第３７卷第３期２Ｏ１８年３月 种子（Ｓｅｅｄ） Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．３ Ｍａｒ． ２０１８ 锰胁迫对野大豆种子萌发及幼苗生理生化特征的影响 文 珂 。 郭晓玉 。 谭娜娜 ， 刘雅妮 ， （１．中南林业科技大学生命科学与技术学院，长沙４１００１８； ２．湖南省环境资源植物开发与利用研究中心， 长沙４１００１８） 摘 要：野大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｓｏｊａ）是国家Ⅱ级保护植物，具有生长迅速、生物量高、锰耐受能力强、能固氮等特点，是栽培大 豆（Ｇ．ｍａｘ）抗性品种的重要遗传资源库，也是锰矿废弃地污染治理的重要备选植物。为探明该植物对锰胁迫适应的生 理生化机制，本实验比较研究了不同浓度（０．００５，１，５，８，１２，１５ ｒｅｔｏｏｌ／Ｌ）锰胁迫下野大豆种子萌发及幼苗生理生化特征。 结果表明，１）随着锰浓度的增加，野大豆种子的发芽率、发芽势降低，幼苗生长呈现出“低促高抑”现象，根受到的抑制高 于芽；２）随着锰浓度的升高，野大豆幼苗可溶性糖含量呈增加趋势，可溶性蛋白和脯氨酸舍量则呈现先增加后下降的 变化趋势；３）随着锰浓度的增加，野大豆幼苗超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性增加，过氧化物酶（ＰＯＤ）活性呈先增加后下 降的变化趋势，丙二醛（ＭＤＡ）则表现出先降低后升高的趋势。研究结果表明，适宜浓度的锰胁迫可以显著增加野大豆 幼苗脯氨酸含量，提高抗氧化系统酶活性，从而促进植物种子萌发与幼苗生长。 关键词： 锰；野大豆；种子萌发；生理生化；幼苗生长 Ｄ０Ｉ编码： １０．１６５９０／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１—４７０５．２０１８．０３．０４０ 中图分类号： Ｓ ５６５．１ 文献标志码： Ａ 文章编号： １００１—４７０５（２０１８）０３—００４０—０６ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｍｎ Ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ Ｓｅｅｄ Ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｅｅｄｌｉｎｇ Ｇｒｏｗｔｈ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｃｅｌｏｓｉａ ａｒｇｅｎｔｅａ Ｌ． ＷＥＮ Ｋｅ ～，ＧＵＯ Ｘｉａｏｙｕ ，ＴＡＮ Ｎａ’ｎａ ，ＬＩＵ Ｙａｎｉ ，ＬＩＵ Ｗｅｎｓｈｅｎｇ ＇ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｈｕ’ｎａｎ ４１００１８，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｐｌａｎｔｓ ｏｆ Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｌｄ ｓｏｙｂｅａｎ（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｓｏｊａ）ｉｓ ａ ｎａｔｉｏｎａｌ ｃｌａｓｓ ＩＩ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｐｌａｎｔ，ｗｉｔｈ ｒａｐｉｄ ｇｒｏｗｔｈ，ｈｉｇｈ ｂｉｏｍａｓｓ， ｓｔｒｏｎｇ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ａｂｉｌｉｔｙ，ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｆｉｘａｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｓｏｙｂｅａｎ（ｇ．