C4 植物甜高粱和玉米幼苗对Zn 胁迫的响应差异.doc

C4植物甜高粱和玉米幼苗对Zn胁迫的响应差异
贺玉姣,刘兴华,蔡庆生*
南京农业大学生命科学学院,江苏南京210095
摘要:实验采用营养液培养法,设置2, 50, 100, 500和1000 μmol· L-1浓度ZnSO4处理, 比较C4植物甜高粱(Sorghum bicolor (L. ) Moench.)和玉米(Zea mays. L)幼苗对Zn胁迫的响应差异。结果表明,甜高粱对重金属Zn胁迫的敏感性强于玉米, 随着Zn处理浓度加大, 前者幼苗苗高、根长、单株干物质量、叶绿素含量和根系活力的下降幅度及丙二醛含量的上升幅度皆大于后者,玉米对Zn胁迫的耐受性强于甜高粱。在处理浓度达到500 μmol·L-1之前,甜高粱和玉米体内吸收的Zn随处理浓度加大显著递增,达500 μmol·L-1之后,玉米根系积累的Zn不再明显增加。在处理浓度达到和高于100 μmol·L-1时,甜高粱由根系向地上部转运的Zn显著高于玉米。甜高粱和玉米对Zn胁迫的敏感性差异可能缘于它们的吸收和转运差异。
关键词:甜高粱;玉米;叶绿素;根系活力;丙二醛
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2008)05-1839-04
由于人类的活动如矿山开采、工农业生产中化学产品的使用,大量的重金属进入土壤中,其污染越来越严重[1]。Zn作为一种必需元素参与到植物的生长代谢过程中,但当其浓度超过一定范围后不仅会对植物产生毒害作用,进入食物链还将对人的健康造成伤害[2]。因此,在重金属污染土壤上不适宜种植粮食、饲料、果蔬等进入食物链的作物。另一方面,面临国际范围内的石油、煤炭等化石燃料资源的紧缺,开发能源植物资源已成为热门课题[3]。在人口众多、农用耕地极为珍贵的中国,不可能利用农用地来生产生物能源[4]。利用重金属废弃地开发能源植物,应该是一条解决能源植物与人争粮、与粮争地矛盾的有效途径[5],目前已有一些关于如芒草、芦竹等能源植物对重金属耐受性的研究报道[6-7]。长期以来, 多以重金属超积累植物为研究对象, 认识植物吸收重金属和修复重金属污染土壤的特性和规律。已发现的绝大多数重金属超积累植物皆具有个体小、生物量低的特征,实际生产中难以利用[6]。而具有开发可再生能源——燃料乙醇价值的玉米(Zea mays. L)和甜高粱(Sorghum bicolor (L. ) Moench.)等C4植物,它们皆具有生长迅速、生物量大、含糖量高等特点,很显然,这些植物不具备超积累植物抵御重金属胁迫的能力。本实验在植物对重金属反应最为敏感的苗期进行[8],旨在比较甜高粱和玉米对Zn胁迫的耐受性,明确甜高粱和玉米对Zn胁迫的耐受范围,分析其耐受差异及其原因,探讨在Zn污染土壤上开发这类高生物量能源植物的可能性,为后续的开发提供基础。
1 材料与方法
以高生物量的“渝单八号”玉米和“早熟一号”甜高粱为供试材料。挑选籽粒饱满的种子,28 ℃避光催芽后砂培,挑选长势良好且生长一致的2叶1心期幼苗移栽至装有Hoagland营养液的盆钵中(),设置2、50、100、500和1000 μmol Zn·L-1浓度的ZnSO4处理,3次重复,每重复10株,每2 d更换一次营养液,12 d后取样测定株高、根长、单株干物质量、根系活力、叶绿素和丙二醛[9-1