Response of peroxidase and catalase to acid rain stress during seed germination of rice, wheat, and rape

Seed germination of plants with various acid-resistance display different responses to acid rain. To understand the reason why such differences occur, the effects of simulated acid rain (pH 2.5–5.0) on the activities of peroxidase (POD) and catalase (CAT) during seed germination of rice (O. sativa), wheat (T. aestivum), and rape (B. chinensis var. oleifera) were investigated. Results indicated that the maximum change in activities of CAT and POD by acid rain treatment with different acidity and time in relation to the referent treatment without acid rain, was in the order: rice (28.8%, 31.7%) < wheat (34.7%, 48.3%) < rape (79.3%, 50.0%). The pH level for which the treatment with acid rain did not cause significant difference (p < 0.05) was in the order: rice (3.5).wheat (4.0).rape (5.0). Moreover, the change in activity of POD was higher than that of CAT, which showed that POD was more sensitive to acid rain stress than CAT. The difference in the ability of POD and CAT in removing free radicals was one reason why the germination indexes of these three species behaved differently. __________ Translated from Environmental Science, 2005, 26(6): 123–125 [译自: 环境科学]     

硅促进水稻种子萌发及缓解幼苗砷毒性的效应研究

通过As~(Ⅲ)胁迫下水稻种子的发芽试验和幼苗毒性试验,研究了外源硅对水稻种子发芽率、幼苗生长的影响及其缓解幼苗砷毒性的效应。外源硅的2种处理方式为种子萌发时添加外源硅(Si1)和采用硅处理液浸种(Si2)。结果表明,发芽时介质中As浓度达到10 mg·L~(-1)时显著抑制水稻种子萌发(P0.05),发芽率仅为80%,但是Si1和Si2处理下发芽率则提高到97%和100%,这说明外源硅可促进砷胁迫下水稻种子萌发;砷浓度≥5 mg·L~(-1)时,Si1和Si2处理均可提高水稻的相对幼苗高度和根耐性指数,提高幅度分别为6.00%~16.8%和57.9%~77.0%、7.10%~23.5%和54.2%~61.2%,并且降低了水稻幼苗砷含量,降低幅度分别为17.8%~21.4%和31.0%~49.1%。这说明外源硅处理可促进砷胁迫下水稻幼苗的生长;不同砷浓度处理与水稻芽长、根长及幼苗干重之间存在"S"型的剂量-效应关系,且外源硅显著提高了相应的EC50,缓解了砷对水稻幼苗生长的毒性。综上所述,砷胁迫下水稻种子萌发时添加外源硅或采用硅处理液浸种均可促进水稻种子萌发和幼苗生长,并降低了幼苗砷累积和缓解砷对水稻幼苗的毒性。     

生物炭对小麦种子萌发与幼苗生长的植物毒理效应

为明确生物炭对植物的毒性效应,以石英砂+生物炭水浸提液培养方法研究不同剂量生物炭对小麦种子萌发与幼苗生长的影响。结果表明:在不同剂量(0.0、10.0、20.0、40.0、80.0、160.0 g·kg~(-1))生物炭水浸提液处理下,虽然小麦发芽率较对照组无显著性变化(P0.05),但根、芽生长表现出低剂量促进高剂量抑制,且在160.0 g·kg~(-1)时抑制率最大,分别为18.11%和22.22%。在幼苗的生长期(11 d),高剂量生物炭对幼苗根生长的抑制作用增强,160.0 g·kg~(-1)处理下抑制率显著增加至55.59%(P0.05)。此外,当生物炭剂量较低时,小麦幼苗根、叶中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活力增加;随生物炭剂量的增加,3种抗氧化酶活力降低,丙二醛(MDA)含量升高,幼苗生长出现生理损伤,表现出明显植物毒性效应。     

