不同鋁濃度處理對(duì)麻瘋樹幼苗生長的影響

李榮峰 藍(lán)業(yè)琳

摘 要：目的：探索麻瘋樹早期對(duì)鋁脅迫的生理反應(yīng)，進(jìn)一步研究植物耐鋁的生理生化機(jī)制。方法：以麻瘋樹種子為材料，應(yīng)用砂培法，設(shè)計(jì)pH為5.6的AlCl36個(gè)處理濃度（0、25、50、100、200、400μmol/L）和3個(gè)時(shí)間梯度（7、14、21d），研究鋁脅迫對(duì)麻瘋樹幼苗生長的影響。結(jié)果：隨著鋁濃度及脅迫時(shí)間的增加，麻瘋樹幼苗的根長、莖長、植株鮮質(zhì)量、葉綠素含量的總體水平降低。結(jié)論：麻瘋樹幼苗葉片在鋁毒逆境脅迫環(huán)境中具有一定的自我保護(hù)和修復(fù)能力。

關(guān)鍵詞：麻瘋樹;鋁處理;種子;萌發(fā);生理

中圖分類號(hào) Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2022）09-0056-03

Effects of Different Aluminum Concentrations on the Growth of Jatropha curcas Seedlings

LI Rongfeng? ?LAN Yelin

（College of Agriculture and Food Engineering， Baise University， Baise 533000， China）

Abstract： Objective：The purpose of this study was to explore the physiological response of Jatropha curcas to aluminum stress in the early stage， in order to further study the physiological and biochemical mechanism of plant aluminum tolerance. Method： The paper takes the seeds of Jatropha curcas as material， design 6 treat concentration（0、25、50、100、200、400μmol/L） and 3 time gradients （7、14 and 21d） of AlCl3 which pH is 5.6， to study the adjusting effect of anti metal stress mechanism of Al3+to the Jatropha curcas under the condition of AlCl3 adversity stress. Result： As the stress density of aluminum liquid and time of stress increasing， the root length， stem length， fresh mass and chlorophyll content of the Jatropha curcas plant drop over all. Conclusion：All these critical factors indicate that the seedling leaf of Jatropha curcas has certain self protection and restoration ability under the condition of aluminum toxicity adversity stress.

Key words： Jatropha curcas; Aluminum toxicity; Seed; Germination; Physiological

麻瘋樹（Jatropha curcas L.），又名小桐子，為大戟科（Euphorbiaceae）麻瘋樹屬的小喬木、灌木或草本植物。近年來，隨著世界各國對(duì)能源需求的增加，在生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的背景下，生物能源備受青睞。麻瘋樹作為一種多用途的優(yōu)良的能源樹種，已成為當(dāng)今倍受關(guān)注的生物柴油樹種之一。麻瘋樹的生命力強(qiáng)、耐旱性好，且對(duì)土壤和濕度沒有特殊的要求，能夠在其他植物不能生存的貧瘠土壤上生存，因而其在環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域具有較為廣闊的開發(fā)前景和應(yīng)用價(jià)值。隨著對(duì)麻瘋樹研究的逐步深入，目前在麻瘋樹產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中，針對(duì)麻瘋樹資源分布、開發(fā)利用、扦插育苗、栽培種植等方面已有了很多的研究報(bào)道[1-6]。但近幾年來國內(nèi)外有關(guān)麻瘋樹耐鋁性的研究大多集中在鋁脅迫麻瘋樹根系有機(jī)酸分泌機(jī)制及其解鋁毒機(jī)理，而對(duì)于麻瘋樹內(nèi)部解鋁毒機(jī)理在時(shí)間和濃度脅迫下的變化規(guī)律研究仍較少[7];另外，有關(guān)鋁浸種對(duì)麻瘋樹種子的萌發(fā)試驗(yàn)也較為鮮見，目前也只有對(duì)不同時(shí)間采收的麻瘋樹種子經(jīng)過不同催芽處理后土培育苗栽培研究報(bào)道[7]。為此，本研究以麻瘋樹種子為試驗(yàn)材料，通過用不同濃度的鋁浸種處理，從種子萌發(fā)開始，探索耐性植物生長早期對(duì)鋁脅迫的生理反應(yīng)，為進(jìn)一步研究植物耐鋁的生理生化機(jī)制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 供試材料：麻瘋樹種子，為品系PD2，購置于云南壯大科技有限公司。供試鋁肥：氯化鋁（AlCl3），分析純（AR）。完全營養(yǎng)液的配方參照毛俊娟等改良的無土栽培液[8]。配方及濃度為：300μmol/L KH2PO4，900μmol/L KNO3，322μmol/L尿素，360μmol/L MgSO4·7H2O，600μmol/L Ca（NO3）2·4H2O，0.34μmol/L CuSO4·5H2O，1.3μmol/L ZnSO4·7H2O，4.3μmol/L MnSO4 ·H2O，4.0μmol/L Na2B4O7·10H2O，0.04μmol/L Na2MoO4·2H2O，3.4μmol/L Fe-EDTA。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用砂培法。將已經(jīng)萌發(fā)露白且生長勢(shì)相近的麻瘋樹種子播種于直徑為12.5cm×7.5cm的聚乙烯塑料圓盆內(nèi)洗凈的無機(jī)質(zhì)砂石中，每盆播種3株。然后用已經(jīng)配置好的含不同Al3+濃度的完全營養(yǎng)液澆灌麻瘋樹幼苗，保持濕潤狀態(tài)。每2d將在聚乙烯塑料盆中剩余的完全營養(yǎng)液倒出，重新加入新的完全營養(yǎng)液進(jìn)行鋁脅迫，置于室內(nèi)溫度25℃、自然光照下培養(yǎng)。鋁溶液濃度（AlCl3）分別為0、25、50、100、200、400μmol/L，pH值5.6，共6個(gè)處理，重復(fù)3次。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 麻瘋樹幼苗鮮重、根相對(duì)伸長率和莖相對(duì)伸長率 先測(cè)定Al3+處理前麻瘋樹種子的初根長，然后在系列鋁濃度處理3d、6d和9d后，再次測(cè)定各處理組麻瘋樹的根長和莖長。每個(gè)處理測(cè)5個(gè)根長和莖長取平均值，按照根相對(duì)伸長率和莖相對(duì)伸長率公式，求出各Al3+作用條件下的根和莖相對(duì)伸長率。培養(yǎng)21d后，將麻瘋樹從盆中取出，洗凈稱重，測(cè)定麻瘋樹幼苗鮮重，每個(gè)處理稱重9株麻瘋樹幼苗。

