急性ZnCl2染毒对小麦幼苗SOD活力影响

急性ZnCl2染毒对小麦幼苗SOD活力影响摘要：本实验以小麦幼苗为实验对象，从Zn2+毒性的氧化损伤出发，测定染不同浓度的ZnCl2（浓度依次为0、100mg/L、200mg/L、400mg/L、800mg/L和1600mg/L）后小麦幼苗茎叶组织中的SOD的活性变化，以此探索ZnCl2对小麦幼苗茎叶组织SOD酶活性的影响，为研究细胞分子水平毒性机制提供科学依据,并对ZnCl2影响SOD酶的活性的机制进行了简单分析。对本实验结果的简单分析表明，Zn2+浓度为100mg/L处理小麦幼苗后，SOD酶活力达到最大值，自此之后酶活力逐渐下降。充分展现了不同浓度的Zncl2对小麦幼苗SOD酶的活性影响的不同结果关键词：金属；ZnCl2；小麦幼苗；SOD活力前言工业污染、平常生活垃圾的不合理处置与金属矿山开采等,都会带来土壤重金属污染。土壤重金属容易被植物吸收,并在不同组织、器官中累积,对生物体产生毒性,影响植物体正常生长发育。锌(Zinc,Zn)作为植物正常生长发育必需的微量营养元素,是植物体内众多生理代谢过程相关酶的组成部分,并在稳定和保护生物膜免受氧化损伤、保证质膜完整性、稳定细胞膜透性等方面起着重要作用。然而,过高浓度的锌会对植物产生毒性,可能导致叶片萎黄、营养失衡和光合作用受抑制,从而延缓植物生长,甚至降低农产品产量[1]。超氧化物歧化酶（superoxidedismutase，SOD）是生物体内重要的抗氧化酶，广泛分布于各种生物体内，如动物，植物，微生物等。SOD具有特殊的生理活性，是生物体内清除自由基的首要物质。[2]SOD催化使对抗体有关的超氧阴离子变成双氧水，随后被双氧水分解，保护机体免受超氧阴离子的影响。1实验材料与方法1.1实验仪器天平离心机分光光度计恒温水浴锅冰浴微量移液器（50μL,100μL）研钵离心管一次性塑料管1.2实验试剂0.2mol/LPBS缓冲液超氧化物歧化酶（SOD）试剂盒（SOD试剂一、试剂二、试剂三、试剂四、显色剂）不同浓度ZnCl2溶液（0、100mg/l、200mg/l、400mg/l、800mg/l、1600mg/l)1.3实验材料小麦幼苗1.4试验方法1.4.1ZnCl2染毒处理实验及粗酶提取液的制备染种5～6小时,萌发40小时后，将露白的种子随机摆放于培养皿中（40粒左右/皿），生长4天后，分别用不同浓度的ZnCl2溶液处理24小时后取茎叶0.1g左右,按1:20加入预冷的PBS液2mg,冰浴研磨，放入离心管，8000rpm离心15min,上清液即为5%的粗酶提取液，用于SOD酶活性的测定。1.4.2总SOD酶活测定总SOD酶活测定按表进行样品测前稀释倍数取样量反应液总体积对照管测定管对照管＝μ活力总**50)/(ODODODgSOD注：最佳取样量摸索取1%粗酶液30μl、40μl、50μl、60μl时，计算ODODOD对照管测定管对照管的结果在0.5-0.55之间，即百分抑制率在15%-55%之间，此段曲线基本呈直线关系，然后去百分抑制率在48%-50%之间一管作为最贱取液量。若1%的取液量不符，则取2%粗酶提取液20μl、30μl、40μl、50μl，同上进行最佳取样量的选择。最后，最佳取样量摸索结果显示应取2%粗酶提取液40μl，于测定管中，同时对照管加40μl蒸馏水。2结果与分析2.1不同浓度ZnCl2溶液处理小麦幼苗48h后茎叶组织的总SOD活力ZnCl2溶液重复个数（总SOD活力）总SOD活力平均值±标准差12340mg/l4601.005214.506071.706071.705489.5250±717.14642100mg/l6462.446412.226212.226696.836495.9275±136.01117200mg/l5714.205714.206392.906852.666168.4900±557.13770400mg/l5873.936176.265960.316176.266046.6900±153.71434800mg/l5579.685579.686173.266113.905861.6300±326.468481600mg/l5359.375828.136265.625906.255839.8425±372.687292.2不同浓度ZnCl2溶液处理组之间小麦幼苗茎叶组织总SOD活力的显著性检验结果试剂测定管（4个）对照管SOD试剂一1ml1ml2%粗酶提取液0.03ml--蒸馏水--0.03mlSOD试剂二0.1ml0.1mlSOD试剂三0.1ml0.1mlSOD试剂四0.1ml0.1ml充分摇匀，置37℃，水浴40min显色剂2ml2ml混匀，室温放置10min,于波长550nm，1cm光径比色杯，蒸馏水调零，测定各管OD值。0mg/l100mg/l200mg/l400mg/l800mg/l100mg/l0.004*200mg/l0.039*0.296400mg/l0.0840.1570.694800mg/l0.2370.0520.3270.5511600mg/l0.2650.045*0.2950.5060.944说明：当P0.05时，差异不显著，P0.05时,差异显著，用“*”表示。P0.01时，差异极显著，用“**”表示。3结论与讨论3.1结论由表可知，当ZnCl2浓度为100mg/L与ZnCl2浓度200mg/L、400mg/L、800mg/L相比，SOD酶活的差异不显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响不明显。ZnCl2浓度为100mg/L与ZnCl2浓度1600mg/L相比，SOD酶活的差异显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响较明显。当ZnCl2浓度为200mg/L与ZnCl2浓度400mg/L、800mg/L、1600mg/L相比，SOD酶活的差异不显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响不明显。