纳米氧化锌对玉米种子萌发及根系碳代谢的影响

土壤与作物 ２０２０ 年 ３ 月 第 ９ 卷 第 １ 期
Ｓｏｉｌｓ ａｎｄ ＣｒｏｐｓꎬＭａｒ ２０２０ꎬ９(１) :４０ － ４９
孙露莹ꎬ宋凤斌ꎬ李向楠ꎬ等 纳米氧化锌对玉米种子萌发及根系碳代谢的影响[ Ｊ] 土壤与作物ꎬ２０２０ꎬ９(１) :４０ － ４９
ＳＵＮ Ｌ ＹꎬＳＯＮＧ Ｆ ＢꎬＬＩ Ｘ Ｎꎬｅｔ ａｌ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＺｎＯ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｏｏｔ ｃａｒｂｏｎ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｉｎ ｍａｉｚｅ( Ｚｅａ ｍａｙｓ Ｌ ) [ Ｊ] Ｓｏｉｌｓ ａｎｄ
(５０ ｍｇＬ － １ 和 １００ ｍｇＬ － １ ) 的纳米氧化锌显著增加了根系及胚芽的生长和伸长ꎬ 这有利于生物量的积累ꎮ 此外ꎬ 纳米氧化
锌(５０ ｍｇＬ － １ ) 显著增加了根系己糖激酶和脲苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性ꎬ 降低了醛缩酶活性ꎬ 为种子萌发生长提供
代谢产物和能量ꎮ ５０ ｍｇＬ － １ 纳米氧化锌震荡浸种促进了糖酵解代谢和细胞壁的生物合成过程ꎬ 有利于促进种子萌发ꎬ 提高
ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｌｏｗｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ (２０ ｍｇＬ － １ ꎬ ５０ ｍｇＬ － １ ꎬ １００ ｍｇＬ － １ ) ＺｎＯ ＮＰｓ ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ ｔｈｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ
ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅꎻ ｔｈｅ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｗｉｔｈ ５０ ｍｇＬ － １ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗａｓ ｔｈｅ ｆａｓｔｅｓｔ Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎꎬ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙꎬ ｇｅｒｍｉｎａ￣
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｓ ａ ｍｅｔａｌ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓꎬ ＺｎＯ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ( ＺｎＯ ＮＰｓ) ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ｕ￣
ｎｉｑｕｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｌａｒｇｅｒ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＺｎＯ ＮＰｓ ｏｎ ｍａｉｚｅ ｇｒｏｗｔｈꎬ ｓｅｖｅｎ ｄｉｆｆｅｒ￣
ｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＺｎＯ ＮＰｓ (１０ ｍｇＬ － １ ꎬ ２０ ｍｇＬ － １ ꎬ ５０ ｍｇＬ － １ ꎬ １００ ｍｇＬ － １ ꎬ ２００ ｍｇＬ － １ ꎬ ５００ ｍｇＬ － １ ꎬ １ ０００ ｍｇＬ － １ )
ｗｉｔｈ ｓｈａｋｅ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅｉｒ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｏｏｔ ｃａｒｂｏｎ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｉｎ ｍａｉｚｅ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
摘 要: 作为一种纳米金属氧化物ꎬ 纳米氧化锌 ( ＺｎＯ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓꎬ ＺｎＯ ＮＰｓ) 因其独特的物理性质和较大的比表面积ꎬ
