基本信息
- 项目名称：
- 水杨酸对废电池胁迫下小麦幼苗抗氧化酶活性及生理特性的影响
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 水杨酸(SA)是广泛存在于植物体内的酚类内源性植物激素和重要的信号分子，在植物对抗生物和非生物胁迫的防御反应中起关键作用。用不同浓度水杨酸处理对废电池胁迫下，小麦幼苗抗氧化酶及生理特性的影响。结果表明，废电池胁迫下，显示出一定的毒害效应；低浓度SA能缓解废电池对小麦幼苗的毒害作用，高浓度SA缓解作用降低。
- 详细介绍：
- 废电池中含有汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、镍(Ni)、锰(Mn)等重金属及酸、碱等电解质溶液，这些物质进入环境会严重污染环境，危害生物。据报道，废电池浸提液能明显抑制小麦种子萌发和幼苗的生长[1]。有关Hg、Cd、Pb、Ni、Mn等单一重金属对植物的毒害作用也有大量报道，废电池中的Hg、Cd、Pb不是植物生长所必需的元素，在这些重金属胁迫下，植物保护酶系统紊乱，膜脂过氧化作用加剧[2-4]，幼苗根系的生长受到抑制、染色体发生畸变[5-6]；光合作用和蒸腾作用及其他代谢过程受到干扰，最终降低植物的产量和品质[7]。Hg、Cd胁迫下的鱼腥草甚至出现细胞叶绿体、线粒体嵴突膨胀，膜破损，核膜破裂等现象[2]。尽管Ni和Mn是植物生长和发育必需的微量元素，作为代谢过程中酶的组成元素及活化剂参与植物的分解代谢过程[8]，但过量的Ni和Mn扰乱植物体内抗氧化系统和活性氧(Reactive Oxygens Species，ROS)的代谢平衡，从而导致氧化损伤，降低光合和呼吸速率，引起产量下降[9-11]。因此，如何缓解重金属对植物的毒害、解决废电池的污染问题越来越受到人们的关注。 水杨酸(SA)是广泛存在于植物体内的酚类内源性植物激素和重要的信号分子，在植物对抗生物[12]和非生物胁迫的防御反应中起关键作用[13]。植物受到不良环境胁迫时，SA通过H2O2介导的信号途径，激活NPR1,TGA和WRKY[14-15]等转录因子的活化与互作，诱导PR基因的表达及抗性相关酶的生成，并调节植物抗氧化系统活性，减轻不良因素对植物的伤害[11,16-17]。如，SA处理增强Cd胁迫下玉米抗氧化酶活性，提高抗性[18]；缓解Cd、Pb、Hg和Mn等重金属离子对植物的毒害效应[9,19-21]。但SA能否缓解废电池这种多种金属对植物的胁迫，还未有人报道。本文以小麦为材料，采用土培法，研究了不同浓度SA对废电池液处理下小麦幼苗抗氧化酶及生理特性的影响，旨在为缓解废电池污染造成的毒害和农业生态环境保护提供一定的理论依据，也为干旱地区污水乃至废水的合理利用提供有益的帮助。 用不同浓度水杨酸(SA)处理对废电池胁迫下，小麦幼苗抗氧化酶及生理特性的影响。结果表明，废电池胁迫下，超氧化物歧化酶(SOD)活性升高，过氧化物酶(POD)活性降低，光合色素、可溶性蛋白含量下降，脯氨酸和丙二醛(MDA)含量升高，电导率增大，膜稳定性降低，显示出一定的毒害效应；低浓度(≤50mg/L)的外源SA处理能够明显增强废电池胁迫下小麦叶片SOD、POD活性，改善多项指标，但随着SA浓度升高，SOD和POD酶活性逐渐降低。说明低浓度SA能通过刺激抗氧化酶活性，减轻氧化胁迫，缓解废电池对小麦幼苗的毒害作用。高浓度SA(≥50mg/L)缓解作用降低。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：废电池中含有多种重金属及酸、碱等电解质溶液，这些物质进入环境会严重污染环境，危害生物。为重金属污染的修复提供依据。 思路：实验以小麦为研究对象，通过查阅大量文献资料，并以科学的方法技术测定小麦的SOD、POD、MDA、可溶性蛋白、游离脯氨酸、光合色素和电导率等生理指标，采用科学的方法分析处理数据，进而得出不同浓度水杨酸对废电池胁迫下小麦幼苗抗氧化酶活性及生理特性的影响
