鉛脅迫對(duì)黑麥草葉綠素和可溶性糖含量的影響

劉慧芹 沈高峰 梁寶發(fā) 康欣然

摘要：研究了在不同濃度鉛（５００、１ ０００、１ ５００ ｍｇ／ｋｇ）及不同處理時(shí)間（５、１０、１５ ｄ）的作用下，黑麥草（Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ．）幼苗體內(nèi)的可溶性糖及葉綠素含量的變化。結(jié)果表明，黑麥草葉片在遭受到了鉛脅迫后其可溶性糖含量發(fā)生明顯變化，在較高濃度及較長(zhǎng)時(shí)間處理下其可溶性糖的含量有著明顯的增加。葉綠素ａ、ｂ含量在處理時(shí)間為１０ ｄ時(shí)達(dá)到最高值，顯著高于５ ｄ和１５ ｄ時(shí)的含量；但在同一時(shí)間下，隨鉛濃度的增加，黑麥草葉片葉綠素ａ、ｂ含量絕大多數(shù)無顯著變化。在不同時(shí)間及不同鉛濃度處理下，類胡蘿卜素含量變化均不一致，但均沒有顯著的差異。

關(guān)鍵詞：黑麥草（Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ．）；鉛脅迫；可溶性糖；葉綠素

中圖分類號(hào)：Ｑ９４５．７８文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０12）03－0556-03

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｌｅａｄ Ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ Ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｓｕｇａｒ ａｎｄ Ｃｌａｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｉｎ

Perennial Ryegrass

ＬＩＵ Ｈｕｉ－ｑｉｎ１，ＳHEN Ｇａｏ－ｆｅｎｇ２，ＬIANG Ｂａｏ－ｆａ１，ＫANG Ｘｉｎ－ｒａｎ１

（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８４，Ｃｈｉｎａ；

2.Ｈｉｇｈ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８0， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ ａｎｄ ｃｌａｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｌｅａｖｅｓ ｏｆ pｅｒｅｎｎｉａｌ ｒｙｅｇｒａｓｓ （Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ.） ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｌｅａｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ （５００， １ ０００， １ ５００ ｍｇ／ｋｇ） ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｉｍｅ （５， １０， １５ ｄ）． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ ｉｎ Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ ｌｅａｖｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｉｍｅ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ａ ａｎｄ ｂ ａｔ ｔｈｅ １０ｔｈ ｄａｙ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｗｈｉｃｈ ａｔ ｔｈｅ ５ｔｈ ａｎｄ １５ｔｈ ｄａｙ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｌｅａｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ａ ａｎｄ ｂ ｓｈｏｗｅｄ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｉｍｅ． Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗｅｒｅ ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ａｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅａｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｅｒｅｎｎｉａｌ ｒｙｅｇｒａｓｓ （Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ.）； ｌｅａｄ ｓｔｒｅｓｓ； ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ； ｃｌａｌｏｒｏｐｈｙｌｌ

隨著工業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，重金屬污染越來越嚴(yán)重。鉛是重金屬中的重要代表，土壤中過多的鉛直接影響到了土壤生態(tài)環(huán)境，并能夠在植物體內(nèi)積累，達(dá)到一定數(shù)量時(shí)就會(huì)嚴(yán)重影響植物的生命活動(dòng)［１－３］，乃至于人的健康［４］。植物修復(fù)以其獨(dú)有的廉價(jià)、高效、安全的特點(diǎn)，已經(jīng)成為修復(fù)土壤中重金屬污染研究領(lǐng)域的一項(xiàng)新興技術(shù)［５］。其中由于草坪植物不直接進(jìn)入人類食物鏈，具有較高的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和美學(xué)價(jià)值，在降低環(huán)境污染與生態(tài)保護(hù)方面發(fā)揮著極其重要的作用，所以越來越多地受到研究植物修復(fù)方面學(xué)者的關(guān)注［６－８］。黑麥草（Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ．）是我國(guó)北方草坪綠化的常用草坪草，具有耐寒冷、耐酸堿、耐粗放管理、耐病蟲害、耐鉛性強(qiáng)等特點(diǎn)［１］，對(duì)鉛污染區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)有著重要意義。目前，重金屬污染對(duì)草坪草生長(zhǎng)效應(yīng)的研究相對(duì)較少。本研究以不同濃度的鉛溶液脅迫黑麥草，研究其初期的葉綠素和可溶性糖含量變化，以期為我國(guó)重金屬污染區(qū)的草坪綠地建設(shè)規(guī)劃及生物修復(fù)技術(shù)提供參考。

