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Pb是目前全世界排放量最多的重金属,属有毒物质,影响植物的生长发育,危害人类健康,欧盟将其列入灰色元素禁止向环境中排放。锌属于营养元素,参与植物体内生长代谢,促进人体器官组织发育,是生物的必需元素。在同一生物系统中重金属Pb、Zn之间可能会发生交互作用。本实验选用我国主要粮食高产作物小麦为研究对象,研究了锌对小麦生理特性的影响,以及铅胁迫下加入锌后对小麦各个生理指标的影响,以探索锌在铅胁迫下植物生长过程中,是具有缓解还是加剧中毒作用。本文主要研究结果如下:1锌对小麦生理特性的影响1.1锌对小麦萌发和早期生长发育的影响当Zn2+为20mg/L、50mg/L时,促进小麦生长,当Zn2+≥100mg/L时,抑制小麦生长。与对照相比,20mg/L、50mg/L低浓度Zn2+处理提高了小麦萌发率、净光合速率,促进叶绿素合成以及生物量的积累。100mg/L时对小麦幼苗初期生长发育短期内有促进作用,但是随着培养时间加长,逐渐表现出抑制作用。从100mg/L Zn2+处理开始,小麦生长明显受到抑制,浓度越高,抑制效应越明显,表现为:萌发率显著降低、净光合速率下降、叶绿素合成受阻、生物量降低、丙二醛含量增加、细胞膜透性增大。1.2锌对小麦抗氧化酶活性的影响小麦叶片细胞内抗氧化酶(SOD、CAT、POD)的变化不一致,POD在Zn2+胁迫下被激活的程度最大,随着Zn2+浓度上升而升高;SOD、CAT在Zn2+低浓度下被激活,高浓度受抑制,但变化幅度较小,其中SOD在Zn2+浓度为50mg/L时活性达到最高,CAT活性在Zn2+浓度为400mg/L时最高。这说明在锌胁迫下小麦活性氧清除系统中,POD是关键的抗氧化酶,在小麦对锌的耐性中起重要作用。2锌对铅胁迫下小麦生理特性的影响2.1锌对铅胁迫下小麦早期生长发育的影响50mg/L、100mg/L、200mg/L、400mg/L Pb2+处理,与对照相比,增加了小麦的叶绿素含量和生物量,提高了净光合速率,以200mg/L为转折点,从200mg/L开始,叶绿素含量、净光合速率、生物量下降,但400mg/L处理仍高于对照。丙二醛含量和相对电导率随着Pb2+浓度升高呈上升趋势;加入Zn2+后,在Pb2+ 50mg/L条件下,促进了叶绿素的合成、提高了净光合速率和生物量,而在100mg/L≤Pb2+≤400mg/L时,Zn2+明显抑制了Pb2+对小麦生长的刺激作用,当Pb2+处于800mg/L、1200mg/L高浓度时,叶绿素合成、净光合速率、生物量显著下降,Zn2+与Pb2+协同抑制小麦的生长发育。在Pb2+低浓度下,加入Zn2+增加了丙二醛和相对电导率,但无显著影响,随着Pb2+浓度增大,差异逐渐显著。2.2锌对铅胁迫下小麦抗氧化酶活性的影响单铅处理下,SOD活性随着浓度升高呈现先上升后下降的现象,当50mg/L≤Pb2+≤400mg/L时,SOD活性均高于对照,在100mg/L时达到最大值,而在800mg/L、1200mg/L高浓度铅处理下,SOD活性急剧下降;POD和CAT活性随着铅浓度升高呈现持续上升的趋势。其中POD活性激活程度显著,CAT活性则呈缓慢上升趋势。加入Zn2+后,SOD活性随着铅浓度升高同样呈现先升高后下降的趋势,当50mg/L≤Pb2+≤200mg/L时,SOD活性高于对照,从400mg/L开始,活性逐渐下降,与单铅处理相比,锌的加入在总体上抑制了Pb2+胁迫下SOD的活性;加Zn2+后,POD活性随着铅浓度升高而增强,与单铅处理对比,锌的加入刺激了铅胁迫下过氧化物酶的活性,其中,在低浓度Pb2+条件下,小麦叶片中POD的活性增强效果明显,但随着Pb2+浓度升高,Zn2+的激活效应降低,但仍然高于单铅处理组的POD活性;Zn2+的加入使CAT活性随着Pb2+浓度的升高先升高后降低,与单Pb2+处理的变化趋势不一致:当Pb2+≤800mg/L时,除了400mg/L处理中CAT活性显著升高,其余叶片的CAT活性只是略微升高,而当Zn2+与1200mg/L高浓度Pb2+结合时,显著降低了CAT活性。与单铅相比,当Pb2+≤800mg/L时,施加锌使叶片的CAT活性略微升高,除了400mg/L,其余差异不明显。而1200mg/L铅处理加入锌后,与单铅处理相比,显著降低了CAT的活性。总之,添加锌抑制了铅胁迫下小麦SOD的活性,但增强了POD、CAT的活性。