稀土对胡麻的生物学效应研究.pdf

第 2 4卷 第 1期 2 0 0 3年 2月 稀 土 Chi n e s e Ra r e Ea r t h s Vo1 ．2 4， No． 1 Fe b r ua r y 2 0 0 3 稀土 对胡麻 的生 物学效 应研究 斯琴 巴特 尔 ， 乌 宁 内蒙古师 范大 学 生物 系 ， 内蒙古呼和浩特O l 0 0 2 2 摘要 稀土 对 胡麻 种 子萌 发 过程 中 脂肪 的分 解 、 游 离脂 肪 酸转 变 成糖 以 及 胡麻 幼 苗根 系 活 力 、 根 系对 K 的 吸 收和 叶片 叶绿 素合 成均 有促 进作 用 。 关键 词 稀 土 ； 胡 麻 ； 生 物学 活性 中图分 类号 Q9 4 6 ． 9 1 文 献标 识码 A 文章 编号 1 0 0 4 0 2 7 7 2 0 0 3 0 1 0 0 3 3 0 4 经过 多年 的联合攻 关研 究证 明， 稀土对众 多农 作物 有增产效 应 ， 对环 境无 污染 ， 对人体 无 害 ， 用量 少 ， 经济效 益高 [ 1 ] 。 胡麻 用硝酸混合稀土处理后产量 增加 引， 含油量提高 Ⅲ。而产量 的形 成和 品质 的提 高是作物各种生理 生化 反应的综合表现 。稀土元素 生理 作用机制 的深入 探讨 ， 对 最终将 稀土元 素这种 生物 活性 金属 元素调 节剂安 全 、 有效 地应 用于农业 是很必要的 。本文从 不同角度探讨 了稀土对胡麻 的 生物学效应 。 1 实验 1 ． 1 在胡麻种 子萌 发过 程 中可 溶性 糖和 游离脂肪 酸含量的测 定 本 实 验 材 料 胡麻 L i n u m u s i t a t i s s i mu m L． 为 内亚 3号 ， 籽种 由内蒙 古农业 大学提供 。 稀土为硝酸 混合 稀土 含氧化 稀土 3 8 ， 由河南商丘 稀土微肥 示范厂生产 。 将 胡麻种子分别用 3 0 0 mg ／ L稀土溶液 和蒸馏水浸种 处理 1 2 h后 ， 在 2 5 ℃恒温箱 中砂基 暗 培养 ， 从萌发 第 3天 开始 分别用 蒽酮 比色 法和滴定 法测定其可溶性糖含量和 游离脂肪酸含量 。每项测 定重复 1 0次 ， 连续测 9天 。 1 ． 2 胡麻根系 K 含量 的测定 取 6份 胡 麻 种 子 分 别 用 0 ． 1 、 1 ． 0 、 1 0 、 5 0 、 1 O O mg ／ L稀土溶液 和蒸馏 水浸种 处理 1 2 h， 在室温 、 自然光 照 下砂基 培 养 7天 ， 取 出转 入 含 1 0 0 t ．t g ／ mL K 的 0 ． 1 mo l ／ L Tr i s HC 1缓 冲液 p H6 ． 8 中 ， 震 荡培养 1 2 h后用 l mo l ／ L HNO。 提取并 用火焰 光度 法测根 系 K 含量 。另取 6份未经稀土处理 的 7 d龄 胡麻幼 苗根系 ， 转入分别 含有 0 ． 0 、 0 ． 1 、 1 ． 0 、 1 0 、 5 0 、 1 0 0 mg ／ L硝 酸 混 合 稀 土 的 Tr i s HC 1缓 冲液 含 1 0 0 t． t g ／ mL K 中 ， 震 荡培养 1 2 h后 ， 用同样方法 测 根系 K 含量 。 1 ． 3 胡麻叶绿素含量和根 系活力的测定 在胡麻 种子上 加少量蒸馏 水 吸湿后每克种子分 别拌入 1 、 1 0 、 2 0 、 3 0 mg硝 酸混 合稀 土 ， 播于 温室 苗 床里 ， 出苗第 2周开 始用 Ar n o n法和 a 一萘胺 法分 别测定 叶绿素含量 和根系活力 ， 连续 测 3周 。 2 结果 与分 析 2 ． 1 稀土对胡麻种子萌发过 程中物质转化的影响 研 究表 明 ， 经 稀土处理 后 胡麻种 子发 芽时 间提 早 ， 发芽整齐度增加 ， 种子发芽指 数 明显提高 。胡 麻 种子主要贮藏物 为脂 肪 ， 达种子 干重 的 3 8 ％。在 种子萌发期 间， 脂肪分解产生大 量游离脂肪酸 ， 并进 一 步转化成 可溶性 糖而被利用 。在胡麻种子 萌发过 程 中游离脂 肪酸含量变 化如 图 1。 从 图 1可见 ， 在 胡 麻种子 萌发 初期 ， 游离脂肪 酸含量很 少 ， 随着 种子的 进一 步萌发 游离脂 肪 酸含 量逐渐 增加 ， 到 第 9天 时 收稿 E t 期 2 0 0 1 0 8 2 7 基金 项 目 内蒙古 自然 科学 基金 项 目 作者 简介 斯琴 巴特 尔 1 9 5 8 一 ， 男 ， 蒙 古族 ， 内蒙古 镶黄 旗人 ， 副 教授 ， 主要从 事植物 抗性 生理 学 研究 。 