ABA对Cd胁迫下小麦种子萌发特性的影响

摘 要:以小麦种子(镇麦六号)为材料,研究了脱落酸(ABA)处理对Cd胁迫下小麦种子萌发的影响。研究结果表明,Cd胁迫条件下小麦种子萌发活力严重受损,且随Cd浓度的增加而加剧,其中胚根生长的抑制程度较胚芽更为显著。低浓度的ABA预处理能够一定程度的恢复Cd胁迫条件下种子萌发活力的降低,提高种子发芽势,而且Cd对胚根生长抑制得到了缓解。

关键词:ABA; Cd;小麦种子;萌发

中图分类号:S2

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)04-0305-01

种子的萌发和幼苗的建成是作物生长的关键时期,种子发芽质量好坏直接影响农作物生长和经济效益。ABA作为一种植物内源激素,能够诱导植物对紫外辐射、低温、热激、水分亏缺、盐害和重金属等非生物胁迫产生一定的抗(耐)性。ABA可以缓解盐处理引起的种子内源GA1+3含量和α-淀粉酶的活性下降。但ABA对植物种子在Cd胁迫环境下萌发的影响尚未见报道。本实验以小麦(镇麦六号)为试验对象,分析外源ABA预处理对Cd胁迫环境下种子萌发的影响,旨在为缓解镉污染严重地区秧田秧苗萌发生长受阻问题提供科学依据和参考。

1 材料与方法

1.1 种子来源

小麦种子品种为镇麦六号。

1.2 试验方法

1.2.1 Cd处理对种子萌发指标的测定

选取健康饱满的小麦种子经0.5%NaClO消毒25min,反复冲洗干挣后,蒸馏水浸种24h后,均匀播于铺有1层滤纸的培养皿中,每皿30粒种子,分别加入浓度梯度为0、12.5、25、50、100、200、250、300、350、400mg/LCd溶液(10mL/平皿),各处理均重复3次,置于28℃恒温培养箱中暗培养。培养三天后统计种子发芽数,用刻度尺分别测定根和地上部长度。计算发芽势、发芽指数和活力指数(活力指数 =发芽指数×芽长)

1.2.2 ABA处理对Cd胁迫下种子萌发影响指标的测定

选取健康饱满的小麦种子经0.5% NaClO消毒25min,反复冲洗干净后,蒸馏水浸种24h后,均匀播于铺有1层滤纸的培养皿中,每皿30粒种子,设置ABA溶液的浓度梯度为0、0.5、1、1.5、2、3、4、5mg/L,同时加入浓度为300mg/LCd溶液或不加Cd溶液处理。各处理均重复3次,置于28℃恒温培养箱中暗培养。培养3d后统计种子发芽数,用刻度尺分别测定根和地上部分长度。统计发芽势、发芽指数和活力指数。

2 结果与分析

2.1 Cd对小麦种子萌发的影响

(1)Cd对小麦种子的萌发具有明显的抑制作用,随着Cd处理浓度的提高,小麦种子的萌发抑制程度加剧。随Cd浓度的提高,在衡量种子萌发活力的3个指标当中,活力指数降低最为显著。当Cd浓度为300mg/L时,同对照相比,发芽势发芽指数和活力指数均降至50%以下。这说明Cd能在一定程度上抑制小麦种子的正常萌发。

(2)种子萌发过程中,50mg/LCd即能够显著抑制胚根和胚芽的生长,相比较而言,胚根对Cd的毒害较胚芽更为敏感。

2.2 ABA预处理对Cd胁迫下小麦种子萌发的影响

(1)实验表明,0.5-1.0mg/LABA处理能够有效缓解Cd对小麦种子萌发生长的不利影响,但是随着ABA处理浓度的提高,不仅不能缓解Cd的毒害作用,而且加重了对小麦种子萌发和幼苗生长的抑制作用。衡量种子萌发活力的3个指标均有相同的趋势,即低浓度ABA缓解Cd毒害,高浓度ABA加剧Cd毒害,其中以发芽势和发芽指数表现最为明显。

(2)实验表明, ABA处理对Cd胁迫下小麦种子胚根具有一定程度的缓解作用,对胚芽生长的缓解作用微弱。胚根对ABA的缓解作用较胚芽而言更为敏感。

3 讨论

Cd 能够降低小麦种子萌发活力,并随Cd浓度的增加而增加,主要表现为活力指数的影响。Cd对植物幼苗根系生长的抑制作用已经有大量文献报道,其抑制根尖细胞有丝分裂的机理也日益清楚.其中最主要的机制是Cd对有丝分裂过程中微管的装配有严重损伤作用,导致无法正常形成纺锤体,进而影响到细胞一分为二。

ABA处理实验结果表明,外源ABA预处理对Cd胁迫下小麦种子萌发存在“低促高抑”效应,低浓度能够缓解Cd毒害对种子萌发的毒害作用,高浓度加剧了Cd毒害作用抑制种子萌发。种子的萌发活力体现在发芽势、发芽指数、活力指数上显著的差异。我们的实验结果还表明0.5-1.0mg/LABA能够减少胚根中的Cd含量。

最新研究表明ABA通过诱导叶片的NO产生来调节气孔关闭,而且这一信号传导过程还有依赖于体内信号分子的合成。生物体内信号传导是一个复杂而又精细的结构体系,这一过程中还有许多问题有待从细胞和分子水平进行深入研究。在我们的实验当中,暗培养下的胚芽尚未形成明显绿色叶片,故ABA通过调节气孔开合而影响Cd向地上部分转运似乎无法解释实验结果,有可能调节气孔开合和蒸腾速率不是ABA影响Cd在植物体内分布的唯一原因,这一实验现象提示我们ABA降低重金属毒害作用的机理尚有很多不为人知,还需开展更加深入的研究。

参考文献

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