根和莖相對(duì)伸長率計(jì)算公式為：根相對(duì)伸長率（%）=鋁處理組大豆根伸長長度/對(duì)照組大豆根伸長長度×100;莖相對(duì)伸長率（%）=鋁處理組莖伸長長度/對(duì)照組莖伸長長度×100。

1.3.2 葉綠素含量 系列鋁濃度處理培養(yǎng)7d、14d、21d后，選取麻瘋樹幼苗葉片進(jìn)行葉綠素含量的測(cè)定，葉綠素含量的測(cè)定采用80%丙酮提取法，用mg·g-1·FW表示[9]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析 重復(fù)3次，根據(jù)3次所得數(shù)據(jù)計(jì)算平均值（Means）和標(biāo)準(zhǔn)偏差（STDEV），并用EXCEL2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用SPSS分析軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同Al3+濃度處理對(duì)麻瘋樹幼苗植株生物鮮重的影響 植物鮮重是植物生長是否良好的重要表征，通過測(cè)定植物整株鮮重可以了解植物是否受到Al3+的毒害及受傷害的程度等。從圖1可以看出，麻瘋樹幼苗脅迫21d后，不同鋁濃度脅迫與麻瘋樹生物鮮重的P值小于0.01，說明不同濃度鋁液的脅迫與麻瘋樹生物鮮重有著極顯著影響。在不同濃度脅迫相同時(shí)間內(nèi)，麻瘋樹幼苗的全株鮮重在0、25、50μmol/L Al3+脅迫下，麻瘋樹整株鮮重隨著脅迫的濃度增加而增加;在100、200、400μmol/L Al3+完全培養(yǎng)液脅迫下，麻瘋樹整株鮮重隨著鋁濃度的增加而減輕。

2.2 不同Al3+濃度處理對(duì)麻瘋樹幼苗根生長的影響 植株幼苗的根長是植物生長良好的外在表現(xiàn)。從圖2可看出，相同時(shí)間不同Al3+濃度梯度的的P值小于0.01，相同Al3+濃度不同時(shí)間脅迫的的P值小于0.01，表明Al3+濃度和時(shí)間對(duì)麻瘋樹幼苗根的生長均有著極顯著的影響。隨著脅迫的時(shí)間增加各Al3+濃度脅迫下幼苗的根都有著不同程度的伸長。但隨著脅迫時(shí)間的增加，與對(duì)照組比較，低Al3+濃度的實(shí)驗(yàn)組根的長度明顯要長，根的相對(duì)伸長率高;高Al3+濃度的試驗(yàn)組根長及根的伸長率較對(duì)照組短而低。