Ｍａｘ）ｉｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ，ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｏｆ ａｂａｎｄｏｎｅｄ ｌａｎｄ ｏｆ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｌａｎｔｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｔｒｅｓｓ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍａｎｇａｎｅｓｅ（０．００５，１，５，８，１２，ａｎｄ １５ ｍｍｏｌ／Ｌ）ａｎｄ Ｇｌｙｃｉｎｅ ｓｏｊｎ ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ １）ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ Ｇｌｙｃｉｎｅ ｓｏｊａ ｓｅｅｄｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｇｒｏｗｔｈ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｏｆ“ｌｏｗ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ”。ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｏｔ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｓｈｏｏｔｓ．２）ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｃｏｎｃｅｎ— ｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｇｌｙｃｉｎｅ ｓｏｊａ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ａｎｄ ｐｒｏｌｉｎｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｃｈａｎｇｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｆｉｒｓｔ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ．３）ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｎｇａｎｅｓｅ，Ｇｌｙｃｉｎｅ ｓｏｊａ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｔｉｏｎ ｅｎｚｙｍｅ（ＳＯＤ）ａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ（ＰＯＤ）ｉｎｅｒｅａｓｅｄ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅｎ ｄｅｃｌｉｎｅｄ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｖｄｅ（ＭＤＡ）ｉ８ ｓｈｏｗｎ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ａｆｔｅｒ ｒｉｓｉｎｇ ｔｒｅｎｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｕｌｄ ｓｉｇｎｉｆｉ— ｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｐｒｏｌｉｎｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｇｌｙｃｉｎｅ ｓｏｊａ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａｎｔｉｏ￣ｄａｎｔ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｕｓ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｔｈｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｓｅｅｄｓ， 收稿日期：２０１７－１０—０５ 基金项目：湖南省教育厅重点项目（１４Ａ１５６）；湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项Ｅｔ资助。 