杂志信息网-创作、查重、发刊有保障。

双乙酸钠对玉米种子萌发和生理特性的影响

更新时间:2009-03-28

双乙酸钠NaH(CH3COO)2,为白色晶体,具有吸湿性双乙酸钠对各种真菌、霉菌、细菌具有很强的抑制及杀灭作用,多用于食品、粮食及饲料等产品作为防霉剂防止其生霉及腐败。它是目前替代山梨酸钾、苯甲酸钠、丙酸钙等防腐剂的理想产品[1]

高等植物是生态系统的重要组成部分,近20年来,有不少研究者利用高等植物作为指示生物进行环境风险评价,由植物毒性试验来预测化合物的潜在毒性影响已引起许多国际或国家权威部门的注意[2]。在国内外以高等植物为实验对象研究重金属浓度、不同干旱程度所致的毒性效应的文献较多。本试验通过玉米种子为受试物,经不同浓度双乙酸钠处理、培养,测定一系列的生理生化指标研究双乙酸钠的遗传毒性作用,为今后双乙酸钠在玉米种子储藏中的安全使用限值提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种为潞玉9号,来自同一年份未使用杀菌剂、驱虫剂等处理过的,且大小一致,饱满度、粒径等级相同。

双乙酸钠(陕西天汉生物科技有限公司)为分析纯,先配制质量分数为0.20%的母液,然后逐级稀释成0.10%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%。

1.2 方法

先在直径9 cm的玻璃培养皿中铺1层滤纸,然后分别加入5 mL浓度为0.10%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%、0.20%双乙酸钠溶液,对照组用蒸馏水培养。选取10粒玉米种子均匀播种于培养皿中(放置种子时,保持种子胚根末端与生长方向呈直线)。盖好玻璃培养皿,封口膜封口。置于25℃恒温培养箱中暗处培养。当对照组中玉米种子发芽率达65%以上,根长超过3 mm时,认为是发芽成功[3],试验结束。参照《国际种子检验规程》[4]计算发芽率,并测定根长和苗高。玉米根系活力、脯氨酸含量(Pro)、丙二醛含量(MDA)和过氧化物酶(POD)活性的测定均参照李合生[5]的方法,每个浓度设置3次重复。

线虫身体弯曲频率的大小表明其运动能力的强弱。如图2所示,当L-阿拉伯糖浓度为2.5 mmol/L和10 mmol/L时,线虫身体弯曲频率稍有增长,相对于对照组分别增加了 7.32%、9.02%;随着 L-阿拉伯糖浓度的增加,线虫身体弯曲的频率保持相对稳定的水平状态。但统计分析结果表明,与葡萄糖对照组相比,L-阿拉伯糖对线虫身体弯曲频率的影响效果不显著(p<0.05,p<0.01)。

其中发芽率=种子发芽数/供试种子总数×100%。

发芽势=发芽达到高峰期的种子发芽数/供试种子总数×100%。

发芽抑制率、根长抑制率、苗高抑制率(inhibitory rate,IR)按下式计算:IR(%)=(对照组-处理组)/对照组×100%。

(1)K2O:1~3质量及分子9.8、99-9.1、97-6.8、72;4~6质量及分子9.7、103,6.6、70,9.197;7~8质量及分子11.2、119,8.2、87;

2 结果与分析

2.1 双乙酸钠对玉米种子发芽、根长、苗高的胁迫效应

采用愈创木酚法测定种子中过氧化物酶的活力,实验结果见表2。由表2可知,在试验浓度范围内,随着双乙酸钠浓度的升高,玉米种子中过氧化物酶的活力呈现先上升后下降的趋势。当双乙酸钠浓度低于0.14%时,过氧化物酶活力与对照组相比增强;当双乙酸钠浓度高于0.16%时,过氧化物酶活力显著下降,并在0.20%时达到最小值160±5.04 U/g·min,显著低于对照组 328±4.06 U/g·min。

 

