鉛脅迫對胡頹子幼苗生理特性的影響

彭 誠

(湖北民族學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施 445000)

胡頹子(ElaeagnusPungensThunb)為胡頹子科胡頹子屬植物.生長于海拔400～1 400的向陽山坡灌叢，常綠直立灌木，高1～4 m，喜光照，亦耐隱蔽條件，生態(tài)適應(yīng)性范圍廣.樹形美觀，葉片正面綠色，背面銀白色，花期9～11月，次年5～6月果實(shí)成熟，果熟后呈紅色長橢圓形，形美色艷，具有很高的觀賞價(jià)值，是園林綠化的潛在資源[1].

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市園林植物生境受到了越來越嚴(yán)重的重金屬污染[2].園林植物不僅應(yīng)具備美化環(huán)境的效益，同時(shí)還應(yīng)具備修復(fù)重金屬的功能[3]，越來越多的鄉(xiāng)土樹種受到諸多關(guān)注，以期在城市綠化中獲得更大的生態(tài)效應(yīng)和美化效應(yīng).鉛是城市典型的重金屬污染物，本文選擇胡頹子作為研究對象，探討其對重金屬鉛的適應(yīng)能力.本實(shí)驗(yàn)旨在研究鉛脅迫下胡頹子苗木生理生化特性的影響，力求探討鉛對胡頹子的生理毒害機(jī)制，以及適合種植胡頹子土壤中鉛的含量，為該樹種在園林綠化中獲得最大的生態(tài)效應(yīng)和美化效應(yīng)服務(wù).

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與處理

采用2009年播種于湖北民族學(xué)院生科院苗圃內(nèi)的胡頹子一年生苗木.實(shí)驗(yàn)用盆為塑料花盆，盆高25 cm，上口直徑30 cm，盆底直徑24 cm，盆栽土壤來自本院苗圃，土壤經(jīng)自然風(fēng)干、搗碎、剔除雜物后過2 mm篩，同時(shí)測定其本底值，有機(jī)質(zhì)6.35 g/kg，速效氮73.3 mg/kg，速效磷29.1 mg/kg，速效鉀65.9 mg/kg，Pb 11.27 mg/kg.2010年3月24日進(jìn)行移栽，輕輕抖去附著在根部的土壤，然后用流水沖去浮土。每個(gè)花盆裝1.5kg實(shí)驗(yàn)用土，種植一株胡頹子幼苗，盆下墊托盤.移栽后常規(guī)管理，5月26日苗木生長恢復(fù)后進(jìn)行鉛脅迫的處理.

分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0(對照)、100、500、1000、2000 mg/L的Pb(NO3)2溶液，所有處理在湖北民族學(xué)院溫室大棚中進(jìn)行，為避免誤差，日常管理時(shí)，每個(gè)處理澆灌等量水.處理30 d后分別測定各項(xiàng)生理指標(biāo).

1.2 測定方法[4]

1.2.1 葉綠素含量的測定:Arnon法.

1.2.2 SOD(超氧化物岐化酶)活性測定: 氮藍(lán)四唑(NBT)法.

1.2.3 POD(過氧化物酶)活性測定:愈創(chuàng)木酚法.

圖1 鉛處理對葉綠素的影響

圖2 鉛處理對SOD活性的影響

圖3 鉛處理對POD活性影響

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛脅迫對胡頹子葉綠素的影響

植株光合作用的強(qiáng)弱與植物葉片內(nèi)的葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)密切相關(guān)。有研究顯示植株在重金屬脅迫下，重金屬進(jìn)入植株細(xì)胞后主要作用于葉綠素脂還原酶和膽色素原脫氫酶，從而導(dǎo)致葉片失綠，葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降.

圖1可知在100 mg/L和1 000 mg/L質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，鉛處理對胡頹子幼苗的葉綠素含量的影響與對照相比差異不顯著但在500 mg/L和2 000 mg/L質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理下，差異顯著，胡頹子幼苗葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別下24.05%和 48.07%.由圖1可知，不同濃度鉛處理下葉綠素a的變化不顯著，葉綠素b的變化基本與鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān)性.表明鉛脅迫對胡頹子幼苗的葉綠素 b 影響較大.

2.2 鉛脅迫對胡頹子SOD的影響

SOD廣泛存在于一切好氣生物中，是防御自由基對細(xì)胞傷害的抗氧化酶，主要是將超氧自由基歧化為無毒的O2和毒性較低的H2O2.