１材料與方法

１．１材料

黑麥草（Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ．）種子購(gòu)于市場(chǎng)。

１．２材料的培養(yǎng)與處理

挑選飽滿黑麥草種子６ ｇ，用０．２％的ＨｇＣｌ２消毒２ ｍｉｎ，然后用蒸餾水充分漂洗，播種在５０ ｃｍ×４０ ｃｍ規(guī)格的ＰＶＣ方盆中，以質(zhì)量比為１∶１的蛭石和草炭為栽培基質(zhì)，全濃度Ｈｏａｇｌａｎｄ培養(yǎng)液進(jìn)行盆栽模擬試驗(yàn)。播種前充分灌溉培養(yǎng)液至基質(zhì)達(dá)到８０％飽和濕度，播后覆蓋地膜直至完全出苗，溫室種植，溫度２５～３０ ℃，光照為自然光。當(dāng)幼苗長(zhǎng)到３～５葉齡時(shí)，將栽培基質(zhì)放入事先已經(jīng)標(biāo)記好的方盆中稱量，Ｐｂ（ＮＯ３）２以水溶液的形式均勻拌入土壤中，以不加Ｐｂ（ＮＯ３）２為對(duì)照（ＣＫ），處理組Ｐｂ２＋濃度分別為５００、１ ０００、１ ５００ ｍｇ／ｋｇ，每處理重復(fù)２次。

１．３生理指標(biāo)測(cè)定及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

葉片葉綠素和可溶性總糖含量測(cè)定采用郝再彬等的方法［９］。分別在鉛溶液脅迫黑麥草５、１０和１５ ｄ時(shí)測(cè)量。數(shù)據(jù)分析在Ｅxcel ２００３和ＳＰＳＳ １６．０中進(jìn)行。

２結(jié)果與分析

２．１不同濃度鉛脅迫對(duì)黑麥草葉片中可溶性糖含量的影響

經(jīng)不同濃度鉛溶液處理后，黑麥草葉片中的可溶性糖含量變化如圖１及表１所示。在５ ｄ時(shí)，３個(gè)濃度下的黑麥草葉片中可溶性糖含量略高于對(duì)照，但差異均不顯著；在１０ ｄ時(shí)，隨著處理濃度加大，其可溶性糖的含量呈顯著下降趨勢(shì)；在１５ ｄ時(shí)，５００、１ ０００ ｍｇ／ｋｇ鉛濃度處理的黑麥草葉片中可溶性糖的含量比對(duì)照略有下降，但差異不顯著，而在１ ５００ ｍｇ／ｋｇ鉛濃度下其可溶性糖含量卻有了明顯的上升，達(dá)到６．７５７ μｍｏｌ／Ｌ。在５００、１ ０００ ｍｇ／ｋｇ ２個(gè)鉛濃度處理下，可溶性糖含量均隨著鉛處理時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，在１ ５００ ｍｇ／ｋｇ鉛濃度的處理下，可溶性糖含量先下降而后又顯著上升。這說明黑麥草葉片在遭受到了鉛脅迫后其可溶性糖含量發(fā)生明顯變化，并在較高濃度及較長(zhǎng)時(shí)間作用下效果明顯。

