GA_3对Cu胁迫下菠菜幼苗矿质元素吸收、细胞超微结构的调控效应及其耐Cu机理研究

为探究菠菜幼苗的耐Cu机理及赤霉素(GA_3)对Cu胁迫下菠菜幼苗耐Cu机理的调控效应,比较了正常生长、Cu胁迫以及Cu与GA_3复合作用(700 mg·kg~(-1) Cu+0、3、5、10、20、40、60、80 mg·L~(-1) GA_3)3种条件下,菠菜幼苗生长量、氧化应激反应、脯氨酸和可溶性蛋白含量、Cu2+积累、矿质元素吸收以及细胞超微结构等指标的变化。结果显示,与正常生长相比(C1),700 mg·kg~(-1) Cu胁迫下(C2处理),幼苗叶部、根部的Cu含量显著增加(P0.05),总鲜重和总干重分别下降了31.9%、40.9%,丙二醛(MDA)、O_2~-和H_2O_2含量增至对照的0.12、1.48、0.69倍,Ca、Mg含量减少,细胞器肿胀,核膜、核仁消失,而脯氨酸和可溶性蛋白含量分别增加了55.4%、17.3%,N、P、K、Fe、Zn含量也有增加趋势,表明该植物具有较强的耐Cu性。与Cu胁迫相比(C2处理),喷施低于5mg·L~(-1)的GA_3时(T1、T2处理),幼苗的叶部Cu含量显著下降(P0.05),根部Cu含量显著增加(P0.05),O_2~-和H_2O_2含量显著减少(P0.05),可溶性蛋白含量和植物生长量也显著增加(P0.05);叶部N、K、Ca、Mg的含量平均增加了3.4%、84.4%、90.7%和130%,Zn含量平均减少了23.8%,根部P、K、Ca、Mg、Zn含量平均增加了46.4%、92.3%、17.8%、98.2%和39.9%,Fe含量平均减少了19.5%;叶部细胞内叶绿体肿胀现象基本消失,基粒片层堆叠紧密,均匀分布在叶绿体内部,液泡面积缩小,线粒体清晰可见。继续增加GA_3浓度时,菠菜幼苗叶部Cu含量降幅减少、根部Cu含量增幅减少,氧化应激反应加剧,可溶性蛋白和矿质元素含量减少,生物量降低,叶肉细胞内叶绿体、线粒体、细胞核数量减少,结构模糊不清。综上所述,低于5 mg·L~(-1) GA_3能有效缓解Cu胁迫对菠菜幼苗的毒害作用,超过此浓度会导致Cu胁迫伤害加重。研究结果可为Cu污染地区蔬菜栽培管理和重金属耐性品种筛选提供试验依据。