底泥厌氧环境和光照对菹草萌发和幼苗生理的影响

通过向底泥中投加不同量的蔗糖使其发生厌氧反应以模拟不同程度的底泥厌氧环境，研究这种环境和光照强度对菹草石芽萌发和幼苗生理作用的影响。实验结果表明，底泥厌氧环境能显著降低菹草石芽的最终萌发率，且低光照会加剧这种趋势；尽管低光照不一定会提高最终的萌发率，但对提早石芽的萌发是有利的。在01%蔗糖投加处理中，幼苗的叶绿素和可溶性蛋白含量最高(平均为250和1928 mg/g FW)，其后随投加量的升高而降低，而游离氨基酸的含量却一直呈上升趋势，最高时达到024 mg/g FW ，但低光照却使它下降；可溶性糖含量基本不受底泥厌氧水平的影响，但随着光照减少而降低。随着厌氧水平的增加（从对照到05%蔗糖投加量），菹草的超氧物歧化酶(SOD)活性呈现上升趋势，但在10%蔗糖投加处理中活性降至最低；而过氧化物酶(POD)活性一直处于下降趋势。研究结论是：底泥厌氧对菹草石芽萌发影响显著，这种影响可能比低光照的限制作用还要重要。轻度的厌氧环境反而能促进菹草幼苗的生理代谢，但随厌氧水平的升高对碳氮平衡和其它生理活动产生不利影响。此外，底泥厌氧环境对菹草幼苗的抗氧化系统也有明显刺激作用。     

川牛膝种子保存技术初探

对川牛膝种子开展室温常规贮藏、室温湿沙贮藏、室温超干燥贮藏、4℃低温贮藏、冷冻贮藏等5种贮藏试验,结果表明：①室温湿沙贮藏是川牛膝种子短期保存的最优方法,能显著提高种子发芽率,其值较常规保存高14.5％;其次为4℃低温贮藏.②冷冻贮藏是川牛膝种子长期保存的最佳方法,保存3年后当其他保存方式的种子寿命几乎丧失时,其生活力及发芽率仍保持在较高水平,分别为60.3％和49.9％;其次为超干燥贮藏,种子生活力和发芽率分别为51.3％和41.2％.     

Cr~(6+)污染对白菜的生态毒理效应研究

试验采用水培方法研究了白菜种子和幼苗对铬离子的富集能力与耐受性,铬离子对白菜叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素浓度的影响。结果表明随Cr6+浓度梯度的变化,白菜种子萌发抑制率的差异不显著,而对白菜生长起到明显的抑制作用。随Cr6+浓度梯度的升高,Cr6+对叶绿素a和叶绿素b的抑制作用加剧,Cr6+对叶绿素a的抑制效果更明显。白菜根对铬离子的富集量大于茎,根的富集能力最强。铬离子影响白菜幼苗的正常生长,白菜对铬离子具有一定耐受性。     

乙酰甲胺磷和汞单一及复合污染对黄瓜发芽及幼苗生长的影响

有机磷农药和重金属是目前我国土壤中较常见的污染物。本文以黄瓜种子为供试作物,研究了重金属汞与农药乙酰甲胺磷单一污染及复合污染对其发芽率以及幼苗生长的毒害效应。结果表明,Hg2+与乙酰甲胺磷单一污染及复合污染对黄瓜种子的发芽率、芽长和根伸长的生态毒性敏感程度依次为:根伸长>芽长>发芽率,Hg2+与乙酰甲胺磷单一污染及复合污染对黄瓜幼苗的毒害效应均较明显。复合污染对黄瓜种子发芽指标和幼苗生长的抑制效应表现为协同作用,其结果是复合污染的整体生态毒性效应增强。研究结果为进一步研究农药和重金属复合污染的生态毒性提供基础资料。     

壳聚糖对小麦发芽及生根效应的研究

利用壳聚糖浸泡小麦种子,通过考察小麦的出芽率、发芽指数、活力指数、生根数量和根的长度等各项指标的变化,探讨壳聚糖对小麦发芽和生根生理效应的影响.结果表明,当pH值6.5、壳聚糖浓度为4-6mg/mL时能显著提高小麦种子活力,促进幼苗生长;当壳聚糖浓度低于8mg/mL时,小麦的出芽率、发芽指数、活力指数随壳聚糖处理浓度的增大而明显提高;当壳聚糖浓度为4mg/mL、浸泡时间为10h时,小麦种子生根效应最为明显.     