２．２不同濃度鉛脅迫對(duì)黑麥草葉片中葉綠素及類胡蘿卜素含量的影響

經(jīng)不同濃度鉛溶液處理后，黑麥草葉片中葉綠素ａ、ｂ含量變化如表１所示。在５、１０、１５ ｄ時(shí)的同一時(shí)間下，隨鉛濃度增加，葉綠素ａ、ｂ含量絕大多數(shù)無顯著變化；但在各濃度的鉛脅迫下，葉綠素ａ、ｂ含量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)明顯的先上升后下降的變化趨勢(shì)，且最終（１５ ｄ時(shí)）含量均低于最初（５ ｄ時(shí)）的含量。其中葉綠素ａ含量變化更顯著。可以看出葉綠素ａ、ｂ含量的變化受脅迫時(shí)間影響較受鉛濃度影響大。

黑麥草葉片中類胡蘿卜素含量變化如圖２所示。５ ｄ時(shí)，黑麥草不經(jīng)鉛脅迫時(shí)，葉片中的類胡蘿卜素含量最高為６．７３ ｍｇ／Ｌ，且隨鉛脅迫濃度升高而下降；１０ ｄ時(shí)，其類胡蘿卜素含量隨鉛脅迫濃度升高而升高；１５ ｄ時(shí)，其類胡蘿卜素含量是先降低后升高，且最終高于對(duì)照。在５００ ｍｇ／ｋｇ鉛濃度下，類胡蘿卜素含量變化隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)為先降低后升高；在１ ０００ ｍｇ／ｋｇ鉛濃度下隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)則是一直降低；但在１ ５００ ｍｇ／ｋｇ鉛脅迫下，隨處理時(shí)間延長(zhǎng)，類胡蘿卜素含量呈升高趨勢(shì)。３個(gè)濃度下的類胡蘿卜素含量的變化均不一樣。但經(jīng)過互作效應(yīng)的多重比較，類胡蘿卜素的含量變化并無顯著差異。

３小結(jié)與討論

不同濃度鉛脅迫促使植物體內(nèi)可溶性總糖含量發(fā)生相應(yīng)變化，有利于增強(qiáng)植物體對(duì)脅迫環(huán)境的適應(yīng)性。本試驗(yàn)中，在處理１５ ｄ時(shí)，黑麥草葉片細(xì)胞內(nèi)的可溶性糖含量隨鉛脅迫濃度升高而顯著升高，表明黑麥草細(xì)胞液濃度增加，可提高細(xì)胞的滲透吸水能力，同時(shí)可以提高黑麥草對(duì)鉛脅迫的適應(yīng)能力。這說明植物機(jī)體生理的調(diào)節(jié)作用能夠使植物自身在一定時(shí)期后恢復(fù)到一個(gè)相對(duì)較穩(wěn)定的狀態(tài)，從而適應(yīng)生長(zhǎng)逆境，這與夏建國(guó)等［１０］對(duì)茶樹的研究結(jié)果是相似的，但也有些學(xué)者認(rèn)為鉛脅迫導(dǎo)致植物可溶性糖含量下降［１１，１２］?？傊参锸茔U脅迫后可溶性糖含量變化復(fù)雜。

葉綠素作為植物進(jìn)行光合作用的主要色素，其含量的高低能夠反映出光合作用水平的強(qiáng)弱。同時(shí)，葉綠素含量的多少是衡量葉片是否衰老的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)中，不同濃度的鉛脅迫黑麥草幼苗后，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，葉綠素ａ、ｂ含量表現(xiàn)為先上升后下降，但類胡蘿卜素含量變化不顯著。這與大多數(shù)學(xué)者的相關(guān)研究是一致的［１２－１４］。因此，從鉛脅迫下黑麥草葉片中葉綠素含量及組成的變化可以看出，重金屬鉛對(duì)黑麥草葉綠素合成具有顯著影響。因此可考慮將葉綠素含量的變化作為黑麥草受鉛脅迫的一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

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（責(zé)任編輯曾德芳）

收稿日期：２０１１－０８－０２

基金項(xiàng)目：天津農(nóng)學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)項(xiàng)目（２０１０）；天津農(nóng)學(xué)院教育改革項(xiàng)目（Ｃ－１０－０２）

作者介紹：劉慧芹（１９７３－），女，太原人，副教授，碩士，主要從事植物病理生理學(xué)研究，（電話）０２２－２３７８１３０１（電子信箱）ｗｊｘｌｈｑ＠１２６．ｃｏｍ。