表1 双乙酸钠对玉米发芽、根长和苗高抑制率的影响

  

注:表中同列数据后面字母不同代表在0.05水平上的差异显著,下同。

 

SDA浓度(%)发芽抑制率(%)根长抑制率(%)苗高抑制率(%)0.10 2.22±0.91 a 17.75±1.30 a 3.91±0.90 a 0.12 13.99±1.16 b 23.92±1.93 a 14.35±1.16 b 0.14 16.56±1.03 b 33.03±1.88 b 24.65±0.85 c 0.16 21.32±1.73 b 47.11±2.34 c 43.48±1.65 d 0.18 28.82±1.25 c 53.52±1.24 c 59.58±1.99 d 0.20 29.91±1.08 c 61.86±2.05 c 73.87±1.32 e

2.2 双乙酸钠对玉米种子萌发根系活力的胁迫效应

采用磺基水杨酸法测定植物体内游离脯氨酸的含量,试验结果见表2。由表2可知,在试验浓度范围内,随着双乙酸钠浓度的升高,脯氨酸含量总体呈现上升趋势。当双乙酸钠浓度低于0.14%时,脯氨酸含量与对照相比,上升缓慢;当双乙酸钠浓度升高至0.16%时,脯氨酸含量显著增大,并达到最大值104.51±1.04 μg/g,为对照组的1.5倍;当浓度高于0.18%时,脯氨酸含量出现下降趋势;当浓度为0.20%时,脯氨酸含量为99.21±1.47 μg/g,仍显著高于对照组 69.84±1.08 μg/g。

此诗为胡太后追思其情人杨白花而作。全诗运用比兴之法,把自己对情人的思念娓娓道来,一改北朝诗歌直爽的表达方式。钟惺《名嫒诗归》评曰:“妙在音容声口全然不露,只似闻闲说耳。”此外,《折杨柳歌辞》《慕容家自鲁企由谷歌》也不同程度上运用了比兴手法,语句对仗工整。这种表现手法,毫无疑问是各民族文化融合的直接结果。

2.3 双乙酸钠对玉米种子萌发Pro含量的胁迫效应

采用α-萘胺氧化法测定不同浓度双乙酸钠对玉米种子萌发的根系活力,试验结果见表2。由表2可知,在试验浓度范围内,随着双乙酸钠浓度的升高,玉米种子的根系活力呈先上升后下降的趋势。当双乙酸钠浓度低于0.14%时,根系活力逐渐上升,并在 0.14%时达到最大值1.89±0.23 mg/g·min;当双乙酸钠浓度大于0.14%时,根系活力开始下降,并在0.20%时达到最小值1.07±0.40 mg/g·min,显著低于对照组 1.64±0.30 mg/g·min。

 

表2 双乙酸钠对玉米种子萌发生理特性的影响

  

SDA浓度 (%) 根系活力 (mg/g·min) 脯氨酸 (μg/g) 丙二醛 (μmol/g·FW) 过氧化物酶 (U/g·min)CK 1.64±0.30 b 69.84±1.08 a 9.57±0.24 a 328±4.06 b 0.1 1.85±0.24 ab 73.10±1.12 a 12.47±0.32 ab 348±5.20 b 0.12 1.87±0.24 ab 78.32±1.20 a 13.23±0.35 ab 352±6.17 b 0.14 1.89±0.23 ab 85.81±1.23 ab 13.79±0.59 ab 356±7.31 b 0.16 1.38±0.33 ab 104.51±1.04 b 15.16±0.40 b 220±6.23 a 0.18 1.21±0.35 ab 102.31±1.51 b 16.87±0.61 b 180±5.92 a 0.20 1.07±0.40 a 99.21±1.47 ab 17.24±0.42 b 160±5.04 a

