锌胁迫对国槐幼苗生长及生理特性的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0052

中国农学通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (16): 18-25.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0052

所属专题：生物技术；园艺

锌胁迫对国槐幼苗生长及生理特性的影响

刘东超(), 李慧, 徐瑞瑞, 黎俊伶, 刘忠华()

北京林业大学生物科学与技术学院/林木育种国家工程实验室/林木、花卉遗传育种教育部重点实验室/国家林业局树木花卉育种与生物工程重点开放实验室,北京 100083

收稿日期:2021-01-18 修回日期:2021-03-25 出版日期:2021-06-05 发布日期:2021-06-16
通讯作者: 刘忠华
作者简介:刘东超,女,1996年出生,天津人,硕士研究生,研究方向为植物逆境生理学。通信地址：100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学,E-mail： blsyldc@163.com。
基金资助:
北京市园林绿化局项目“山区生态林经营管护成效年度评价”(2019-STBHXFC-02-022)

Effects of Zinc Stress on the Growth and Physiological Characteristics of Sophora japonica Seedlings

Liu Dongchao(), Li Hui, Xu Ruirui, Li Junling, Liu Zhonghua()

National Engineering Laboratory of Forest Tree Breeding/ Key Laboratory of Forest Tree and Flower Genetic Breeding of Ministry of Education/ Key Open Laboratory of Tree and Flower Breeding and Bioengineering of State Forestry Administration/College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083

Received:2021-01-18 Revised:2021-03-25 Online:2021-06-05 Published:2021-06-16
Contact: Liu Zhonghua

摘要/Abstract

摘要：

为探讨国槐(Sophora japonica)对重金属锌的耐受能力,以水培的3月龄国槐幼苗为试验对象,探讨不同浓度(1、50、200、350、500 μmol/L)锌处理对其生长发育、叶绿素荧光参数、丙二醛含量和抗氧化酶活性的影响。结果表明,在锌胁迫下,国槐幼苗生长量指标呈现明显的“低促高抑”现象,同时,根系对锌胁迫较为敏感;不同浓度锌处理使叶绿素荧光参数变化显著,F₀和Φ_NPQ随锌浓度增加呈先减少后增加的趋势,而F_v/F_m、Φ_PSII及SPAD值则呈相反的变化趋势。在锌胁迫后7、14、21、28天,丙二醛含量随处理浓度增加呈先减少后增加趋势,同时随胁迫时间的增加而增加;抗氧化酶活性均随锌处理浓度的增加呈先增加后减少的变化趋势,当胁迫时间延长时,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性逐渐下降,过氧化物酶活性在处理21天达到峰值后开始下降。研究认为,国槐幼苗能够适应一定浓度的锌胁迫环境,在浓度不高于200 μmol/L的锌环境下有较强适应能力,在高于200 μmol/L的锌胁迫下会受到锌毒害。

关键词: 国槐幼苗, 锌胁迫, 生长发育, 叶绿素荧光参数, 抗氧化酶系统

Abstract:

To explore the tolerance of Sophora japonica to heavy metal zinc, this study used three-month-old seedlings of S. japonica from hydroponics as experimental objects, to explore the effects of different concentrations (1, 50, 200, 350, 500 μmol/L) of zinc on the seedling growth and development, chlorophyll fluorescence parameters, malondialdehyde content and antioxidant enzyme activity. The results showed that under zinc stress, the growth index of S. japonica seedlings presented an obvious phenomenon of ‘low promotion and high inhibition’. At the same time, the roots of S. japonica seedlings were more sensitive to zinc stress. The chlorophyll fluorescence parameters changed significantly with different concentrations of zinc. Both F₀ and Φ_NPQ decreased first and then increased with the increase of zinc concentration, while F_v/F_m, Φ_PSII and SPAD values showed opposite trends. At 7, 14, 21, and 28 days after zinc stress, the content of MDA decreased first and then increased with the increase of treatment concentration, and increased with the increase of stress time, the activity of antioxidant enzymes increased first and then decreased with the increase of zinc treatment concentration. When the stress time prolonged, the activities of SOD and CAT decreased gradually, POD activity reached its peak after 21 days of treatment and began to decline. This study signifies that S. japonica seedlings have a certain tolerance to zinc stress environment, the seedlings have strong adaptability under a zinc concentration of not higher than 200 μmol/L, but would be poisoned by zinc when the concentration is higher than 200 μmol/L.