圖2可知鉛處理為100 mg/L時(shí)，SOD質(zhì)量分?jǐn)?shù)稍有增加，但尚未達(dá)到顯著水平，其他處理隨著鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，SOD質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，但幅度較小.

2.3 鉛脅迫對胡頹子POD的影響

當(dāng)植物處在不適宜生長的環(huán)境中時(shí)，體內(nèi)的活性氧代謝以及物質(zhì)代謝都會發(fā)生改變，活性氧累計(jì)過多導(dǎo)致活性氧代謝平衡被破壞，產(chǎn)生較多的膜脂過氧化物，膜的完整性被破壞[4]，膜系統(tǒng)的破壞則會引起一系列生理生化變化.H2O2是活性氧之一，正常情況下在植物體內(nèi)濃度很低，過氧化物酶(POD)是一種廣泛存在于植物組織中的保護(hù)酶類，能避免H2O2在植物體內(nèi)積累而造成的傷害.當(dāng)植物處在不良環(huán)境時(shí)，POD活性增高.

圖3可知鉛處理為100 mg/L和500 mg/L胡頹子幼苗中的POD都有不同程度的增加，但隨著鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高POD質(zhì)量分?jǐn)?shù)迅速下降，鉛處理1 000 mg/L下降16.53%，2 000 mg/L下降28.24%，均已達(dá)到顯著水平.

3 討論

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要載體，葉綠素的高低直接影響植株的生長狀況，本試驗(yàn)表明鉛脅迫下胡頹子幼苗葉綠素存在先升高后降低的趨勢，我們認(rèn)為環(huán)境中低水平的鉛可以促進(jìn)葉綠素的形成，這是胡頹子在生長過程中的一種進(jìn)化機(jī)制.

正常狀態(tài)下植株體內(nèi)的酶系統(tǒng)以及活性氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于一種平衡狀態(tài)，在重金屬脅迫下活性氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于酶系統(tǒng)，植株代謝就會發(fā)生紊亂，嚴(yán)重的導(dǎo)致死亡.SOD、POD是植物體內(nèi)普遍存在的、活性較高的酶，它們與呼吸作用、光合作用及生長素的氧化等都有密切關(guān)系.測定SOD、 POD活性可以反映某一時(shí)期植物體內(nèi)代謝的變化.

圖7 活性炭對醬油廢液的處理比較

本試驗(yàn)中在不同鉛質(zhì)量分?jǐn)?shù)脅迫下，SOD活性均比對照下降，并且植株體內(nèi)的SOD活性隨著鉛處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高不斷下降，但下降的幅度小于POD.隨著鉛處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高，POD活性先升高后降低，表明植株在受到低質(zhì)量分?jǐn)?shù)鉛脅迫時(shí)，膜系統(tǒng)紊亂，植株產(chǎn)生一定的抵抗力從而導(dǎo)致POD活性增強(qiáng).但鉛處理質(zhì)量分?jǐn)?shù)持續(xù)加大后，植株的酶系統(tǒng)受到破壞，不能清除脅迫中產(chǎn)生的活性氧，POD活性迅速下降.嚴(yán)重的導(dǎo)致植株死亡[5].試驗(yàn)表明鉛脅迫破壞了胡頹子幼苗的酶系統(tǒng)，主要表現(xiàn)為①干擾葉綠素合成酶的形成；②降低過氧化酶類活性，使O2-和H2O2等活性物質(zhì)在植株體內(nèi)大量積累，最終導(dǎo)致細(xì)胞代謝失調(diào)生長受阻.

綜合本試驗(yàn)測定的葉綠素、SOD、POD三個(gè)生理指標(biāo)，種植胡頹子土壤鉛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)臨界值大致為500 mg·L-1.城市中低于此質(zhì)量分?jǐn)?shù)的土壤均可種植胡頹子作為城市園林綠化樹種，發(fā)揮其美化效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng).當(dāng)然城市生境中還含有其他諸多重金屬，他們對胡頹子的影響還有待進(jìn)一步研究.

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[3]王學(xué)禮,馬祥慶.重金屬污染植物修復(fù)技術(shù)的研究進(jìn)展[J].亞熱帶農(nóng)業(yè)研究,2008,4(1):44-49.

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