磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)胁迫对小麦种子萌发及生理特性的影响

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磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)是一种典型的有机磷阻燃剂,广泛地应用于生产各类工业产品。它作为一种中间体直接添加到产品中,很容易通过挥发、磨损等方式进入农田土壤成为农作物生长的安全隐患。本研究以周麦18为试验材料,设置不同浓度梯度的发芽试验(浓度0、5、10、20、40、80、160mg/L)和盆栽试验(浓度0、5、20、80mg/kg)。研究TCEP胁迫对小麦种子萌发、生长发育、光合荧光及抗氧化系统的影响。研究结果如下:1.TCEP对小麦种子萌发具有抑制作用,能显著降低小麦的发芽率、发芽势、发芽指数和种子活力。低浓度TCEP(5和10mg/L)能够刺激小麦芽和根的伸长,但相比对照差异不显著。此外,低浓度TCEP能促进小麦根芽中内源激素IAA、GA3和CTK(芽)含量合成;而TCEP处理浓度高于20mg/L会导致小麦根芽内源激素的合成能力下降,含量也随浓度增加呈下降趋势。同时小麦根芽的伸长也受到抑制。2.高浓度的TCEP会导致返青期、拔节期、开花期和灌浆期的小麦生物量下降。在5mg/kg时小麦各生育时期的株高、地上部干重、根系干重和实际产量与对照相比均无显著差异;而在20和80mg/kg TCEP浓度处理时,小麦各生育时期的株高、地上部干重、根系干重和产量均显著低于对照。此外,TCEP在小麦体内的积累量随着处理浓度的增加而增加,且不同器官TCEP的积累量差异较大,各器官中TCEP积累量呈现为:叶>茎>根>籽粒。3.小麦叶片叶绿素含量、类胡萝卜素含量、Pn、Gs、E均随着TCEP处理浓度的升高而下降。而Ci在返青期和开花期下降,拔节期和灌浆期上升,说明光合作用下降是非气孔因素和气孔因素互作造成的。同时,不同浓度TCEP处理各生育期小麦叶绿素荧光动力学均呈现典型的O-J-I-P曲线。在拔节期、开花期和灌浆期80mg/kg TCEP处理均出现明显的K点表明小麦放氧复合体OEC受到损伤。叶绿素荧光动力学参数Fm、Fv/Fm、Fv/Fo和PIABS均随浓度增加而下降,表明高浓度TCEP抑制了小麦叶片的PSII光化学活性。此外,80mg/kg TCEP处理后,各生育时期小麦叶片DIo/RCo、ABS/RC显著上升,ETo/RC显著下降,TRo/RC不变。表明TCEP胁迫导致用于电子传递能量下降,无效热耗散增加,最终小麦PSII反应中心活性下降。4.TCEP胁迫打破了小麦叶片细胞内的活性氧动态平衡,大量活性氧在小麦体内积累,导致小麦叶片抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX、GPX)和P450酶活性先上升后下降。MDA含量也随处理浓度增加而增加,膜质氧化加剧,造成小麦生长发育受到抑制。
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