Key words: Sophora japonica seedlings, zinc stress, growth and development, chlorophyll fluorescence parameters, antioxidant enzyme system

中图分类号:

S792.26

刘东超, 李慧, 徐瑞瑞, 黎俊伶, 刘忠华. 锌胁迫对国槐幼苗生长及生理特性的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(16): 18-25.

Liu Dongchao, Li Hui, Xu Ruirui, Li Junling, Liu Zhonghua. Effects of Zinc Stress on the Growth and Physiological Characteristics of Sophora japonica Seedlings[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2021, 37(16): 18-25.

图/表 12

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营养物质名称	分子式	浓度/(μmol/L)
硝酸铵	NH₄NO₃	1000
磷酸二氢钾	KH₂PO₄	1000
硫酸钠	Na₂SO₄	1000
无水氯化钙	CaCl₂	1000
七水硫酸镁	MgSO₄·7H₂O	1000
乙二胺四乙酸二钠铁	EDTA-Na₂Fe	10
硼酸	H₃BO₃	30
一水硫酸锰	MnSO₄·H₂O	5
五水硫酸铜	CuSO₄·5H₂O	1
七水硫酸锌	ZnSO₄·7H₂O	1
二水钼酸钠	Na₂MoO₄·2H₂O	0.5

营养物质名称	分子式	浓度/(μmol/L)
硝酸铵	NH₄NO₃	1000
磷酸二氢钾	KH₂PO₄	1000
硫酸钠	Na₂SO₄	1000
无水氯化钙	CaCl₂	1000
七水硫酸镁	MgSO₄·7H₂O	1000
乙二胺四乙酸二钠铁	EDTA-Na₂Fe	10
硼酸	H₃BO₃	30
一水硫酸锰	MnSO₄·H₂O	5
五水硫酸铜	CuSO₄·5H₂O	1
七水硫酸锌	ZnSO₄·7H₂O	1
二水钼酸钠	Na₂MoO₄·2H₂O	0.5

Zn浓度/(μmol/L)	株高/cm	根长/cm	根鲜重/g	茎鲜重/g	叶鲜重/g	根冠比	根干重/g	茎干重/g	叶干重/g
1	9.067±0.896ab	20.067±1.605b	0.223±0.004ab	0.186±0.012ab	0.277±0.004ab	0.481±0.007a	0.018±0.002ab	0.028±0.001ab	0.043±0.002ab
50	10.467±1.330ab	24.500±1.417a	0.241±0.007a	0.197±0.017a	0.285±0.013ab	0.500±0.015a	0.019±0.001ab	0.029±0.001ab	0.044±0.002ab
200	11.133±0.741a	25.467±1.109a	0.249±0.007a	0.207±0.014a	0.300±0.010a	0.492±0.013a	0.020±0.001a	0.031±0.002a	0.046±0.002a
350	8.650±0.471ab	18.800±1.283b	0.216±0.027ab	0.171±0.008ab	0.272±0.006b	0.487±0.048a	0.018±0.001ab	0.028±0.001ab	0.042±0.002ab
500	7.533±1.132b	17.600±0.927b	0.181±0.018b	0.152±0.015b	0.242±0.005c	0.458±0.025a	0.016±0.001b	0.026±0.001b	0.039±0.001b

Zn浓度/(μmol/L)	株高/cm	根长/cm	根鲜重/g	茎鲜重/g	叶鲜重/g	根冠比	根干重/g	茎干重/g	叶干重/g
1	9.067±0.896ab	20.067±1.605b	0.223±0.004ab	0.186±0.012ab	0.277±0.004ab	0.481±0.007a	0.018±0.002ab	0.028±0.001ab	0.043±0.002ab
50	10.467±1.330ab	24.500±1.417a	0.241±0.007a	0.197±0.017a	0.285±0.013ab	0.500±0.015a	0.019±0.001ab	0.029±0.001ab	0.044±0.002ab
200	11.133±0.741a	25.467±1.109a	0.249±0.007a	0.207±0.014a	0.300±0.010a	0.492±0.013a	0.020±0.001a	0.031±0.002a	0.046±0.002a
350	8.650±0.471ab	18.800±1.283b	0.216±0.027ab	0.171±0.008ab	0.272±0.006b	0.487±0.048a	0.018±0.001ab	0.028±0.001ab	0.042±0.002ab
500	7.533±1.132b	17.600±0.927b	0.181±0.018b	0.152±0.015b	0.242±0.005c	0.458±0.025a	0.016±0.001b	0.026±0.001b	0.039±0.001b

锌胁迫对国槐幼苗生长及生理特性的影响

Effects of Zinc Stress on the Growth and Physiological Characteristics of Sophora japonica Seedlings

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