的互作效应以及褪黑素、品种和铅的互作效应对狗牙根中的 MDA含量和 EL影响显著(P0.05)。2.6外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根抗氧化酶活性的影响从图 6可看出,未施用醋酸铅
20、时,新农 1号狗牙根中的 SOD、CAT、POD、APX和 GR活性显著高于天堂 328狗牙根(P0.05);施用外源褪黑素对两种狗牙根体内的 CAT、APX 和 GR 活性无显著影响。在相同铅浓度胁迫下,与不添加褪黑素的对照处理相比,当外源褪黑素浓度增加至 20 mol/L 时,可显著增加两种狗牙根体内的 SOD、CAT、POD、APX和 GR 活性(P0.05)。铅胁迫下的天堂 328 狗牙根 SOD、CAT、POD、APX 和 GR 活性显著低于新农 1号狗牙根(P0.05)。铅,褪黑素和品种的互作效应,褪黑素和铅的互作效应,褪黑素、品种和铅的互作效应对狗牙根 SOD、CAT、POD、A
21、PX 和 GR活性有显著影响(P0.05)。2.7外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根非酶抗氧化物质的影响从图 7可看出,未施外源褪黑素的情况下,随着铅浓度的增加,两种狗牙根中 GSH 含量先上升后下降。在铅胁迫下,与不添加褪黑素的对照处理相比,当外源褪黑素浓度增加至 20 mol/L 时,可显著增加两种狗牙根中的 GSH 含量(P0.05)。未施外源褪黑素的情况下,随着铅浓度的增加,两种狗牙根中 AsA 含量显著下降(P0.05)。在铅胁迫下,与不添加褪黑素的对照处理相比,当外源褪黑素浓度增加至 20 mol/L 时,可显著增加两种狗牙图 4外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根渗透调节物质的影响Fig.4Eff
22、ect of exogenous melatonin in osmoregulation induced of bermudagrass under lead stress treatments101中国草地学报 2024 年 第 46 卷 第 1 期根中的 AsA 含量(P0.05)。品种,品种和褪黑素互作效应对狗牙根中 GSH 含量无显著影响;品种,品种和褪黑素的互作效应对狗牙根中 AsA 含量无显著影响;褪黑素,铅,褪黑素和品种的互作效应,品种和铅的互作效应,褪黑素、品种和铅的互作效应对狗牙根的 GSH 和 AsA影响显著(P0.05)。3讨论3.1外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根生长指数的影
23、响植物的光合色素对铅的毒性较为敏感,当植物受到铅胁迫时,植物体内叶绿体酶的活性会增加,进而加快叶绿素的溶解速度,从而导致植物体内叶绿素含量减少。叶绿素含量的下降会进一步导致植物的地上和地下部生长受到抑制,造成产量降低,这已被相关研究报道所证实2122。杨玲等23通过无土栽培试验分析不同质量浓度的铅离子对狗牙根幼苗生长的影响,发现当铅浓度达 260 mg/kg时,会降低狗牙根的株高、根长及地上鲜重,且抑制效果随着铅浓度的增加而增加。本试验中,铅胁迫下的狗牙根也表现出叶绿素含量降低、植株地上和地下部分生长受到抑制、地上生物量减少,这与杨玲等23的研究结果一致。3.2外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根渗透调
24、节的影响铅胁迫下植物生长受到抑制,原因是在铅胁迫下植物内部的水平衡受到破坏。作为重要的渗透调节物质,游离脯氨酸和可溶性蛋白可提高植物细胞的渗透调节能力,降低逆境胁迫对细胞膜、酶及蛋白质功能的损害。Song 等24 研究发现,铅胁迫下萱草(Hemerocallis fulva)、狼尾草(Pennisetum alopecuroides)和芒草(Miscanthus sinensis)体内的游离脯氨酸含量和可溶性蛋白含量均上升,这些渗透调节物质能螯合进入植物体内的铅,减少铅对植物的毒害。本试验中也得到了类似的研究结果。作为植物体内一种高效的抗氧化性激素,褪黑素对植物维持渗透平衡具有重要的作用,它可
25、通过调节铅胁迫下植物的渗透势,维持植物细胞的水势平衡,减少铅胁迫对植物渗透压产生的不利影响25。本试验中,与未用褪黑素处理的狗牙根相比,预先用褪黑素处理的狗牙根,在铅胁迫下表图 5外源褪黑素处理对铅胁迫下狗牙根膜脂过氧化的影响Fig.5Effect of exogenous melatonin in membrane lipid peroxidation and membrane permeability of bermudagrass under lead stress treatments102刘云朝 外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根生长及抗氧化性的影响图 6外源褪黑素对铅胁迫下狗牙根抗氧化酶的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 外源褪黑素 胁迫 牙根 生长 氧化 影响
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。