作者简介：文珂（１９９３一），女，湖南岳阳人；在读硕士研究生，主要从事环境植物学方面的研究；Ｅ—ｍａｉｌ：ｌ１０４１６７３１７＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。 通讯作者：；Ｅ—ｍａｉｌ：４０３４９３６４１＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。 ·４０· 研究报告 文 珂等：锰胁迫对野大豆种子萌发及幼苗生理生化特征的影响 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍａｎｇａｎｅｓｅ；Ｇｌｙｃｉｎｅ ｓｏｊａ；ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ；ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙｔ； ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ 植物修复具有高效、环保和廉价等优点，具有广阔 应用前景的重金属污染治理方法＿１］。筛选出合适的修 发芽实验。种子在０．２ 的ＫＭｎＯ 中消毒１０ ｍｉｎ 后，用蒸馏水冲洗后晾干。萌发实验在铺有２层滤纸 的培养皿中进行，在其中设置６个锰浓度模拟土壤锰 胁迫梯度（Ｏ．００５，１，５，８，１２ ｍｍｏｌ／Ｌ和１５ ｍｍｏｌ／Ｌ）。 复植物是推广应用该方法的前提。矿山自然生长的豆 科植物是优良的修复植物资源，因为与其它植物相比， 它们不但能够适应矿山重金属污染环境，而且能够有 效固氮、提高土壤肥力，从而更好地治理矿山污染。 野大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｓｏｊ口）是栽培大豆（Ｇ．ｍａｘ）的近 各处理浓度设５个重复，共３ｏ个处理（培养ＪＩ１）。每个 培养皿内放置３０粒种子，共计９００粒种子。由于预实 验结果显示野大豆在２５℃下萌发较好，萌发实验选择 缘种，具有抗旱、耐旱、耐碱盐等优点，是大豆品种改良 的野生资源库；该植物还具有良好的固氮能力，并被列 为我国国家Ⅱ级保护植物；因而该植物具有重要的生 态、经济，甚至战略价值＿２］。尤其值得一提的是，该植 物能够在锰矿矿区正常生长、开花结实［３ ］，是一种有 开发价值的锰污染修复植物。目前，该植物的研究主 要集中于品种改良［５ ］、形态解剖［７ ］、生物学与生态学 特性 ｍ 及群体的遗传分化Ⅲ 等方面，锰胁迫对种 子萌发的影响方面的研究较少。 种子萌发及幼苗生长是植物对环境胁迫最敏感的 时期，其特征反映了植物对胁迫的耐性ｌ＿１引。种子的萌 发及幼苗生长特征是植物对胁迫的直接反应，是适应 胁迫的重要特征。萌发过程中幼苗渗透调节物质、抗 氧化酶活性等的改变在一定程度上反映种子萌发过程 中代谢、生长情况。这些特征是揭示植物适应环境的 重要依据。 本实验研究锰胁迫对野大豆种子萌发特性以及幼 苗生理生化特征的影响，揭示该植物适应锰胁迫的生理 生化机制。研究结果可为栽培大豆抗性品种的选育以 及野大豆应用于锰污染治理的实践提供第一手资料。 １材料与方法 １．１材料采集 种子采集时间为２０１６年ｌ１月下旬野大豆种子成 熟季节，地点为湖南省湘潭锰矿区，该矿开采始于１００ 多年前，是我国最早的锰矿基地，２ｏ世纪８ｏ年代之前 锰矿开采的主要方式为露天开采。锰矿开采完毕后， 部分地段将矿渣与客土混合，然后任其自然恢复。现 场调查显示，该恢复地有大面积野大豆分布。选择矿 区１００个植株采集成熟种子，为使种子覆盖面更广，各 植株间株距超过２ ｍ。种子采集后放于纸质采集袋， 带回实验室于室温下储藏备用。 １．２萌发实验 挑选颗粒整齐饱满、大小均一、无伤害的种子开展 在２５℃的人工气候箱中进行，光周期为１２ ｈ白天／１２ ｈ黑夜。每天向培养皿中添加去离子水以维持培养液 原有水平。种子萌发期间，每天观察并记录发芽情况。 萌发实验开展至无新种子萌发，共持续ｉ２ ｄ。第８天 统计发芽势，１２ ｄ测定发芽率。萌发完毕后，测定根 长、芽长、芽鲜重、根鲜重、根干重、芽干重等指标。 １．３测定方法 １）萌发指标。 发芽能力指标参照《国际种子检验规程》ｌ＿１ 来计 算发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数，具体计算方 法如下： 发芽率（０Ａ）一第８天内正常发芽的种子数／供试 种子总数×１００ ； 发芽势（ ）一第４天内正常发芽的种子数／供试 种子总数×１００ ； 发芽指数（ＧＩ）一∑（Ｇｔ／Ｄｔ）（式中，Ｄｔ为发芽日 数，Ｇｔ为在ｔ日内的发芽数）； 活力指数（ＶＩ）一ＧＩ×Ｓ（式中，ＧＩ为发芽指数，Ｓ 为幼苗高度）。 ２）生物量相关指标。 幼苗芽长、根长、鲜重、干重的测定：萌发第１２天 时，每处理随机选取１Ｏ株幼苗，采用精度为０．１ ｍｍ 的游标卡尺分别测量幼苗芽长、根长；并用滤纸吸去表 面水分后称量鲜重，然后再于９５℃下杀青１０ ｍｉｎ， ６５℃下烘至恒重。 根冠比一根（地下部分）干重／芽（地上部分）干 重 引。 ３）幼苗生理生化特性测定。 于处理第８天测定种子萌发过程中的可溶性糖、 可溶性蛋白和脯氨酸含量。第１Ｏ天测定幼苗的超氧 化物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）活性和丙二 醛（ＭＤＡ）含量。 可溶性糖含量的测定采用葸酮比色法口 ，可溶性 蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝Ｇ一２５０法口 ，游离 · ４１ · 第３７卷第３期２０１８年３月 种子（Ｓｅｅｄ） Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．３ Ｍａｒ． ２０１８ 脯氨酸含量的测定采用茚三酮显色法｜１引，超氧化歧物 酶活性的测定采用氮蓝四唑（ＮＢＴ）光化还原法Ｌ１ ， 先增加后降低的趋势，均在５ ｍｍｏｌ／Ｌ与８ ｍｍｏｌ／Ｌ［ｔ￣， 达到最大值，然后逐渐下降。与对照相比，较低锰浓度 （１，５，８，１２ ｍｍｏｌ／Ｌ）时其值均较高，而较高浓度 （１５ ｍｍｏｌ／Ｌ）时则较低。幼苗的鲜重、于重以及根冠 比均表现出相同的趋势，说明锰胁迫下野大豆幼苗生 长表现出低浓度促进生长、高浓度抑制生长的规律。 野大豆在高浓度锰胁迫下根与芽生长的抑制效果较为 明显，尤其是对根的胁迫。 ２．２可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量的变化 可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸不仅是组成 过氧化物酶活性的测定采用愈创木酚法 。 １．４数据处理 种子萌发及幼苗生长各指标均以“平均值±标准 差”表示，并采用ＳＰＳＳ １９．０软件进行单因素方差分析 （Ｏｎｅ—ｗａｙ ＡＮＯＶＡ），利用最小显著差数法（ＬＳＤ法） 对不同处理间的差异显著性进行多重比较，并用Ｓｉｇ— ｍａ Ｐｌｏｔ １２．５软件作图。 ２结果与分析 ２。１种子萌发与幼苗生长 种子萌发与幼苗生长受锰胁迫的直接影响。表１ 显示，不同锰浓度下野大豆种子发芽率在３５．０ ～ 细胞等结构的主要成分，也是增加渗透性物质的重要 组成成分，是植物抗性的重要指标。图１显示，野大豆 幼苗的可溶性糖含量随着锰浓度的升高呈上升趋势。 其中，锰离子浓度为１ ｍｍｏｌ／Ｌ时最低，其值为０．５７ ｍｇ／ｇ（ＦＷ），在锰离子浓度为１２ ｍｍｏｌ／Ｌ时最高，其 值为Ｏ．９５ ｍｇ／ｇ（ＦＷ）；与对照相比，除１ ｍｍｏｌ／Ｌ时较 ７２．５％之间，随着锰浓度的增高，野大豆种子发芽率呈 先增加后下降的趋势。与对照相比，在锰浓度为５，８， １２，１５ ｍｍｏｌ／Ｌ时，发芽率分别下降１５．７９ 、３６．８４ 、 ４７．３７ 、５Ｏ．８７ ，说明一定浓度的锰抑制野大豆种子发 育，发芽势、发芽指数表现出与发芽率一致的趋势（表 １）。活力指数综合了种子发芽速率和生长量，能较好地 反映种子萌发质量。表１显示，野大豆种子活力指数随 着锰浓度的增加呈先上升后下降趋势，在锰浓度为８ 低外，其余各浓度均有一定程度增加。 图１还显示，野大豆幼苗可溶性蛋白含量随着锰 浓度的升高呈先上升后下降的趋势。当锰浓度为 １ ｍｍｏｌ／Ｌ时最高，锰浓度为１５ ｍｍｏｌ／Ｌ时最低；与对 照相比，最高可溶性蛋白含量较对照增加ｌＯ．３６％，在 锰浓度为１５ ｍｍｏｌ／Ｌ时比对照减少了１３．