重金屬如何影響美洲南瓜（Cucurbita pepo）

 

形形色色的美洲南瓜。圖片來源：維基百科

可能是原產於中美洲的美洲南瓜（Cucurbita pepo），據說在大約一萬年前就已在墨西哥馴化。在歐洲人「發現」美洲之前，美洲南瓜可是隨著印地安人到處落地生根，產生了各種不同的品系。

到底美洲南瓜的發源地是哪裡，據說已經吵了一百多年。最近的研究認為，美洲南瓜在墨西哥與美國東部分別被馴化過一次。

最近有個研究聚焦在重金屬對美洲南瓜種子發芽、代謝和生長的影響。研究團隊選了銅與鎘來測試。

研究團隊發現，即使這些重金屬並未顯著影響種子的發芽率，它們仍然對種子的活力指數（SVI）產生了顯著的負面影響，尤其是在200 μM的CdCl₂處理下，SVI降低了約65%。此外，種子胚軸的長度和乾重也顯示出顯著的降低。

重金屬對植物生理的影響主要通過調節氧化反應來呈現，其中包括增加過氧化氫（H₂O₂）和丙二醛（MDA，用來測量細胞中脂質過氧化的程度）的含量，以及抑制抗氧化酶系統，例如過氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性就受到抑制。

重金屬會影響植物細胞的多個層面，包括干擾細胞膜的結構和透性，影響細胞的水分和營養物質交換；另外，許多生命重要過程中的酶因重金屬的干擾而失去活性，這會影響種子的能量代謝和營養物質的轉化。

重金屬也會使植物產生更多的自由基（ROS），而植物的抗氧化酶系統可能無法有效地清除這些過量的ROS，導致細胞結構和功能的進一步損害。

另外，重金屬還會影響植物荷爾蒙的平衡，如生長素和吉貝素，這些荷爾蒙是調控根部和胚軸生長的關鍵因素。

雖然銅是植物的必需元素之一，但植物只需要微量的銅。當銅的量超過植物所需時，便會對植物造成傷害。至於鎘本來就是有毒的金屬，對植物的危害也顯而易見。

這些發現有助於理解重金屬與植物生理之間的複雜互動，並可能有助於制定減輕重金屬對植物的不利影響的策略。

參考文獻：

Acila, S., Derouiche, S. & Allioui, N. Embryo growth alteration and oxidative stress responses in germinating Cucurbita pepo seeds exposed to cadmium and copper toxicity. Sci Rep 14, 8608 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-58635-1