镉胁迫对小麦形态发育及生理代谢的影响

重金属是威胁小麦(Triticum aestivum)生长的重要因素之一,其中镉毒性较大。为了探究重金属镉对小麦的毒害机理,本实验以具有不同耐镉性的中育10号、周麦18和洛麦23为实验材料,采用水培法,研究不同浓度镉溶液(Cd Cl_2·2.5H_2O)(0、10、20和40 mg/L)对3份小麦种子发育、生理响应和根细胞超微结构的影响。研究结果显示,镉溶液浓度为20 mg/L时,中育10号、周麦18和洛麦23的发芽率分别下降12%、20%和42%;当镉溶液浓度升至40 mg/L时,小麦根的生长受到强烈抑制,耐镉性较强品种中育10号的根长下降69%,耐镉性较弱品种洛麦23根长下降80%。对不同组织的相关生理生化指标检测显示,过氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、脯氨酸含量和胞间CO_2浓度均有不同程度增加,中育10号上升幅度高于洛麦23;根系活力、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均有不同程度降低。此外,利用透射电镜对根细胞的观察显示,在相同浓度镉胁迫下,耐镉性较强品种中育10号维持相对完整超微结构,对金属镉有良好的抗性和适应性。本研究从生长形态、生理代谢和细胞结构等方面,综合探讨了不同抗性小麦对镉的响应机理,对于小麦遗传育种具有一定的参考价值。