５９ 。 ｍｍｏｌ／Ｌ时达到最大值，然后下降；与对照相比，较低锰 浓度（１，５，８，１２ ｍｍｏｌ／Ｌ）下，其值均显著高于对照，分 别比对照增加８．００ 、５２．８１ 、５９．２０ 、７．７２ ；锰浓度 野大豆幼苗脯氨酸含量也呈先增加后降低的趋 势，但整体均高于对照。在锰浓度为５ ｍｍｏｌ／Ｌ时达 到最大值９．７２ ｔ￣ｇ／ｋｇ，比对照高出９Ｏ．２１ （图１），随 后在锰浓度为８，１２，１５ ｍｍｏｌ／Ｌ时有所下降，但仍分 别比对照增加了３８．５８ 、２９．６３ 、１２．８３ 。 为１５ ｍｍｏｌ／Ｌ时，其值则较对照降低３６．８７ 。 表１ 锰胁迫对野大豆种子萌发的影响 ２．３抗氧化酶活性和膜脂过氧化 ＳＯＤ、ＰＯＤ为植物体内重要的抗氧化酶。图２显 示，随着锰浓度增加，野大豆ＳＯＤ活性呈上升趋势；与 对照相比，其含量分别增加４．２７ 、６．４５ 、５２．９９ 、 ７９．４８ 和１４６．４４ （图２）。 注：同列不同小写字母表示处理间差异显著（户ｄ０．０５），下同。 图２显示，野大豆幼苗ＰＯＤ活性随锰浓度增加呈 幼苗生长是植物对锰胁迫响应的综合体现。表２ 显示，随着锰浓度的增加，野大豆幼苗根长、芽长均呈 先增加后降低的趋势。在８ ｍｍｏｌ／Ｌ时达到最大值， 比对照增加８．１ ３ ，随后逐渐下降；与对照相比，在 表２锰胁迫对野大豆幼苗生长的影响 · ４２ · 研究报告 文 珂等：锰胁迫对野大豆种子萌发及幼苗生理乍化特征的影响 一 一删钿辩掣艇 ２ １ １ ０ ０ Ｏ ５ ０ ５ ０ ３ 一 ｎ）灌 ２ ２ １ 暴 师 １ 咖 黜 啪 啪 ０ 浓度（ｍｌｏＩ／Ｌ） 浓度（ｍｍｏｌｔＬ） 浓度（ｍｍｌｔＬ） 图１ 锰胁迫对野大豆种子萌发过程中可溶性糖（Ａ）、可溶性蛋白（Ｂ）和脯氨酸（Ｃ）含量的影响 一∞／几ｖ苗赛 师捌 ０．００５ １ ５ ８ １２ Ｏ Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ ∞ ∞ 鲫 ∞ １５ ０．００５ １ ５ ８ １２ １５ 浓度（ｍＩＴｌｏＩ儿） 浓度（ＩＩＩｌＴｌｏＩ／Ｌ） 图２锰胁迫对野大豆幼苗超氧化物歧化酶（Ａ）、过氧化物酶（Ｂ）的影响 １２ ｍｍｏｌ／Ｌ时显著低于对照，当锰浓度达到１５ ｍｍｏｌ／Ｌ 时，ＰＯＤ活性比对照减少了８Ｏ．３Ｏ％。 力ｌ１ ；发芽率、发芽势和活力指数均为衡量种子活力 的基础指标。本实验野大豆种子的发芽率、发芽势、发 芽指数随着锰浓度的升高均呈下降趋势，这与张秀玲 等 】对盐胁迫下野大豆的研究、赵红玉等 对Ｃｕ、 Ｃｄ、Ｐｂ、Ｚｎ等４种重金属胁迫下红豆草（Ｏｎｏｂｒｙｃｈｉｓ 丙二醛（ＭＤＡ）是细胞膜脂过氧化反应的产物， 其含量的变化可作为检测逆境条件下膜系统受损程度 的指标。图３显示，随着锰浓度的增加，野大豆幼苗丙 二醛含量呈先降低后增加的趋势；与对照相比，在１２ ｍｍｏｌ／Ｉ 时显著高于对照，比对照增加４４．４４ ９／６（图３）。 １２ １０ 。 ｖｉｃｉａｅｆｏｌｉａ）、白三叶（Ｔｒｉｆｏｌｉｕｍ ｒｅｐｅｎｓ）、柠条（Ｃａｒａ— ｇａｎａ ｋｏｒｓｈｉｎｓｋｉｉ）、胡枝子（Ｌｅｓｐｅｄｅｚａ ｂｉｃｏｌｏｒ）４种豆 科植物的研究结果一致。这说明重金属胁迫下植物发 芽受到抑制是一种普遍现象。 本研究显示，锰胁迫对野大豆的生长表现出低浓 呈 ６ 度促进和高浓度抑制的效应。这与张芬琴等 ”］、梁文 斌等 、张秀玲等 的研究结果一致，说明适量的重 金属可促进植物幼苗生长。本研究还显示，根受到的 器 ４ 瀣 Ｏ ０．００５ １ ５ ８ １２ １５ 抑制程度明显高于芽，这与张芬琴等 】、梁文斌等 ¨ 的研究结果一致，而张秀玲等 则发现，盐胁迫下野 大豆芽受到的抑制程度明显高于根．这说明不同重金 属对幼苗生长的影响不一致。例如，过量的锰引起幼 苗中分生细胞减少，而根尖分生区是直接接触锰且易 浓度（ｎｍＩ／Ｌ） 图３ 锰胁迫对野大豆幼苗丙二醛含量的影响 ３ 讨 论 ３．１种子萌发与幼苗生长 受锰毒危害的部位 ］，因此锰毒对幼苗胚根的抑制程 度大于胚芽，而野大豆胚根和胚芽对盐胁迫的敏感程 度有所不同．胚芽大于胚根，因而胚芽受到的影响较 种子萌发与幼苗生长是植物生活史中对外界环境 变化最敏感的阶段，能够较好地反映植物的适应能 大。关于不同重金属对植物幼苗生长的相关机制尚需 · ４３ ’ 第３７卷第３期２０１８年３月 种子（Ｓｅｅｄ） Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．