3 4 稀 土 第 2 4卷 游离脂肪酸含 量达 到高峰 ， 然后逐渐下 降。开 始时 ， 用稀土处理 种子游离 脂 肪酸 含量均 高于对 照 ， 提 高 幅度在 4 ． 0 ～2 1 ． 4 之 间 ， 达 到 最 高 峰后 迅速 下 降 ， 到第 l 1天和 第 1 2天时 ， 反而 比对照 低 4 ． 3 和 8 ． 1 。 为了更科学地反映处理与 对照之 间的差异程 度 ， 对差异较大 的第 8天的数据进行方差分析 ， 结果 t 一2 ． 9 5 0 n l O ， 由于 t 0 ． 0 5 2 ． 2 2 8 ， I t I t 。 ． 。 5 ， 二 者差异显著 。 从表 1可见 ， 在萌发初期 ， 胡麻种子可溶性糖含 量较低 ， 以后逐渐 增高 ， 到 第 5天时达到最高峰 。从 第 6天开始可溶性糖含 量又逐渐 减少 。经 稀土处理 种子 的可溶性糖 含量 始终高 于对 照组 ， 最高 差异达 到 1 4 ． 6 ％ 第 4天 。 对 处理 组与对照组数据进行方 差分析 ， 也达到 了显著差异 。 由于游离脂肪酸转化成 可溶性糖 ， 并被 种子 呼 吸利用 或在胚 部转化成 新 的 结构物 质 ， 同时脂肪 酸通过 乙醛 酸循 环转化成 糖 的 过 程还 受产 物 的反馈 调 节[ 6 等 缘故 ， 在 种子 内不大 量积累 因此 ， 可溶性糖含 量高峰期 的出现要 比游离 脂肪酸含量高峰期 出现的时 间要早 。这 一结果与油 菜种子 及在 亚麻种子 萌发过 程 中的物质转化形 式基本相 同。 从 实验结果可 以看到 ， 稀土对胡麻种子 萌发过程 中脂肪 的分解 以及游离脂肪酸 的进一步转 化成可溶性糖等 一系列物质转化过程 中有 明显 的促 进作用 。表 明稀 土对脂 肪酶活性 有促进作用 。洪法 水等 的实验结果 也证 明 ， 稀 土元素 C e 抖对 水稻种 子萌发过程 中脂肪酶 活性 有促进作用 。但在脂肪酸 转化成 糖的过 程 中， 稀土 在哪些 环节 中起作 用有待 进 一 步 探 讨 。 占 缸 搿 盆 篷 傲 捷 图 1 游 离脂 肪酸 含 量变 化 Fi g．1 Change of f re e f a t t y ac i d c o nt e nt 表 1 稀土 对 胡麻 种子 萌 发过 程 中可 溶性 糖 含量 的影 响 Tabl e 1 Ef f e c t of r ar e e a rt h on s ol ubl e s uga r c ont e nt dur i n g l i num u s i t at i s s i m u m L．s e e d ge r m i nat i on **差异达极 显著 水平 ； *差 异达显 著水 平 2 ． 2 稀 土对胡麻幼苗根系吸收 K 的影响 稀 土浸种处理对 胡麻幼 苗根 系 K 吸收 的影响 如表 2 。从表 2可知 ， 用不同浓度稀土浸种处理对胡 麻幼苗根 系 K 吸收有促进作用 。 提高幅度在 1 ． 0 ～ 1 2 ． 7 之间。 当稀土溶 液浓度分别为 0 ． 1 mg ／ L和 5 0 mg ／ L 时与对 照达 显著 差异 ， 当稀土 溶液 浓 度为 l O mg ／ L 时与对 照达 到极显著 差异 。为更直 观地说 明稀土 对胡 麻幼 苗根 系 K 吸 收 的影 响 ， 我们 在未 经 稀土处理 的胡 麻根 系吸收介 质 中直接 加入稀土 ， 探讨 了对 K 吸收 的影 响 表 2 。结 果表 明， 根系介 质 中直接 加入 稀土对胡麻 幼苗根 系 K 吸收 也有促 进作用 ， 增 加幅度 在 1 ． 0 ～9 ． 0 之间 。当稀土溶 液浓度 为 5 0 mg ／ L时 ， 根系 K 吸收量与对照达到显 著差异 。有关稀土元素对植物 无机营养物吸收影响 的报道较多 。 有的认 为 ， 稀土元 素对植物无机营养物 吸 收 有 促 进 作 用[ 1 0 ] ， 而 有 的 认 为 则 有 抑 制 作 用[ 1 ] 。出现这种不 同结果 ， 可能与植物材料 、 稀土 使用浓度 、 实验方法 的不同等 因素有关 。 表 2 稀土对胡麻幼苗根系 K 吸收的影响 Tab l e 2 Ef f ec t of r ar e e ar t h on K a bs o rpt i on of l i num u s i t at i s s i mum L． s e edi ng r oot s ys t e m **差异达极 显著水 平 I *差 异达显 著水平 第 1期 斯 琴 巴特 尔等 稀 土对 胡麻 的 生物学 效 应研 究 3 5 2 ． 