2.4 双乙酸钠对玉米种子萌发MDA含量的胁迫效应

种子萌发是一个十分复杂的生理过程,是种子从吸胀作用开始的一系列有序的生理过程和形态发生过程。其中发芽率、根长与苗高均是种子萌发状况的主要体现和生长特性的重要指标。本试验从发芽率、根长、苗高3个指标研究了不同浓度双乙酸钠对玉米种子萌发的胁迫效应。结果表明,不同浓度的双乙酸钠对玉米种子的发芽率、根长、苗高均有抑制作用,且在同一浓度下,双乙酸钠对玉米种子根长、苗高的影响程度大于对发芽的影响程度。通过回归分析发现,3种指标与双乙酸钠的相关性各不相同,其根长抑制率与双乙酸钠浓度呈显著正相关(P<0.05),而发芽抑制率与双乙酸钠浓度相关性不显著(P<0.05),说明双乙酸钠对根长的毒性效应大于苗高的毒性效应。因此,根长抑制率较发芽抑制率更适宜作为玉米种子双乙酸钠的毒性抑制实验中评定毒性效应的生理指标。这与宋玉芳等[6]在重金属对小麦和白菜生态毒性试验中所得的实验结论相一致。

2.5 不同浓度双乙酸钠对玉米种子萌发POD的胁迫效应

不同浓度双乙酸钠对玉米种子发芽抑制率、根长抑制率与苗高抑制率的实验结果见表1。由表1可知,3种抑制率均随双乙酸钠浓度的增加呈逐渐上升趋势,均在浓度为0.20%时达到最大抑制率。当双乙酸钠浓度为0.10%时,发芽抑制率与对照组相比,差异不显著;当浓度大于0.10%时,抑制率逐渐增大,与对照组相比差异显著;当浓度为0.20%时发芽抑制率达到最大,为29.91±1.08%,与对照组相比,差异极显著。根长抑制率与苗高抑制率变化趋势基本一致。在同一浓度下,双乙酸钠对玉米种子根长、苗高的影响程度大于对发芽的影响程度。

主要呈它形粒状嵌布在石英脉中,或与长石、云母等脉石矿物共生,少量与白钨矿、黄铜矿、黄铁矿共生,-0.074 mm含量占65%的磨矿细度下,约有72.62%的黑钨矿为单体解离,约13.24%的黑钨矿和石英连体,5.81%与长石云母连体,2.31%与黄铁矿连体;黑钨矿粒度以中细粒为主,粒径多分布在0.02~0.75 mm,约占73.51%,部分粒度较粗,约占17.65%,整体黑钨矿解离情况良好。

3 讨论

3.1 双乙酸钠对玉米种子萌发的关系

采用硫代巴比妥酸法测定玉米种子中丙二醛的含量,实验结果见表2。由表2可知,在试验浓度范围内,随着双乙酸钠浓度的升高,玉米种子中丙二醛的含量呈上升趋势。当双乙酸钠浓度为0.10%时,MDA含量与对照相比明显上升;当双乙酸钠浓度介于0.10%和0.14%之间时,MDA含量上升缓慢;当双乙酸钠浓度高于0.16%时,MDA含量显著升高,在0.20%时,达到最大值17.24±0.42 μmol/g·FW,与对照相比,差异极显著。

根系活力能准确反映出根系生命活动的强弱。本文研究表明,根系活力随着双乙酸钠浓度的升高呈先上升后下降的趋势。当双乙酸钠浓度低于0.14%时,玉米对双乙酸钠产生应激反应,促进种子萌发生长,根系活力有所上升;当双乙酸钠浓度高于0.16%时,根系活力开始降低,表现出一定的抑制作用。

