重金属污染以其难修复和危害大而成为现代环境问题的重点,重金属铜污染就是其中之一。铜是一种高等植物生长发育过程中必需的重要微量营养元素,是许多胞内酶所必需的组分或辅酶,它参与很多生理代谢过程,对作物的发育、品质、产量等有重要的影响。但近年来农业生产上含铜杀菌剂的大量使用及工业污染的增加,致使环境中铜含量急剧增加。过量的铜易造成植物中毒,引起农作物减产,导致农产品品质下降;同时也可通过食物进入人体,危害人类的身体健康。本文以小麦为材料,研究不同浓度Cu2+对小麦种子萌发和幼苗生长的影响及机理;利用小麦胚芽鞘结构简单、反应敏感的特点,探索建立小麦胚芽鞘快速检测铜离子毒害模式,并利用此模式研究了铜离子胁迫对细胞伸长抑制作用的机理。本文主要研究结果如下:1.随着Cu2+浓度的升高,小麦萌发率受到抑制,50%的抑制浓度为500μmol/L(相当于半致死浓度),完全抑制浓度为10 mmol/L。对小麦根、芽生长来看,低浓度处理影响不大,高浓度处理(>100μmol/L )抑制明显,且表现抑制效应为:根>芽。2.随着Cu2+浓度的升高,小麦幼苗的叶绿素含量降低,从而抑制了小麦幼苗的光合作用,影响了幼苗的进一步生长和发育。在幼苗期,小麦根系的长度和数量在随Cu2+浓度的升高而被抑制的同时,其根系活力反而增加,可见植物在逆境中有一定的适应能力。3.随着Cu2+浓度的升高,一定时期内小麦幼苗叶片中的过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)活性升高,丙二醛(MDA)含量增加,说明幼苗初期高浓度Cu2+引起了细胞活性氧的增加,从而刺激了保护酶系统,使保护酶活性增加,但并没有完全清除活性氧,相反细胞活性氧的增加,引起了膜脂的过氧化,产生了大量的MDA,从而破坏了膜系统。通过测定叶片的电导率发现,随Cu2+浓度的升高,膜透性大大增加,也证明了这一点。4.小麦胚芽鞘结构简单,容易获得一致的材料,是研究植物伸长生长的好材料。本实验利用它来快速测定重金属铜离子的毒害作用取得了很好的效果。发现,随浓度的增加,胚芽鞘的伸长是先少有促进,而后明显抑制,且其作用时间24、48、72小时的规律一致;进一步研究发现用0.5cm的胚芽鞘和1cm的胚芽鞘规律一致,但0.5cm的效果更明显,其取材时间更短,所以,建议用0.5cm的胚芽鞘处理24小时即可。5.小麦胚芽鞘的生长只表现为细胞的伸长,原理为生长素作用的结果,外加生长素,发现生长素缓解了重金属铜对胚芽鞘伸长作用的抑制,而在高浓度时,由于毒害太大,所以无效。由此可见,重金属铜对植物生长的抑制作用,可能主要是通过增加了吲哚乙酸氧化酶活性而降低了生长素的含量所致。