纳米氧化锌对不同植物幼苗生长及锌吸收和分布的影响

发布时间：2020-08-01 10:59

【摘要】：随着科技的发展,纳米技术的日益更新,纳米技术被广泛的应用在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。尤其是在农产品方面,有着显著地成效,但纳米科技毕竟还是二十世纪八十年代的才进入人们视野的,所以在其进入环境进而影响植物的生长的机理还不明确。本文主要通过用不同浓度ZnO NPs对玉米、绿豆、油菜、小白菜种子处理5天使其发芽来讨论锌对种子发芽以及幼苗的影响。再通过水培试验研究不同浓度ZnO NPs对玉米和绿豆这两种作物生长的影响。发芽试验的结果表明ZnO NPs对绿豆发芽率的影响并不显著,而对玉米、白菜、油菜种子的发芽率影响大致表现为浓度越高抑制作用越明显。绿豆的根长与芽长在ZnO NPs浓度为50 mg/L时达到最大值,且较空白分别增加了7.98%、6.31%,油菜的根长与芽长在ZnO NPs浓度为10 mg/L时达到最大值,且较空白分别增加了33.99%、28.89%.且当绿豆和油菜根长芽长达到最高后,随着锌处理浓度增加ZnO NPs对绿豆、油菜的根长和芽长开始出现较为显著的抑制作用。浓度越高,抑制作用越明显。玉米和白菜的根长与芽长在所有锌处理都表现出对根长和芽长的抑制作用且浓度越高作用越明显。过氧化物酶活性及超氧化物歧化酶活性则随着ZnO NPs浓度的增加而显著升高,说明植物在不适环境中生长时会通过提高体内酶活来抗逆。所有植物的锌含量均随着ZnO NPs浓度的增加而增加,但玉米锌含量与其他三种相比较少,说明玉米种子可能对锌敏感性较弱。水培试验的结果表明ZnO NPs处理对玉米和绿豆这两种作物的幼苗及根系都有抑制作用,并且从低浓度10 mg/L的ZnO NPs处理时就开始受到抑制,在第6周时玉米和绿豆鲜重分别最高抑制了74.91%、81.87%。绿豆在高浓度下尤为严重。并且在100 mg/L ZnO NPs处理下作物体内Zn的含量相比对照也有明显的增加,玉米和绿豆地上根部的锌含量在第6周的增加量都超过90%。通过扫描电子显微镜的观察,发现处理后的玉米和绿豆根尖结构不完整,出现断裂面积和大量空隙。在酶活以及锌含量方面,玉米和绿豆表现出的不同规律可能与植物根系发达情况有关,也与植物本身特性有关。分析结果表明,玉米根部暴露在ZnO NPs下时,迁移的主导方法可能是ZnO NPs通过破坏玉米根尖从而使玉米地上、根部锌含量显著增加,绿豆地上、根部锌含量的增加可能受多种因素共同影响牵制,比如抗氧化酶、ZnO NPs溶解Zn~(2+)的程度等。试验结果进一步说明绿豆比玉米有对ZnO NPs更强的耐受力和适应性。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：Q945;TB383.1
【图文】：

发芽率,绿豆,白菜,油菜

图 2-1 不同 Zn 处理对玉米、绿豆、白菜、油菜发芽率的影响Figure 2-1 Effects of Different Zn Treatments on Germination Rates of Corn ,Rreen Bean, ChineseCabbage and Rape在图 2-1 中从玉米发芽率情况看出，在第三天的时候玉米的发芽率趋于平稳，在所有的处理中，发芽率最高的是使用硫酸锌处理过的玉米，为 85%左右，跟对照发芽率70% 相比有较为明显的升高，说明一定浓度范围内的锌对玉米的发芽率有一定的促进作用。当锌浓度大于 50 mg/L 后，对玉米的发芽率反而有略微抑制。从绿豆发芽率情况看出，可以看出绿豆的发芽情况很好，各个处理的区别不大。在ZnO NPs 作用下的发芽率，与空白相比有细微的降低，但不明显，在硫酸锌的作用下，也并没有显著的变化，均为 90%～95%之间。这说明 ZnO NPs 对绿豆的发芽率影响不大。从白菜发芽率情况看出，白菜种子在第四天发芽率趋于平稳，与对照的 80 %发芽率相比，高浓度的 ZnO NPs 锌处理对白菜的发芽率有抑制作用，1000 mg/L 的 ZnO NPs对白菜的发芽率有抑制作用，仅为 40%左右。而硫酸锌处理与对照相比没有明显的变化。从油菜发芽率情况可以看出，在第三天的时候油菜的发芽率趋于平稳，在所有的处

油菜,绿豆,白菜,玉米

10 纳米氧化锌对不同植物幼苗生长及锌吸收和分布的影响理中，发芽率最低的是使用硫酸锌处理过的油菜，为 80% 左右，发芽率最高的是 1000mg/L 的 ZnO NPs 的处理，为 95%左右，说明硫酸锌对油菜的发芽率有抑制作用，而一定浓度的 ZnO NPs 对油菜的发芽有促进作用。整体来看同样处理对不同的种子的发芽率有着不同影响，高浓度的 ZnO NPs 在某些程度上可以延缓玉米和白菜的发芽时间，但在绿豆和油菜发芽率中却没有看到这种情况。植物发芽是植物生长的第一步，发芽的好坏也影响着植物的整个生命周期，整体来看高浓度的 ZnO NPs 处理对玉米、白菜、油菜的发芽有抑制作用。而所有施锌处理对绿豆发芽均没有影响，这可能是由于种皮表现出的选择性渗透性，通过限制纳米颗粒的进入来保护胚胎免受 ZnO NPs 的毒性，直到胚根出现并且与生长培养基中的纳米颗粒直接接触（Costa，Sharma 2016）。2.3.2 Zn 处理对不同作物发芽 5 天后根长和芽长

绿豆,抗氧化酶活性,玉米,白菜

图 2-3 不同 Zn 处理对玉米、绿豆、白菜、油菜发芽 5 天后抗氧化酶活性的影响Figure 2-3 Effects of different Zn treatments on the activities of antioxidant enzymes in corn, greenbean, cabbage and rapeseed after 5 days germination如图 2-3 所示，玉米的过氧化物酶活性（POD）随着 ZnO NPs 浓度的增加大致呈现出先降低后增加再降低的趋势，两个峰值分别在 10 mg/L 和 50 mg/L ZnO NPs 处理下。但所有的锌处理玉米发芽的POD值都较空白下降。而玉米的超氧化物歧化酶活性（SOD）大致呈现出先升高后降低的趋势，但所有的锌处理玉米 SOD 值都较空白高，在 ZnO NPs浓度为1000 mg/L时，有最小SOD活性值，较空白升高了10.42 %。硫酸锌处理与20 mg/LZnO NPs 处理相差不大。说明在玉米发芽中，锌处理能够降低玉米体内过氧化物酶活性，却升高其超氧化物歧化酶活性。随着 ZnO NPs 浓度的升高，绿豆的过氧化物酶活性（POD）在 100 mg/LZnO NPs处理下出现最低值，比空白低了 46.15 %，在 1000 mg/LZnO NPs 处理下出现最高值，比空白高 53.85 %。其余处理变化并不明显。随着 ZnO NPs 浓度的升高，绿豆超氧化物歧化酶活性（SOD）大致逐渐升高，在 ZnO NPs 浓度为 1000 时，有最大 SOD 值，较空白升高了 5 倍多。硫酸锌处理较 20 mg/L ZnO NPs 处理升高了 70.96 %。可以看出锌处理

【参考文献】