不同浓度Fe^(2+)与Zn^(2+)对羊草幼苗生长和生理特性的影响

摘要

以羊草幼苗为研究对象,通过调整全营养培养基(CK,0.05 mmol/L Fe^(2+)、0.015 mmol/L Zn^(2+))中铁或者锌含量设置0、10倍、20倍Fe^(2+)(Zn^(2+))浓度处理Fe_(0)(Zn_(0))、Fe_(10)(Zn_(10))、Fe_(20)(Zn_(20)),以及在高铁培养基中单独添加0.15 mmol/L Zn^(2+)或同时添加10 mmol/L Ca^(2+)、5 mmol/L Mg^(2+)、20 mmol/L K^(+)处理,测定培养6 d后幼苗生长指标和矿质元素含量、以及高铁(Fe_(20))处理下幼苗根中抗氧化指标和相关基因表达量,探究不同浓度Fe^(2+)、Zn^(2+)对羊草幼苗生长、矿质元素吸收积累及抗氧化指标、基因表达的影响。结果表明:(1)缺锌(Zn0)显著抑制羊草幼苗鲜重的增加和Zn元素的积累,但促进Fe、Mg元素的积累;高浓度锌(Zn_(10)、Zn_(20))显著促进幼苗叶片生长和Zn元素的积累;缺铁(Fe0)显著抑制幼苗的根长、鲜重和Fe元素的积累,促进Mg、Zn元素的积累;高浓度铁(Fe_(10)、Fe_(20))显著抑制羊草幼苗根叶生长、根毛发育和Ca、Zn、Mg、K元素的积累。(2)增加Zn^(2+)和Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)浓度无法恢复高铁胁迫对幼苗生长的抑制作用。(3)高浓度铁(Fe_(20))处理羊草幼苗48 h后,根部过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶活性和丙二醛、抗坏血酸、还原型谷胱甘肽含量显著升高;烟酰胺合成酶基因、过氧化物酶基因表达量显著下调,植物类萌发素蛋白基因表达量显著上调。研究发现,羊草幼苗生长发育和矿质元素积累对环境中Zn^(2+)浓度变化不敏感,却受到环境中高浓度Fe^(2+)的显著抑制,并造成严重的氧化胁迫伤害,这种伤害无法在添加Zn^(2+)或同时添加Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)的条件下恢复。