江西財經(jīng)大學藝術(shù)學院 盧宇平
向日葵重金屬脅迫與抗逆研究
江西財經(jīng)大學藝術(shù)學院盧宇平
近年來,隨著工業(yè)廢氣廢料的增多,土壤和水受到有毒有機物和無機物的污染加重,對環(huán)境保護和人類健康產(chǎn)生了重大影響,尤其大大限制了糧食糧油的產(chǎn)量。而向日葵具有對逆境環(huán)境和重金屬的優(yōu)秀抗逆能力,已經(jīng)越來越被國內(nèi)外的專家學者重視,加強對其研究深度與廣度,對提高向日葵產(chǎn)量和品質(zhì)有重要意義。
重金屬;向日葵;生理生化;抗逆
長期生活在自然環(huán)境中的植物,會在不同程度上受到脅迫影響,在對抗逆境的過程中,不利的性狀將會慢慢消失,而有利的性狀將會被保留下來。植物抵御惡劣不利環(huán)境的能力稱為抗逆性。
向日葵作為重要的油料植物,既可以作為燃料來源也可綠化我們所生存的環(huán)境。通過研究向日葵的抗逆性,以及其在重金屬脅迫環(huán)境下的性狀,不僅可以提高向日葵產(chǎn)量,還可以對遭受破壞的土壤起到修復作用,美化我們的生活環(huán)境,為環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供新思路。
逆境的復雜性主要在于不同的土壤環(huán)境、日照天氣、各類變化因子等等,這些因素并不是孤立的,而是互相滲透和互相影響的,因此造成了逆境的不可預測。不同種類的植物對于逆境的反應(yīng)不盡相同,適應(yīng)能力也差異甚大。
向日葵具有根深、株大、長勢好、適應(yīng)性好、抗逆強等特點,世界各地均有種植,是世界第二大油料作物,也是我國主要的油料作物之一,在日常生活和經(jīng)濟發(fā)展中都占有重要地位。
2.1抗低溫
向日葵是耐低溫作物,播種后在2℃~4℃時開始吸收養(yǎng)分,4℃~6℃開始發(fā)芽,8℃~10℃時正常發(fā)芽。幼苗耐寒力較強,可經(jīng)受幾小時-4℃的低溫,低溫過后即可恢復生長。在北方地區(qū)有其天然的優(yōu)勢,可以在其他作物之前播種。在寒冷的季節(jié),即使是霜雪天氣,向日葵仍能發(fā)育結(jié)實,比花生、芝麻、玉米等作物更具有低溫抗逆能力,向日葵的特性使其能在高緯度、高寒山區(qū)種植,在這些地區(qū)進行推廣,可以充分利用當?shù)氐耐恋刭Y源。
2.2抗高溫
向日葵生長過程中,日平均溫度在10℃以上可以正常發(fā)育,15℃以上正常授粉結(jié)實。最適宜溫度為31℃~37℃,屬于喜溫性作物。作為油料作物種植時,應(yīng)選擇晝夜溫差較大的區(qū)域,在開花至生理成熟期達到這一條件,更有利于油分積累。
2.3抗干旱
從器官結(jié)構(gòu)上看,向日葵根系深、根系分布范圍廣,主根長達1~2米,側(cè)根分布的范圍可達1.5米,大部分集中在65厘米的土層內(nèi),根量比玉米根量多1倍,有利于吸收土壤深層的水分;莖葉上密生白色茸毛,葉面富含臘質(zhì),能減少水分蒸發(fā);莖稈中充滿髓質(zhì),能貯存大量水分,有利于植株體內(nèi)水分的調(diào)節(jié)。從生理特性上看,葉片致死飽和差大。有人測定葉片吸至飽和水時含量為78%,致死含水量為350%,至死飽和差為430%,因此抗旱能力強。
2.4抗水澇
據(jù)觀察,在水淹4~7天后,向日葵葉片逐漸萎蔫;當澇情結(jié)束后,三分之二萎蔫的向日葵可以繼續(xù)生長。在南方降水量較大區(qū)域,可以保障基本收益。
3.1 Pb對向日葵生理生化的影響
Pb是對向日葵生長發(fā)育有害的微量元素,如果Pb滲透進根、皮或葉片組織,向日葵細胞有絲分裂的效率將會大大下降,危害向日葵植株健康,甚至導致植株枯萎減產(chǎn)。
3.2 Cu對向日葵生理生化的影響
Cu在向日葵生長發(fā)育中是必要的微量元素,是電子傳遞和反應(yīng)酶基礎(chǔ),Cu的缺乏會減少質(zhì)體藍素和細胞色素氧化酶的合成,向日葵的光合作用低下就是缺乏Cu元素。但過多攝入Cu對向日葵有巨大的危害,將導致二價鐵在向日葵植株的轉(zhuǎn)換,是缺鐵病的病因之一。
4.1油用價值
葵花籽油油質(zhì)觀感清亮,口感較好,富含營養(yǎng)成分,所包含的亞油酸高達66%~75%,遠高于豆油、菜籽油、花生油和其他油,而最新研究出來的高油酸種類更是具有極高的營養(yǎng)價值??ㄗ延统秤猛猓€有其他用途,由于保色性好所以可以制作油漆;在醫(yī)藥運用方面,提取亞油酸可以用于高血壓癥治療。
4.2籽仁食用價值
向日葵籽仁中蛋白質(zhì)含量為26%~29%,與花生籽相同,籽仁中有豐富的不飽和脂肪酸,食用起來營養(yǎng)又美味。日常生活中食用適量的葵花籽,可以預防心血管類疾病??ㄗ咽俏覈R姷某簇浟闶持?。
4.3生物柴油價值
向日葵油脂與甲醇經(jīng)過反應(yīng)后產(chǎn)生的脂肪酸甲酯混合物,可得到生物柴油,具有可再生、不含硫、無環(huán)境污染等特點,減輕石油導致的空氣污染壓力,緩解乙醇型汽油供不應(yīng)求導致的玉米價格持續(xù)上漲問題。
4.4未來展望
對于向日葵產(chǎn)業(yè)來說,各類植物逆境生長環(huán)境是影響產(chǎn)值的罪魁禍首,所以強化向日葵逆境能力,重視向日葵逆境研究,探索向日葵在逆境脅迫生長環(huán)境下的生長發(fā)育周期并施予科學的調(diào)控,是提高向日葵產(chǎn)量和品質(zhì)的唯一途徑。向日葵在我國油料植物生產(chǎn)中具有巨大的經(jīng)濟價值,了解各類脅迫對生理生化的影響,才能有效地抵御脅迫對向日葵造成的危害,可以為向日葵抗逆育種提供理論依據(jù)。盡管目前我國在植物逆境脅迫對植物的傷害研究方面已經(jīng)是碩果累累,卻也還遠遠不及歐美,研究的縱深比例還不夠,某些傷害機理還存在盲點,科研手段和指標體系還需要進一步完善和改進。
[1]韓陽,李雪梅,朱延姝等.環(huán)境污染與植物功能[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005.7.
[2]向日葵可以凈化污水[J].環(huán)境科學動態(tài),1997(1):19.
盧宇平,1991年出生,福州人,碩士,研究方向:植物重金屬抗逆性。