３ Ｍａｒ． ２０１８ 进一步研究。 ３．２ 可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量 一丙二醛是植物在环境胁迫下脂质过氧化而产生的 种具有细胞毒性的物质，是一种受伤害的指标Ｅ３１ ３， 细胞膜脂的过氧化伤害程度可通过分析膜脂过氧化产 物丙二醛的含量来评价。本研究中野大豆幼苗丙二醛 可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸均为渗透调 节物质。受到重金属胁迫时，植物通过生成渗透调节 物质来维持细胞正常代谢环境，以减轻重金属毒 害ｌ２引。可溶性糖作为植物碳代谢的物质之一，与植物 重金属抗性密切相关。本研究显示，野大豆幼苗可溶 性糖含量呈现出随着锰浓度的升高而上升的趋势。这 与张小艾等 、蒋和平等ｌ＿２ 的研究结果一致。其原 因可能是低浓度锰尚不能刺激野大豆发生防御性反 含量随锰浓度的增加呈下降一上升的趋势。这与於丙 军等。。 、王松华等。。。 的研究结果一致。其原因可能 是在低浓度锰胁迫下，由于保护酶系统的启动，保护酶 对丙二醛起到了一定的抑制作用，其含量有所降低；随 着重金属浓度继续增大，保护酶逐渐降低，丙二醛抑制 作用减弱。 应，而是直接破坏了可溶性糖分子结构或抑制可溶性 糖合成，导致其含量降低；随着锰浓度的升高，植物的 自我保护机制促进糖的合成，以满足幼苗生长所需的 营养物质。 可溶性蛋白含量是植物体内酶系统稳定的标志。 本研究发现，野大豆幼苗可溶性蛋白含量呈先上升后 下降趋势。这与张静等 ］的研究结果一致。其原因 可能是可溶性蛋白含量的变化是植物响应重金属毒害 的一种解毒机制，而锰的过量积累则导致细胞结构遭 到破坏、蛋白质变性，使高浓度下可溶性蛋白含量下 降…。 脯氨酸是一种渗透保护剂，具有维持细胞渗透压、 清除活性氧、保护蛋白质及细胞膜的作用，植物体内积 累的游离脯氨酸含量与重金属耐性紧密相关 。本 研究显示锰胁迫下野大豆脯氨酸含量呈先上升后下降 的趋势。这与张虎等 的研究结果一致。其原因可 能是低浓度锰胁迫下，为抵抗外界伤害，植物体积累脯 氨酸；而高浓度锰胁迫下植物受毒害程度增加，渗透调 节平衡被打破，细胞无法修复，导致脯氨酸含量有所下 降。 ３．３抗氧化酶活性和膜脂过氧化 ＳＯＤ可催化超氧化物阴离子自由基（Ｏ ‘～）发生 歧化反应，有效阻止氧自由基在植物细胞内的积累，从 而减轻毒害作用［２ 。锰是超氧化物歧化酶的重要组 成元素以及活化剂，可促使超氧化物歧化酶活性增强。 ＰＯＤ则利用各种基质作为电子供体将Ｈ Ｏ 还原为 水，从而减轻超氧化物的毒害作用。本研究结果显示 野大豆幼苗的超氧化物歧化酶活性随着锰浓度的升高 而上升，过氧化物酶活性随着锰浓度的增加先升高后 下降。这与於丙军等 。。以及张虎等 的研究结果一 致。这表明低锰胁迫刺激植物体内保护酶活性提高， 以抵御氧自由基对植物的伤害，提高幼苗在锰胁迫下 的自我调节能力和耐性；随着锰胁迫程度的继续加强， 细胞抗氧化能力逐渐减弱。 · ４４ 。 参考文献： Ｅ１３李洋，于丽杰，金晓霞．植物重金属胁迫耐受机制［Ｊ］．中国生 物工程杂志，２０１５，３５（９）：９４—１０４． ［２］林雅茹，唐宏亮，申建波．野生大豆根系形态对局部磷供应 的响应及其对磷吸收的贡献ＥＪ］．植物营养与肥料学报， ２０１３，１９（１）：１５８—１６５． Ｅ３］李有志，罗佳，张灿明，等．湘潭锰矿区植物资源调查及超富 集植物筛选［Ｊ］．生态学杂志，２０１２，３１（１）：１６—２２． Ｅ４］李韵诗，石润，吴晓芙．湘潭锰矿区本土先锋植物耐受与积 累锰的特性分析ＥＪ３．广西林业科学，２０１５，４４（１）：２５—３０． Ｅ５３苏伯鸿，李忠峰，邱丽娟．一个大豆理想株型突变体ｉｔ１的表 型和生理鉴定口］．植物遗传资源学报，２０１６，１７（３）：５２３—５２８． Ｅ６３夏正俊．大豆基因组解析与重要农艺性状基因克隆研究进 展ＥＪ５．植物学报，２０１７，５２（２）：１４８—１５８． Ｅ７３邹淑华，罗希明．栽培大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍ口－ｚ）与野生大豆 （Ｇ．ｓｏｉａ）解剖ＥＪ３．大豆科学，１９９１（４）：３２０—３２６． ＥｓＪ高伟，陆静梅，段肖，等．