3 稀土对胡麻叶 绿素含量 的影响 叶绿素 是光合 作 用的 主要 色素 ， 叶绿 素含量 的 变化 在一定程度上反 映植物光合 能力 。低剂 量稀土 拌种 处 理 使 胡 麻 叶 绿 素 含 量 增 加 表 3 。其 中， l mg ／ g稀 土拌 种处理 增 幅最大 ， 为 1 4 ． 1 。到第 3 周 ， 幼 苗叶绿 素含量普遍下 降 。 这与幼 苗生长速 度加 快有 关 。 但经稀 土处理 幼苗叶绿素含 量都高于对照 。 到第 4周 叶绿素 总含量 都提高 了， 但经 稀土 处理幼 苗叶绿素含量普遍低 于对照组 。 表 明 ， 稀土处理组生 长稀释度大于对 照组 。从 c h l a ／ b 比值看 ， 在稀土作 用下 c h l b增幅大于 c h l a 。 这些 结果与陈为钧n 在烟 草上及刘世 名口 在小球藻上所得 结果是一致的 。 表 3 稀 土 处理 对胡 麻幼苗 叶绿 素含 量 t g ／ g 的 影响 Ta b l e 3 Ef f e c t o f r a r e e a r t h o n c h l o r o p h y l l c o n t e n t u g ／ go f l i n u m u s i t a t i s s i mu m L． s e e d i n g 2 ． 4稀土对胡麻幼苗根 系活力的影响 根 系活 力是根 系对 底物 的氧化 能力 的总反映 ， 与根 系对营 养物质的吸收 、运输 以及氧化和分解等 功能密切相关 。稀土拌种处理对 胡麻幼苗根系活力 的影响如表 4 。 从实验结果 可以看到 ， 当稀土拌种剂 量低于 1 0 mg ／ g时对根 系活力产生促进 作用 ，而高 于 l O mg ／ g时产生 了抑制 作用 。表现 出了低剂量促 进 、高剂量抑制的浓度效 应 。在整个测定过程 中根 系活力开始低 ，以后提高 ，再 下降 ，与地上部分的 变化基本一致 。谢 晓梅等 D s ] 研究表 明，在大豆根系 中 8 7 的 L a 抖分布 在细胞壁 中。Na g a h a s h i n 研 究 证 明，L a 抖是不能通过细 胞质膜而进入细胞的 。细 胞功能集 中体现在 膜功 能上 。杨频等 D T ] 实验证 明 ， L a 抖与细胞膜 的结合改变 了膜 电位和膜 电阻 ，改变 了膜的渗透性 。因此 ，尽管稀 土元素不能进入细胞 内，但通过改变膜特性完 全可以调节细胞的生理活 动 。另外 ，Do n a l d L Gi l l [ 1 发现 ，当培养介质含有 2 mo l ／ L L a 抖时 ， 进 入细胞 内 C a 抖就减少一半 。而 C a 抖是大家公认 的胞 内第二信息物 。 胞质 内 C a 抖浓 度 的微小 变化 足 以 引起 细胞 内一 系列 生理 生化 变 化口 。这些充分说 明了稀 土元 素生物活性的复杂性 和多重性 的 内在原 因。 表 4 稀 土拌 种处 理 对胡 麻幼苗 根 系活 力的 影响 Tabl e 4 Ef f e c t of r a re e a r t h o n r oo t ac t i v i t y of l i num u s i t at i s s i m u m L．s e e di n g 稀土 拌 n萘胺 生物氧 化量 ／ g ／ h’g 种剂量第 2周增加／ ％第 3周增加 ／ 第 4周增加 ／ ％ ／ ra g ／ g CK 1 0 0 ．1 1 1 1 5 ． 4 1 0 1 0 4 ． 9 20 9 9 ． 9 30 8 0 ． 0 参考 文献 郭伯生， 竺伟民， 熊炳昆， 等 ．农业 中的稀土[ M] ．北 京 中国农业科学技术出版社 ， 1 9 8 8 ． 郭 莹 慧 ， 何 满喜 ， 李鹏 涛 ， 等 ．胡 麻 施 用稀 土 的 增 产效 应研究[ J ] ．稀土 ， 1 9 9 3 ， 3 4 1 4 3 ． 斯 琴 巴特 尔 ， 于 泽 彦 ．稀 土 对 胡 麻 应 用 的 初 步 探 讨 [ J ] ． 内蒙 古 师范 大 学 学 报 自然 科 学 版 ， 1 9 9 7 ， 2 4 5 49 ． 郭莹 慧 ， 栗 淑嫒 ．稀 土对 胡 麻 含 油量 影 响 的 研 究 [ J ] ． 内蒙古 师范 大学 学报 生物 学增 刊 ， 1 9 9 3 ， 4 6 5 6 8 ． 