当ZnCl2浓度为400mg/L与ZnCl2浓度800mg/L、1600mg/L相比，SOD酶活的差异不显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响不明显。当ZnCl2浓度为800mg/L与ZnCl2浓度1600mg/L相比，SOD酶活的差异不显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响不明显。当ZnCl2浓度为100mg/L、200mg/L时，与对照组相比，SOD酶活的差异显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响较为明显。当ZnCl2浓度分别为400mg/L、800mg/L、1600mg/L时，SOD酶活的差异不显著，说明该浓度对小麦幼苗SOD酶活的影响不明显。3.2SOD酶活性在不同浓度下的均值图如下由图可知当ZnCl2浓度≤100mg/L时，SOD酶活性增加；当ZnCl2浓度大于100mg/L，SOD酶活性减小。3.3讨论根据实验可知小麦幼苗对SOD活性并不随锌浓度的增加而升高或降低，而呈现一定的波状起伏。[3]在较低浓度的Zn2+离子胁迫下，表现出一定的“应答”，即当锌离子浓度为0-100mg/L时，SOD酶活性有上升的趋势，当Zn2+浓度为大于100mg/L时，开始下降，是因为在金属离子的刺激下，抗氧化酶系统被调动起来，许多解毒、防御性的酶合成增加，活性增强，有的能诱导产生金属结合蛋白，从而降低重金属毒性。除此，蛋白质的增加还会增加细胞渗透浓度及功能蛋白的数量，有助于维持细胞的正常代谢活动。而较高的金属离子浓度下，小麦幼苗SOD活性的自身调节不能解决逆境带来的伤害，SOD酶活逐渐下降，因为植物对重金属的胁迫是有限度的，在高浓度重金属毒害下，细胞结构被破坏，功能丧失，因而蛋白质浓度降低。植物吸收过量Zn对生长发育产生毒害的原因之一是叶绿素合成受阻，叶片失绿，吲哚乙酸合成酶活性下降，使植物体内吲哚乙酸含量下降到次佳水平，并因此抑制生长。[4]Zn对基因表达的干扰作用远大于对其结构的破坏作用，这也可能是重金属致毒的重要机理。过量Zn2+可能使大量重金属离子进入植物体内而干扰离子间原有的平衡系统，造成正常离子的吸收、运输、渗透和调节等方面的障碍，从而使代谢过程紊乱。[5]也可能是较多量的单一重金属进入植物体以后，与某些酶蛋白的非活性基团结合并使其变性，或取代某些酶和蛋白质行使其功能时所必需的特定元素[6]。最后从经过处理的实验数据来看，通过检验发现数据的准确度与可信度都没有达到预期标准。主要原因可能与实验操作过程精度不高，以及实验室的环境温度、试剂、仪器等各因素都有关系。所以为了保证实验结果的精确性，应严格按照操作规程，操作时间进行，试剂也要按量按时加。此外，本实验是由多个小组合作完成，因此在实验精度方面也存在着许多不确定性因素。4参考文献[1]李小宁.锌胁迫对小麦种子萌发及幼苗生理生化特性的影响[D].甘肃：西北师范大学,2013.[2]李春喜,张志娟,张黛静,等.Cu2+、Zn2+胁迫对小麦幼根SOD活性及其基因表达的影响.中国农业科技导报，2011，1(4)：92—98.[3]朱雪梅，林立金，邵继荣，等．锌铬复合污染对水稻根系抗氧化酶活性的影响［Ｊ］．农业工程学报，2008，24(3):203-208.[4]张利红;李培军;李雪梅.镉胁迫对小麦幼苗生长及生理特性的影响.生态学杂志，2005，10(4)：458-460.[5]丁海东，万延慧，齐乃敏，等.镉和锌对番茄幼苗抗氧化酶活性的影响.仲恺农业技术学院学报.2004，7(2)：37—41.[6]RaoMKV,SrestyTVS.AntioxidativeparametersintheseedlingsofpigeonpeainresponstoZnandNistresses[J].Plantscience,2000,157:113-128.EffectofZnCl2toTheWheatSeedlingsSODVitalityCollegeoflifescienceBiologicalEngineeringlinxuexi20102316017(No.92Wuchengroad,Taiyuan)Abstract:MeasurethechangeofSODvitalityofwheatseedlingsafterinfectedbyZnCl2withdifferentconcentration（0mg/L、100mg/L、200mg/L、400mg/L、800mg/Land1600mg/L)todiscusstotheinfluenceofZnCl2onthevitalityofSODofwheatseedlingsstemandprovidethescientificbasisforthestudyofthecellandmolecularleveltoxicitymechanism.TakingthewheatseedlingsastheexperimentalobjectandstartingwithoxidativedamageofZn2+toxicity.ThissimpleanalysisofthetestresultsshowthattheZn2+concentrationof400mg/Lprocessingwheatseedlings,SODenzymeactivityreachedthemaximumvalue,sincethenenzymeactivitygraduallydecline.TofullydemonstratethedifferentconcentrationsofZncl2effectonSODactivityofwheatseedlingsofdifferentresults.