3.2 双乙酸钠对玉米种子萌发生理特性的影响

植物体内脯氨酸的合成、累积及代谢是一个受非生物胁迫和细胞内脯氨酸浓度调控的生理生化过程,遭受胁迫的植物细胞内表现为大量积累脯氨酸。本文研究表明,脯氨酸含量随着双乙酸钠浓度的升高总体呈上升趋势。这与大多数植物毒性实验中脯氨酸含量的变化趋势基本相同[7]。脯氨酸的积累可能是由于蛋白质合成受激,也可能是由于合成受阻或氧化受抑,还可能是蛋白质降解的结果[8]。在试验浓度范围内,脯氨酸含量会随着双乙酸钠浓度的增加不断积累,但会有阈值的限制。当双乙酸钠的浓度为0.16%时,脯氨酸含量达到最大,为104.51±1.04 μg/g,是对照组的1.5倍,当浓度高于0.18%时,脯氨酸含量出现下降趋势,但仍高于对照组。因此,双乙酸钠浓度达为0.16%时是玉米种子脯氨酸积累的阈值。

植物在正常的生长发育过程中,其体内代谢活动的进行必然会导致活性氧自由基的产生,同时植物体自身产生的一种保护系统可维持活性氧自由基含量于有利无害的水平,以保证体内代谢的正常进行,但当受到胁迫时会造成植物体内的活性氧代谢失调,从而导致体内活性氧的积累[9]。H2O2的积累可产生破坏性的氧化作用,导致丙二醛含量的升高,而过氧化物酶则可以清除H2O2,是植物体内重要的活性氧清除系统之一[10]。本文研究表明,在试验浓度范围内,随着双乙酸钠浓度的升高,丙二醛含量呈上升趋势;过氧化物酶活力呈先上升后下降的趋势。当双乙酸钠浓度高于0.16%时,植物体内酶系统遭到严重损坏,过氧化物酶活力急剧下降,导致活性氧代谢失调,过氧化物大量积累,丙二醛含量显著上升。因此,双乙酸钠浓度为0.16%时,可能是玉米体内抗氧化酶系遭到破坏的阈值。

综上所述,当双乙酸钠浓度超过0.16%时,各项生理指标表明种子的生理机能开始衰退,建议双乙酸钠作为玉米种子贮藏所用的防霉剂时,其安全使用限值为0.16%。

(2)圆上的任意一点到定点(圆心)的距离等于常数(半径),而点M在椭圆上运动时,点F1、F2的位置不发生变化.请同学们用文字语言归纳,椭圆上任意一点应具有怎样的性质呢?

参考文献

[1]沈勇根,上官新晨,蒋艳,等.双乙酸钠在食品防腐保鲜中的应用现状与前景[J].江西农业大学学报,2003,25(5):748-751.

[2]Bruce J R,Paul K S L,Michael M.Emerging chemicals of concern:Pharmaceuticals and personal care products(PPCPs)in Asia,with particular reference to Southern China[J].Marine Pollution Bulletin,2005,50:913-920.

[3]朱云集,王展阳,马元喜,等.铜胁迫对小麦根系生长发育及生理特性的影响[J].麦类作物,1997,17(5):49-51.

[4]国际种子检验协会(ISTA).国际种子检验规程[M].北京:北京农业大学出版社,1985:54-57.

[5]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2000:164-167.

[6]宋玉芳,许华夏,任丽萍,等.土壤重金属对白菜种子发芽与根伸长抑制的生态毒性效应[J].环境科学,2002,23(1):104-106.

[7]李艳波,陈月艳,孙国荣,等.盐碱胁迫下星星草种子萌发过程中氮代谢的初步研究[J].植物研究,1999,19(2):33-38.

[8]汤章城.逆境条件下植物脯氨酸的累积及其可能的意义[J].植物生理学通讯,1984(1):15-21

[9]金海燕,奚涛,时唯伟,等.镉胁迫对矮生四季豆种子萌发和幼苗生长发育的影响[J].中国农学通报,2009,25(1):119-124.

[10]王青,张艳,郭慧,等.玉米种子萌发期几种酶活性及其蛋白质谱带的变化[J].太原师范学院学报,2009,8(2):134-136.

 
秦永燕,刘瑞祥,史宝忠
《农业研究与应用》 2018年第02期
《农业研究与应用》2018年第02期文献
100%安全可靠
7X18小时在线支持
支付宝特邀商家
不成功全额退款