不同生态环境下野生大豆根解剖结 构演化研究ＥＪ３．河南农业科学，２０１６，４５（１）：４６—４９． ［９］徐豹，路琴华，庄炳昌．中国野生大豆（Ｇ．ｓｏｊａ）生态类型的研 究ＥＪ５．中国农业科学，１９８７，２０（５）：２９—３５． ［１ｏｌ吴东丽，张金屯，王春乙，等．野生大豆群落主要种群生态 位特征研究［Ｊ］．草地学报，２００９，１７（２）：１６６—１７３． ［１１］范虎，赵团结，丁艳来，等．中国野生大豆群体特征和地理 分化的遗传分析ＥＪ３．中国农业科学，２０１２，４５（３）：４ｌ４－４２５． Ｅ１２３向仕华，王吴彬，何庆元，等．多环境下野生大豆染色体片 段代换系群体农艺性状相关ＱＴＬ／片段的鉴定［Ｊ］．中国农 业科学，２０１５，４８（１）：１０－２２． ［１３］蔺吉祥，穆春生．松嫩草地羊草种子发育进程、休眠特性及 与盐碱耐性关系的研究ＥＪ３．草地学报，２０１６，２４（２）：４７９— ４８２． 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ｐｌａｎｔｓ ｔｏ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｓｔｒｅｓｓ［Ｊ］．Ｒｅｖｉｅｗｓ ｉｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ— ｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｂｉｏ／Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，１１（１）：５５－６９． 种子萌发的影响［Ｊ］．种子，２０１７，３６（１）：２２—２８． ［２Ｏ］张芬琴，金自学．两种豆科作物的种子萌发对Ｃｄ 处理的 不同响应［Ｊ］．农业环境科学学报，２００３，２２（６）：６６０—６６３． ［２１］梁文斌，薛生国，沈吉红，等．锰胁迫对垂序商陆生长发育 的影响［Ｊ］．生态学杂志，２０１１，３０（８）：１ ６３２—１ ６３６． ［２２］Ｂａｔｏｏｌ Ｒ。Ｈａｍｅｅｄ Ｍ，Ａｓｈｒａｆ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｆｕｎｃ— ｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｍｅｔａｌ ｔｏｘｉｃｉｔｙ ｉｎ ａｑｕａｔｉｃ Ｃｙｐｅｒｕｓ ａｌｏｐｅ— ［３Ｏ］於丙军，刘友良．盐胁迫对一年生盐生野大豆幼苗活性氧 代谢的影响［Ｊ］．西北植物学报，２００３，２３（１）：１８—２２． ［３１］Ｆａｎ Ｌ，Ｗａｎｇ Ｑ，Ｌｖ ｊ，ｅｔ ａ１．Ａｍｅｌｉｏｎｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｓｔ ｈａｒｖｅｓｔ ｃｈｉｌｌｉｎｇ ｉ￣ｕｒｙ ｉｎ ｃｏｗｐｅａ（Ｖｉｇｎａ ｓｉｎｅｎｓｉｓ）ｂｙ ｍｅｔｈｙｌ ｊａｓ— ｍｏｎａｔｅ（ＭｅＪＡ）ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ．Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｅ，２Ｏｌ６， ２０３：９５－１０１． ｃｕｒｏｉｄｅｓ，Ｒｏｔｔｂ．［Ｊ］．Ｌｉｍｎｏｌｏｇｉｃａ－Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｌａｎｄ Ｗａｔｅｒｓ，２０１４，４８（７）：４６－５６． ［２３］张小艾，李名扬，汪志辉，等．重金属及盐碱对二月兰幼苗 生长和生理生化的影响［Ｊ］．草业学报，２０１３，２２（２）：１８７— １９４． ［３２］王松华，张华，何庆元．铜胁迫对紫花苜蓿幼苗叶片抗氧化 系统的影响口］．应用生态学报，２０１１，２２（９）：２ ２８５—２ ２９０． ［２４１蒋和平，郑青松，朱明，等．条浒苔和缘管浒苔对镉胁迫的 生理响应比较［Ｊ］．生态学报，２０１１，３１（１６）：４ ５２５—４ ５３３． ［２５］张静，赵秀侠，汪翔，等．重金属镉（Ｃｄ）胁迫对水芹生长及 （本栏目责任编辑：周介雄、戴焱） （上接第３９页） 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