2.3 不同Al3+濃度處理對(duì)麻瘋樹幼苗莖生長的影響 由圖3可知，相同時(shí)間不同Al3+濃度梯度下的P值小于0.01，相同Al3+濃度不同時(shí)間脅迫的P值也小于0.01，表明Al3+濃度和時(shí)間對(duì)麻瘋樹幼苗莖的伸長均有著極顯著的影響，成負(fù)相關(guān)的關(guān)系。隨著脅迫的時(shí)間增加，各Al3+濃度脅迫下幼苗的莖都有著不同程度的伸長。但是隨著脅迫時(shí)間的增加，與CK相較，低濃度的Al3+脅迫下莖的長度明顯要長，莖的相對(duì)伸長率高;高濃度的Al3+脅迫下莖長及莖的伸長率較對(duì)照組短而低。

2.4 不同Al3+濃度處理對(duì)麻瘋樹幼苗葉綠素含量的影響 由圖4可知，相同時(shí)間不同Al3+濃度梯度下的P值小于0.01;相同Al3+濃度不同時(shí)間脅迫的P值為0.002589<0.01，表明脅迫的Al3+濃度和時(shí)間長短對(duì)麻瘋樹幼苗葉片的葉綠素a含量均有著極顯著的影響。隨著脅迫的Al3+濃度含量的增加，幼苗葉片中葉綠素a都出現(xiàn)了不同程度的降低。但是隨著脅迫時(shí)間的增加，與CK比較，相同Al3+濃度的試驗(yàn)組隨著外界脅迫時(shí)間的推移，低濃度的Al3+麻瘋樹幼苗葉綠素a的含量增多，高濃度的Al3+的含量減少。

由圖5可知，相同時(shí)間不同Al3+濃度梯度的P值小于0.01，相同Al3+濃度不同時(shí)間脅迫的P值也小于0.01，表明脅迫的Al3+濃度和時(shí)間長短對(duì)麻瘋樹幼苗葉片的葉綠素b含量均有著極顯著的影響。隨著脅迫的時(shí)間增加，各Al3+濃度脅迫下幼苗葉片中葉綠素b都有著不同程度的降低;隨著Al3+脅迫濃度的增加，與CK相較，幼苗葉片的葉綠素b含量都出現(xiàn)明顯降低。

3 討論與結(jié)論

從麻瘋樹幼苗生長的生物量可以看出，處在開始萌動(dòng)時(shí)的麻瘋樹幼苗大量吸收Al3+和Cl-，且隨著萌發(fā)進(jìn)程而增加，進(jìn)而受到滲透脅迫和離子毒害。麻瘋樹幼苗的根系伸長量、莖段伸長量及生物總量等，隨著Al3+濃度的增加，受毒害效果越明顯。一般來說，鹽分對(duì)種子萌發(fā)時(shí)期的傷害主要是從萌動(dòng)開始的，種子萌發(fā)初期是其抗?jié)B透脅迫能力逐漸消失的轉(zhuǎn)折期[10]。本研究結(jié)果與閆先喜等[11]的試驗(yàn)結(jié)果一致，即種子萌發(fā)過程中，只有在高濃度鹽脅迫下或較長時(shí)間的鹽分積累下，才會(huì)導(dǎo)致種子萌發(fā)受阻。

葉綠素是植物光合作用過程中吸收和傳遞光能的重要功能物質(zhì)，其含量的高低會(huì)直接影響植物光合作用的強(qiáng)弱[12]。據(jù)報(bào)道，鹽脅迫通過抑制葉綠素合成，并加速其分解，導(dǎo)致葉綠素含量下降。在本研究中，葉綠素a含量隨著Al3+濃度的增加呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)，其原因可能是Al3+濃度低于50μmol/L時(shí)，低濃度的鹽離子促進(jìn)植物的生長發(fā)育，反之高濃度對(duì)植物葉片造成毒害，破壞了植株葉片葉綠素a的產(chǎn)生;隨著鋁脅迫時(shí)間的延長，這種破壞程度趨于緩和，在第14天與第21天時(shí)，葉綠素a含量水平相近，說明麻瘋樹的抗逆性隨著脅迫時(shí)間的增加而加強(qiáng)，從而證明麻瘋樹對(duì)鋁毒具有較好的自我修復(fù)能力。然而，在Al3+濃度脅迫下，葉綠素b含量總體呈下降趨勢(shì)，但Al3+濃度低于50μmol/L時(shí)，葉綠素b含量下降不明顯，這與葉綠素a的下降趨勢(shì)相似。說明較低濃度對(duì)麻瘋樹葉片光合色素影響不明顯，較高濃度的Al3+處理對(duì)麻瘋樹的葉綠素含量有著極顯著的影響，表明麻瘋樹幼苗存在一定的自我修復(fù)能力。

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（責(zé)編：張宏民）