重金属镉胁迫环境下的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑乳酸对小麦幼苗生长的影响

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离子液体是一种由阴阳离子构成的呈液态的化学物质,它最大的优点就是拥有非常好的溶解性,不仅能溶解许多有机物、金属有机化合物、无机金属化合物,以及高分子材料,并且能达到很高的浓度。因此,常用作有机溶剂。离子液体常被称作环境的友好“清洁”媒介,具有无污染、不易挥发、稳定性和电导性好、蒸气压低等诸多优点,将会取代传统有机溶剂并进行大规模生产,因此对离子液体毒性尤其是对农作物的毒性作用进行研究具有非常重要的意义和价值。本文主要研究在重金属镉的胁迫下,离子液体[C4mim][Lact]对水培条件下的小麦幼苗各项生长指标和生理指标产生的影响。系统研究在离子液体[C4mim][Lact](浓度分别为 0,50,100, 200,300, 400,500mg/L)和重金属镉(Cd)(浓度分别为0,0.5 mmol/L)同时作用下,通过测定小麦种子的发芽率,小麦幼苗的株高、叶鲜重、叶干重、根长、根鲜重、根干重等生长指标以及小麦幼苗的POD活性、SOD活性、CAT活性、MDA含量等生理指标,将实验现象和测定的数据进行分析讨论,得出结论如下:(1) [C4mim][Lact]与Cd同时作用时,当离子液体[C4mim][Lact]的浓度为50,100, 200, 300 mg/L时,各处理组小麦种子的发芽率明显高于Cd单独处理组(浓度为0.5 mmol/L)。当离子液体[C4mim][Lact]的处理浓度增加至400 mg/L,此时,复合作用组小麦种子的发芽率与Cd单独作用组相比,差异不显著,当离子液体[C4mim][Lact]的处理浓度增加至500mg/L时,Cd单独作用组的小麦种子发芽率高于复合作用组。(2) [C4mim][Lact]与Cd同时作用时,各处理组浓度的小麦幼苗的各项生长指标都发生变化,随着[C4mim][Lact]浓度的逐步增加,变化曲线呈先上升然后下降。结果表明在重金属镉胁迫作用下,小麦幼苗由于加入了不同浓度的[C4mim][Lact],受到的抑制作用会有不同程度的减弱。当[C4mim][Lact]浓度为50-200 mg/L时,小麦幼苗各项地上生长指标均比Cd单独作用下的值高,结果表明,[C4mim][Lact]的加入使重金属镉对小麦幼苗生长的胁迫作用得到了有效抑制。当[C4mim][Lact]浓度增加至200 mg/L以上时,[C4mim][[Lact]对重金属镉使小麦幼苗地上生长收到胁迫的抑制作用失效;当[C4mim][Lact]处理浓度为50 mg/L时,和Cd单独作用组相比,小麦幼苗地下生长指标有小幅度的好转,这说明在低浓度下,离子液体可减轻重金属镉对小麦幼苗地下生长指标的胁迫作用。当离子液体处理浓度增加至500 mg/L以上时,小麦幼苗地下生长指标显著低于Cd单独处理值,说明[C4mim][Lact]加重了重金属镉对小麦幼苗地下生长的抑制作用。(3) [C4mim][Lact]与Cd同时作用时,各作用组浓度的小麦幼苗POD活性、SOD活性、CAT活性随着[C4mim][Lact]处理浓度的增加,变化曲线表现为先上升后下降。MDA含量先下降后上升,结果表明,在重金属镉胁迫下的小麦幼苗,由于加入不同浓度的[C4mim][Lact],重金属镉对小麦幼苗的抑制作用减小。当[C4mim][Lact]的处理浓度低于400 mg/L时,小麦幼苗POD活性、SOD活性、CAT活性显著高于 Cd单独作用组,这说明在这一浓度范围内,离子液体能够抑制金属镉对小麦幼苗的毒害作用,当处理浓度为500 mg/L时,基本无抑制作川。当[C4mim][Lact]浓度小于100 mg/L时,小麦幼苗MDA含量显著降低,说明随着离子液体的加入,重金镉对小麦幼苗的胁迫作用减轻。当处理浓度增加至100 mg/L以上时,MDA含量逐渐升高,但仍低于Cd单独处理值,说明较高浓度的[C4mim][Lact],使Cd对小麦幼苗生长的胁迫作用受到了一定的抑制。综上所述,当[C4mim][Lact]浓度为50-200mg/L时,可以减轻重金属镉对小麦幼苗地上部分生长的毒害作用,当[C4mim][Lact]浓度为50 mg/L时,可以减轻重金属镉对小麦幼苗地下部分生长的毒害作用。当[C4mim][Lact]增加至400 mg/L时,基本上不会减轻重金属镉对小麦幼苗生长的毒性作用。小麦幼苗各项指标在重金属镉的胁迫作用下,表现出明显受到了抑制作用。当[C4mim][Lact]与重金属镉同时作用时,小麦幼苗的各项生长指标明显好于重金属镉单独作用时,但是和低浓度[C4mim][Lact]作用时及空白对照组的生长指标相比较,还是在一定程度上抑制了小麦幼苗的生长,结果表明,[C4mim][Lact]可抑制重金属镉对小麦幼苗生长的胁迫作用,并且只是在一定程度上的抑制,还不能完全消除毒性作用。之所以[C4mim][Lact]可以使重金属镉对小麦幼苗的毒性作用受到抑制,是因为二者同时作用时形成了络合物,而相对较少的离子状态的Cd被植物吸收了。
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