科学性、先进性及独特之处
- 水杨酸(SA)是广泛存在于植物体内的酚类内源性植物激素和重要的信号分子，在植物对抗生物和非生物胁迫的防御反应中起关键作用。植物受到不良环境胁迫时，SA通过一定的途径，激活转录因子的活化与互作，诱导PR基因的表达及抗性相关酶的生成，并调节植物抗氧化系统活性，减轻不良因素对植物的伤害。如，SA处理增强Cd胁迫下玉米抗氧化酶活性，提高抗性，但SA能否缓解废电池这种多种金属对植物的胁迫，还未有人报道。
应用价值和现实意义
- 可以为缓解废电池污染造成的毒害和农业生态环境保护提供一定的理论依据，对研究水杨酸能提高植物抗性的领域提供参考，也为干旱地区污水乃至废水的合理利用提供有益的帮助。
学术论文摘要
- 采用不同浓度的水杨酸分别对废电池胁迫下的小麦种子及幼苗进行处理，研究水杨酸对废电池胁迫下小麦幼苗抗氧化酶活性及生理特性的影响。结果表明，与对照组相比，废电池浸出液处理下，超氧化物歧化酶(SOD)活性升高，过氧化物酶(POD)活性降低，光合色素、可溶性蛋白含量下降，脯氨酸和丙二醛(MDA)含量升高，电导率增大，膜稳定性降低，显示出一定的毒害效应。水杨酸处理能够明显增强废电池胁迫下小麦根系的活力，改善多项指标。废电池浸出液对小麦种子的萌发和幼苗的生长发育有抑制和毒害作用，一定浓度的水杨酸能够缓解废电池对小麦种子萌发及幼苗生长发育所造成的抑制和毒害作用。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 用不同浓度水杨酸处理对废电池胁迫下，小麦幼苗抗氧化酶及生理特性的影响。结果表明，废电池胁迫下，显示出一定的毒害效应；低浓度SA能缓解废电池对小麦幼苗的毒害作用，高浓度SA缓解作用降低。
参考文献
- [1] 姚锦秋，王云，齐广，等．废电池浸提液对小麦种子发芽影响的初步研究[J]．内蒙古民族大学学报:自然科学版，2007, 22(6) : 637-641． [2] 谷巍，施国新，巢建国，等．汞、镉、铜污染对鱼草细胞膜系统的毒害作用[J]．应用生态学报，2008, 19(5) : 1138-1143． [3] 刘周莉，何兴元，陈玮．镉胁迫对金银花生理生态特征的影响[J]．应用生态学报，2009, 20 (1) : 40- 44． [4] Reddy A M, Kumar S G, Jyothsnakumari G, et al．Lead induced changes in antioxidantmetabolism of horsegram(Macrot lom a uni lorum (Lam.)Verdc) andbengalgram(Cicer arietinum L.)[J]．Chemosphere, 2005, 60:97-104． [5] 何俊瑜，任艳芳，严玉萍，等．镉胁迫对水稻幼苗生长和根尖细胞分裂的影响[J]．土壤学报，2010，47(1) :138-144． [6] Kozhevnikova A D，Seregin I V，Bystrova E I，et a1．Effects of heavy metals and strontium on division of root cap cells and meristem structural organization[J]．Russian Journal of Plant Physiology，2007，54(2)：257- 266 [7] 孙光闻，朱祝军，方学智．不同镉水平对白菜生长及抗氧化酶活性的影响[J]．园艺学报，2004，3l (3) : 378-380． [8] Mukaopadhyay M J, Sharma A. Manganese in cell metabolism of higher plants[J]. The Botanical Review 1991, 57(2)： 117-149.
同类课题研究水平概述
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