逐渐在农业领域得到应用ꎮ 为了探究纳米氧化锌对玉米生长的影响ꎬ 设置了 ７ 个不同浓度的纳米氧化锌悬浮液 (１０ ｍｇ
Ｌ － １ 、 ２０ ｍｇＬ － １ 、 ５０ ｍｇＬ － １ 、 １００ ｍｇＬ － １ 、 ２００ ｍｇＬ － １ 、 ５００ ｍｇＬ － １ 和 １ ０００ ｍｇＬ － １ ) ꎬ 采用震荡浸种的方法ꎬ 研究了纳
米氧化锌对种子萌发及玉米碳代谢的影响ꎮ 结果表明ꎬ 低浓度 (２０ ｍｇＬ － １ 、 ５０ ｍｇＬ － １ 和 １００ ｍｇＬ － １ ) 纳米氧化锌缩短了
种子发芽的时间ꎬ 提高了种子的平均发芽速度ꎬ 其中ꎬ 浓度为 ５０ ｍｇＬ － １ 时ꎬ 平均发芽速度最快ꎮ 玉米种子的发芽率、 发
芽势、 发芽指数及活力指数均随着纳米氧化锌浓度的升高呈先升高后降低的趋势ꎬ 并在 ５０ ｍｇＬ － １ 时达到最高ꎻ 低浓度
幼苗活力ꎮ
关键词: 纳米氧化锌ꎻ 玉米ꎻ 种子萌发ꎻ 碳代谢ꎻ 酶活性
中图分类号: Ｓ５１３ 文献标识码: Ａ 文章编号: ２０９５ － ２９６１ (２０２０) ０１ － ０４０ － １０
ＤＯＩ: １０ １１６８９ / ｊ ｉｓｓｎ ２０９５ － ２９６１ ２０２０ ０１ ００５
(１ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｏｌｌｉｓｏｌｓ Ａｇｒｏｅｃｏｌｏｇｙꎬ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ａｇｒｏｅｃｏｌｏｇｙꎬ ＣＡＳꎬ
Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３０１０２ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９ꎬ Ｃｈｉｎａ)
ｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｓｅｅｄ ｖｉｇｏｒ ｉｎｄｅｘ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＺｎＯ ＮＰｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇꎻ ａｎｄ ａｌｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｗｉｔｈ ５０ ｍｇ
Ｃｒｏｐｓꎬ２０２０ꎬ９(１) :４０ － ４９
纳米氧化锌对玉米种子萌发及根系碳代谢的影响
孙露莹１ꎬ２ ꎬ 宋凤斌１ ꎬ 李向楠１ ꎬ 朱先灿１ ꎬ 刘胜群１ ꎬ 王 洋１ ꎬ 齐晓宁１
(１. 中国科学院 东北地理与农业生态研究所 黑土区农业生态重点实验室ꎬ 吉林 长春 １３０１０２ꎻ
２. 中国科学院大学ꎬ 北京 １０００４９)
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＺｎＯ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ｓｅｅｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｏｏｔ ｃａｒｂｏｎ
ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｉｎ ｍａｉｚｅ( Ｚｅａ ｍａｙｓ Ｌ )
ＳＵＮ Ｌｕｙｉｎｇ１ꎬ２ ꎬ ＳＯＮＧ Ｆｅｎｇｂｉｎ１ ꎬ ＬＩ Ｘｉａｎｇｎａｎ１ ꎬ ＺＨＵ Ｘｉａｎｃａｎ１ ꎬ ＬＩＵ Ｓｈｅｎｇｑｕｎ１ ꎬ ＷＡＮＧ Ｙａｎｇ１ ꎬ ＱＩ Ｘｉａｏｎｉｎｇ１
作为一种纳米金属氧化物?纳米氧化锌znonanoparticles?znonps因其独特的物理性质和较大的比表面积?逐渐在农业领域得到应用?为了探究纳米氧化锌对玉米生长的影响?设置了7个不同浓度的纳米氧化锌悬浮液10mg????l120mg????l150mg????l1100mg????l1200mg????l1500mg????l1和1000mg????l1?采用震荡浸种的方法?研究了纳米氧化锌对种子萌发及玉米碳代谢的影响?结果表明?低浓度20mg????l150mg????l1和100mg????l1纳米氧化锌缩短了种子发芽的时间?提高了种子的平均发芽速度?其中?浓度为50mg????l1时?平均发芽速度最快?玉米种子的发芽率发芽势发芽数及活力指数均随着纳米氧化锌浓度的升高呈先升高后降低的趋势?并在50mg????l1时达到最高?低浓度50mg????l1和100mg????l1的纳米氧化锌显著增加了根系及胚芽的生长和伸长?这有利于生物量的积累?此外?纳米氧化锌50mg????l1显著增加了根系己糖激酶和脲苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性?降低了醛缩酶活性?为种子萌发生长提供代谢产物和能量?50mg????l1纳米氧化锌震荡浸种促进了糖酵解代谢和细胞壁的生物合成过程?有利于促进种子萌发?提高幼苗活力?关键词