SAs对小白菜生长生理及其根际微环境的影响

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磺胺类抗生素(SAs)是目前使用最广泛、用量最大的抗生素种类之一,近些年来在环境中的残存现象十分普遍,由于磺胺类抗生素在水和土壤中的污染日益严重,蔬菜生产容易受到磺胺类抗生素的污染。SAs可以被植物所吸附、累积,从而对植物的生长发育和营养质量产生一定的作用,同时也会经由食品链条进入人体,危害人类的身体健康。因此研究SAs对蔬菜生长生理和根际微环境的影响,为食品安全相关研究提供数据支撑。本文以常见蔬菜小白菜(Brassica chinensis L.)作为主要研究对象,并通过室外盆栽室内分析的方式,主要分析磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、磺胺甲恶唑(SMX)三种SAs对小白菜生长生理和根际微环境的影响。结果如下:(1)低浓度(5 mg·kg-1)的SD促进了小白菜的发芽,发芽率和发芽指数比对照高7.68%和1.20%,但在其浓度大于等于10 mg·kg-1时,SD抑制小白菜种子的萌发,并且随着浓度的增高,抑制率增加,与对照比,发芽率的抑制从1.28%~48.73%,发芽指数抑制从7.82%~46.51%;SMX和SM2均抑制了小白菜的发芽势与发芽率,抑制程度随着浓度的增加而增强,二者抑制小白菜发芽势分别为15.07%~65.75%、10.96%~53.42%,抑制小白菜的发芽率分别为8.98%~64.11%、14.11%~52.57%。三种SAs抑制了小白菜根根伸长与芽伸长,并且同样随着三种SAs的浓度的增加抑制程度增强。(2)SD、SM2、SMX抑制了小白菜的株高、根长和鲜重,抑制程度随着三种SAs的浓度的增加而增强。SMX对小白菜株高的抑制作用最强,抑制率为25.56%~38.86%,SM2次之,抑制率为20.25%~36.61%,SD抑制最弱,抑制率为13.09%~33.33%。三种SAs对小白菜根长的抑制,均表现出随着浓度的增加抑制程度增强,SMX、SM2、SD在100 mg·kg-1时抑制率最高,分别为53.87%、45.42、50.55%。三种SAs对小白菜整株鲜重的抑制,随着浓度的增加而增强,SMX、SM2、SD在100mg·kg-1时抑制率最高,分别为29.29%、27.34%、26.46%。三种SAs均会提高小白菜叶片的含水量与相对含水量,但是与对照差别不明显。(3)SAs的施加会抑制小白菜叶片的叶绿素含量,影响其MDA活性、可溶性蛋白含量、POD酶和CAT酶的活性。100 mg·kg-1SD处理,叶绿素总量、叶绿素a、b含量、类胡萝卜素含量分别比对照降低了35.01%、35.13%、35.55%和42.09%,100mg·kg-1SM2处理,叶绿素总量、叶绿素a、b含量、类胡萝卜素含量分别比对照降低了46.64%、46.69%、46.66%、53.76%,100 mg·kg-1SMX处理,叶绿素总量、叶绿素a、b含量、类胡萝卜素含量分别比对照降低了57.62%、56.18%、53.83%、74.40%。高浓度(100 mg·kg-1)的SD会激活小白菜的MDA活性,较对照组增加了67.48%。SM2、SMX对小白菜MDA活性的影响均是随着浓度的增加呈现出先增加后降低的趋势,且SMX作用效果更强。SAs会抑制小白菜叶片的蛋白质含量,低浓度的SM2、SMX和SD抑制作用不明显,随着SAs浓度的升高,对蛋白质含量的抑制作用会随之增强,100 mg·kg-1的SD、SM2和SMX抑制小白菜叶片的蛋白质含量,使其比对照降低了32.25%、40.09%和50.77%。三种SAs均使POD酶活性与CAT酶活性先升高后降低。(4)三种SAs的施加会影响小白菜根际土壤酶活性。三种SAs的添加除25mg·kg-1的SM2降低了1.6%的脲酶活性,其余浓度均会提高脲酶活性,50 mg·kg-1的SD、100 mg·kg-1的SM2、25 mg·kg-1的SMX相对其他浓度的SAs对小白菜根际土壤脲酶活性影响最大,分别提高小白菜根际土壤脲酶活性39.4%、23.04%、13.00%。低浓度的SD(5、10 mg·kg-1)会激活土壤磷酸酶活性,活性升高6.85%和22.50%,浓度升高后转为抑制作用,SM2和SMX均对磷酸酶活性产生抑制作用,但抑制作用相对较小。除低浓度SD(≤25 mg·kg-1)外,三种SAs对脱氢酶的抑制作用随浓度升高而增强,100 mg·kg-1SD、SM2、SMX对脱氢酶的抑制率分别为49.56%、63.78%、72.27%。不同浓度的SD对土壤蔗糖酶表现出不同程度的激活作用,SM2和SMX会抑制蔗糖酶的活性,并且SMX抑制作用更强。(5)种植小白菜会提高土壤中SAs的降解率,种植小白菜的SD降解率分别比空白土壤提高了6.06~15.27%,SM2提高了8.15~14.62%,SMX提高了18.88~28.32%,SAs降解率大小依次为SMX>SM2>SD。相关性分析显示三种SAs的降解率与土壤中脲酶活性正相关,与磷酸酶、脱氢酶和蔗糖酶负相关。
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