硒对铅、汞胁迫下大豆生长影响的研究

摘要:采用砂基培养法,研究硒对铅、汞胁迫下大豆生长的影响。对大豆幼苗的株高、结瘤率、植株根系所在沙质培养基pH、叶片干重、叶绿素、叶片丙二醛含量、叶片脯氨酸(Pro)含量、叶片光合效率植株叶片相对电导率以及保护酶POD活性的影响。结果表明,铅、汞胁迫下大豆植株矮化,重金属毒害使叶片失绿,干重降低,叶片 MDA 含量增加,POD 活性增强,硒可减轻铅和汞对于大豆的毒害,表现为: 
本试验以大豆为材料, 通过砂基培养, 旨在探讨硒对铅和汞胁迫下大豆生长和生理特性的影响, 以探讨硒能否抑制或缓解铅和汞对大豆的毒害。
关键词:硒 重金属 胁迫 生长影响
英文摘要:
英文关键词:selenium, heavy metal pollution, stress, soybean
 
1.前言:
大豆起源于中国,在中国栽培并用作食物及药物已有5000年的历史。大豆呈椭球形、球形,颜色有黄色、淡绿色、黑色等,故又有黄豆、青豆、黑豆之称。大豆营养丰富,含多种营养成分和生物活性成分,大豆含蛋白质约40%、脂肪20%、碳水化合物20%、粗纤维5%,并含多种矿物质和纤维素,营养价值很高。近些年来,人们发现大豆中有多种具有保健功能的成分,如大豆多肽,大豆低聚糖,大豆膳食纤维及大豆磷脂等,这些成分具有延年益寿、延缓衰老、降血压、降血脂、抗癌等功能。目前,已从传统的豆制品(豆腐、腐乳、豆浆)生产到工业化的豆制品生产,如大豆油,豆奶,大豆组织蛋白及大豆异黄酮,大豆卵磷脂等大豆保健品。
硒是广泛存在于自然界中的一种元素,它是人体内不可缺少的微量元素,缺硒是人体克山病、大骨节病的主要原因,会导致人及动物免疫功能下降,加重心脑血管病、糖尿病、癌症、克山病和镉中毒。[1] 重金属污染是当今极受人们重视的环境污染问题之一。[2] 铅(Pb)在环境中普遍存在,随着都市化、现代化进程的加快,铅已经成为我们生活中**常见的化学污染物。铅的多亲和性和蓄积性使得它进入人体后可引起人体许多器官的功能紊乱,包括神经、造血、消化系统及肾脏,同时还损害人体的免疫系统,使机体抵抗力下降。[3] 汞(Hg)是一种广泛分布于环境中的剧毒重金属,[4] 是一种高毒性重金属元素,但是由于其特殊的物理化学性质,在工业上又有着多种重要用途而被大量生产和使用,给环境带来了严重的影响。汞在环境中主要以单质汞(Hg)、无机汞(Hg+、Hg+2盐及其配合物)和有机汞(烷基汞、苯基汞)的形态存在。各种形态在自然环境中可以发生多种生物转化和化学转化,并通过食物链富集,对人类和动物造成极大的危害。[5]而近些年的研究发现,硒具有促进植物新陈代谢和植物对环境胁迫的抗性,并具有拮抗重金属的作用,[6]人们发现硒有拮抗铅毒性的作用:一方面硒是体内抗氧化系统的重要组成成分,能明显改善铅中毒诱发的脂质过氧化反应,减轻铅的危害;另一方面硒与金属有很强的亲和力,可在体内与铅结合形成金属硒蛋白复合物,从而可降低铅的毒性作用。[3] 随着工农业的发展,我国土壤环境质量发生了极大变化,土壤污染日益严重,目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积近2000万hm2,约占总耕地面积的20 %,除耕地污染外,我国的工矿区、城市也存在土壤(或土地)污染问题。因此,结合目前开展的全国**土壤污染普查以及国外**新研究成果,制定有效的土壤环境标准体系,对于预防和治理土壤污染,改善土壤质量尤为重要。
在现行《食用农产品产地环境质量评价标准》中,土壤中的总铅定为≤80mg/kg,土壤中汞定为1.0mg/kg(pH>7.5).近年来 ,美国、英国、澳大利亚等国在研究铅在土壤中的允许含量时,不采用通常的以食物铅的卫生标准作为依据,而是以铅对儿童的毒害、剂量 ——效应关系及血铅与土铅的关系作为制定土壤环境标准的基础。研究表明 ,当土壤铅含量大于100mg/kg 时 ,儿童血铅含量则大于15μg/100mL,这对儿健康产生了不良的影响,因此我国环境土壤标准中制定的铅临界值远远偏高 ,难以保障儿童的健康发展。重金属通过食物链进入人体。对重金属毒害首当其冲的是植物。研究表明,适量的硒添加可以缓解重金属对植物的毒害,所以研究硒对铅、汞胁迫下大豆的生长影响是很有必要的。本实验通过测定在硒元素作用下,大豆在重金属铅、汞胁迫下其结瘤率、株高、叶片干重(鲜重)、叶绿素含量、脯氨酸含量、叶片丙二醛含量、光合效率以及过氧化物酶(POD)活性的变化,探究硒元素对铅、汞胁迫下大豆生长的影响。从而探讨重金属与植物的逆境生理关系。
2.材料与方法
2.1实验材料及处理
   本实验采用大豆为研究对象。选取饱满种子消毒,25℃浸种24h催芽2天,移栽于处理过的粗砂培养基内,分为空白组、A组、B组、C组及H组,各组处理见表1
表1 实验各组处理

用Hoagland培养液每2天浇灌一次,每次5mL.每2天滴加重金属铅和汞,各5mL.
2.2营养液及处理液的配制
表2 Hoagland营养液系列成分(1000mL)

  药品 剂量 配制量(mL) 贮存液 用量(mL)
大量元素 KNO3
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