聚乙烯与磺胺二甲嘧啶复合胁迫对大豆种子萌发及幼苗生长生理特征的影响

土壤环境中微塑料吸附抗生素产生复合污染已不可避免,但二者复合胁迫下的植物生物效应尚不清楚.以大豆品种晋豆21号为试材,采用种子萌发试验和幼苗盆栽试验研究聚乙烯（PE）和磺胺二甲嘧啶（SMZ）不同单一及复合处理对大豆种子萌发、幼苗生长、光合参数、叶绿素荧光参数和氮代谢的影响.结果表明,单一PE处理对大豆种子萌发和幼苗生长生理的影响总体表现为"低促高抑"的规律,较低水平PE［10 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1）］处理对大豆种子萌发、幼苗生长、光合作用和氮代谢有促进作用,但较高水平PE［100 mg ·L^-1和200 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1）］的抑制作用显著;单一SMZ处理对大豆种子萌发和幼苗生长生理产生不同程度的抑制作用,且抑制程度随着SMZ处理水平的增加呈升高趋势.不同水平PE和SMZ复合处理下,较低水平PE的加入能够缓解单一SMZ处理对大豆的抑制作用,以10 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） PE+1 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） SMZ处理的综合缓解效果最佳,具体表现为较单一SMZ处理增加了大豆种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、株高、根长、地上部及根部鲜重、P_n、G_s、T_r、叶绿素含量、F_v/F_m、Φ_PSⅡ、ETR、qP和NR等氮代谢关键酶活性,降低了种子平均发芽时间、C_i、NPQ、NO₃^--N和NH₄⁺-N含量;而较高水平PE的加入增强了SMZ处理对大豆的抑制作用,且抑制程度随着SMZ处理水平的增加呈升高趋势,其中200 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） PE+50 mg ·L^-1（或mg ·kg^-1） SMZ处理的抑制程度最大.综上可知,低水平PE能够一定程度缓解单一SMZ胁迫对大豆种子和幼苗的抑制作用,而高水平PE的加入则与SMZ产生协同作用,加剧了单一胁迫处理的毒害效应.     

外源亚精胺对As5+胁迫下水稻种子萌发和As吸收积累的影响

农田As污染对农作物生长有毒害作用,导致农作物产量降低、品质下降.研究了外源添加亚精胺(Spd)对As~(5+)胁迫下水稻种子萌发和幼苗生长的影响.结果表明,外源添加Spd能够促进As~(5+)胁迫下水稻种子的萌发过程,提高种子的发芽势和发芽率,促进幼苗根系生长.添加Spd可以不同程度地提高As~(5+)胁迫下水稻幼苗和根系中的抗氧化酶系统过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,降低水稻幼芽和根系中的丙二醛(MDA)含量.当As~(5+)浓度为25μmol·L~(-1)时,添加500μmol·L~(-1)和1 000μmol·L~(-1) Spd使水稻根系中的MDA含量比对照处理分别降低12.3%和31.3%,水稻幼芽CAT活性分别提高105.1%和101.4%,水稻根系CAT活性分别提高29.9%和57.1%.添加Spd也影响水稻对As的吸收积累.当As~(5+)浓度为25μmol·L~(-1)时,添加500μmol·L~(-1)和1 000μmol·L~(-1) Spd导致水稻幼芽As含量与对照相比分别降低69.4%和75.1%,水稻根系As含量分别降低7.6%和24.4%.Spd可以有效地缓解As~(5+)对水稻的毒害作用.