斯琴巴特尔， 包永梅 ， 马秀丽 ．稀土拌种处理对胡麻生 长及产量的影响[ J ] ．内蒙古师范大 学学报 生物学增 刊 ， 1 9 9 3 ， 4 6 9 7 2 ． 傅家瑞 ．种子生理[ M] ．北京 科学出版社 ， 1 9 8 7 l 1 6 ～ 13 0． 李 合 生 ．油 菜 种 子 萌 发生 理 的 研 究 [ J ] ．植 物 生 理 学 通 讯 ， 1 9 8 1 ， 4 2 1 2 5 ． Zi mme r ma n D C， Kl o s f e r ma n H J ． Ame r 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ds r a r e ea r t h； l i nu m us i t a t i s s i m um L．； bi ol ogi c a l e f f e ct 上 接 第 1 9页 表 4 Ni P镀 层性 能 测定 结果 Tabl e 4 Pe r f or manc e s of Ni - P pl at i ng 3 结论 1 ．对 Nd ． F e B永磁体进行 预热漂洗 ， 碱性 预镀 处理 ， 不但提高 了基体 与镀 层的结合 力， 还产生双层 镍效 应 ， 大大提高 了整个体系的耐蚀性 能。 2 ． Nd F e B永 磁 体 按 确 定 的 工 艺 方法 获 得 的 Ni P镀层 ， 由于基 底处 理得 当， 镀 层原子 间结合 力 强、 致密度高 、 光亮细致 、 孔 隙率极低 、 耐蚀效 果好 。 3 ．实验 表明 ， 要 获得结合 力强 、 孔 隙率 低 、 耐蚀 性能好 的 Ni P镀 层 ， Nd F e B永磁体 的前 处理工艺 是关键 ， 必须建立 一套 完整的 、 适合永 磁材料性 能要 求的前 处理 工序 ， 确保 Ni P镀 层的 内在质量 。 参考文 献 [ 1 ] 周 寿增 ．稀 土 永磁 材 料 及 其应 用 [ M ] ．北 京 冶金 工 业 出版 ， 1 9 9 0 ． 3 3 4 3 7 4 ． [ 2 ]饶 厚 曾 ， 李 国 华 ．钕 铁 硼 永 磁 材 料 碱 性 化 学 镀 Ni P [ J ] ． 材料 保 护 ， 2 0 0 0 ， 3 3 7 1 5 - 1 6 ． [ 3 ] 翟金 坤 ， 黄 子勋 ．化学 镀 镍 [ M ] ．北 京 北 京航 空 学院 出版 社 ， 1 9 8 7 ． 1 2 1 1 3 7 ． Ac i d i c El e c t r ol e s s N i - P Pl at i ng o n Nd - Fe - B Pe r m a ne nt M a gne t RAO Ho u z e n g， LI Gu o h u a， XI AN Ji n s o n g， J I ANG Ch u n f a n g Na n c h a n g I n s t i t u t e o f Ae r o n a u t i c a l Te c h n o l o g y， Na n c h a n g 3 3 0 0 3 4 ， C h i n a Ab s t ra c t The c ha r a c t e r i s t i c s of t he r e si s t an c e t O ac i d an d al ka l i of Nd- Fe - B pe r mane nt ma gnet wer e s t u di e d． The t ec hno l ogi c al l i ne f or a c i di c el e ct r o l e s s Ni - P p l at i ng o n Nd Fe B m a gne t was de f i ne d． The Ni P pl a t i ng wi t h go od ad hes i on， l ower p or os i t y a nd c or r os i on r e s i s t a nc e w a s od t ai ned． Ke y wor ds N d Fe - B pe r m a ne nt m a gne t； ac i di c e l e t r ol e s s pl a t i ng； N i P pl a t i ng； o ve r c o r r os i on 幻 阳 力 口 口 n 口 I I二