污水灌溉對小麥幼苗抗氧化酶活性的影響

摘要：采用土培的方法研究污水脅迫對小麥幼苗抗氧化酶（ＣＡＴ、ＳＯＤ、ＰＯＤ）活性、細胞膜透性、丙二醛（ＭＤＡ）含量的影響。結(jié)果表明，低濃度污水處理能激活小麥幼苗葉片抗氧化酶活性；高濃度污水可使小麥幼苗葉片的抗氧化酶活性顯著降低，并促進ＭＤＡ積累和膜通透性增加。

關(guān)鍵詞：污水脅迫；小麥幼苗；抗氧化酶

中圖分類號：Ｑ９４５．７８ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）17－3710-03

Effects of Sewage Irrigation on Antioxidant Enzymes Activity of Wheat Seedlings

ＣＨＥＮ Ｃａｎ，ＺＨＯＵ Ｌｉｎ，ＧＥ Ｈｏｎｇ－ｌｉａｎ，ＣＨＥＮ Ｌｏｎｇ

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｚｈｏｕｋｏｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｚｈｏｕｋｏｕ ４６６００１，Ｈｅｎａｎ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｅｗａｇｅ ｗａｔｅｒ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｅｎｚｙｍｅｓ（ＣＡＴ， ＳＯＤ ａｎｄ ＰＯＤ）， ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ， ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ＭＤＡ ｉｎ ｗｈｅａｔ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｓｏｉｌ ｃｕｌｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｓｅｗａｇｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｕｌｄ ａｃｔｉｖａｔｅ ｔｈｅ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｅｎｚｙｍｅｓ ｉｎ ｌｅａｖｅｓ； ｗｈｉｌｅ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｅｎｚｙｍｅｓ， ａｎｄ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＤＡ ａｎｄ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｙｔｏｐｌａｓｍ ｍｅｍｂｒａｎｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｅｗａｇｅ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ； ｗｈｅａｔ ｓｅｅｄｌｉｎｇ； ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｅｎｚｙｍｅｓ

我國淡水資源匱乏，分布不均，污染也較為嚴重，污水的資源化問題已經(jīng)受到關(guān)注和重視，國內(nèi)外對于污水灌溉的研究已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗［１］。污水灌溉不僅提供了灌溉所需的水資源，緩解了干旱缺水地區(qū)農(nóng)業(yè)用水的供需矛盾，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了大量的營養(yǎng)物質(zhì)，還可增加土壤有機質(zhì)含量，但也可能會因攜帶有害物質(zhì)而引起土壤、作物中重金屬積累和有毒有機物含量超標以及土壤微生物的改變，導致農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)變差，產(chǎn)生作物生長發(fā)育受阻甚至死亡等不良后果［２－４］。小麥是我國北方干旱半干旱地區(qū)最主要的糧食作物，是污水灌溉的主要對象之一。目前污灌對植物的傷害效應(yīng)研究較多，但主要集中于植物生長發(fā)育的外在表現(xiàn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、過氧化脅迫、光合系統(tǒng)等方面［５，６］。此次試驗采用土培的方法，研究沙潁河污水對小麥幼苗抗氧化酶系統(tǒng)的影響，以期為污灌、污水改良和耐污小麥品種的培育提供必要的理論依據(jù)。

１ 材料與方法

１．１ 材料培養(yǎng)與處理

以河南栽培的小麥品種周麥１８（以Ｚ１８表示）和花培５號（以Ｈ５表示）為材料，種子由周口市農(nóng)科院提供；污水取自周口市川匯區(qū)內(nèi)的沙潁河與賈魯河交匯處的河水；原液即沙潁河污水，清水為自來水；土壤是麥田土。

選取子粒飽滿、大小均勻的小麥種子，洗凈后分別放入去離子水中浸泡、催芽１ ｄ，均勻種植于土培盤中，用同等體積不同清水污水比例的水澆灌培養(yǎng)。分別用清水、污水體積比為１∶０（對照，記作Ａ０）、４∶１（Ａ１）、３∶２（Ａ２）、２∶３（Ａ３）、１∶４（Ａ４）、０∶１（Ａ５）培養(yǎng)小麥。隔天澆水１次，澆透為止，所有處理設(shè)３次重復。幼苗培養(yǎng)條件為：白天溫度（２５±０．５） ℃，每日光照１２ ｈ，光強為３００ μｍｏｌ／（ｍ２·ｓ），夜晚溫度（１８±０．５） ℃。培養(yǎng)１５ ｄ后取材測定各種生理指標，以上樣品的每種處理每個指標均重復測定３次，取平均值。

１．２ 測試指標及方法

１．２．１ 酶液的提取 ?。埃?ｇ小麥幼苗的葉片或根組織在預冷的磷酸緩沖液（ｐＨ ７．８）中勻漿，４ ℃下離心３０ ｍｉｎ （１３ ０００ ｒ／ｍｉｎ），上清液即為酶液提取液。

超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性（Ｕ／ｇ）測定采用王愛國等［７］的方法，以抑制氮藍四唑（ＮＢＴ）光氧化還原５０％的酶量為１個活力單位（Ｕ）。過氧化氫酶（ＣＡＴ）活性［Ｕ／（ｇ·ｍｉｎ）］的測定采用光吸收法，過氧化物酶（ＰＯＤ）活性［Ｕ／（ｍｇ·ｍｉｎ）］的測定用愈創(chuàng)木酚法，丙二醛（ＭＤＡ）含量的測定（μｇ／ｇ）采用硫代巴比妥酸（ＴＢＡ）法，用電導儀法測定細胞質(zhì)膜透性［８］。結(jié)果用ＳＰＳＳ １１．０軟件處理分析。

１．２．２ 污水理化性質(zhì)的測定 用重鉻酸鉀氧化法測定化學需氧量（ＣＯＤ），以過濾烘干稱重法測定懸浮物（ＳＳ），全磷（ＴＰ）測定用鉬藍比色法，全氮（ＴＮ）測定用過硫酸鉀氧化-分光光度法，氨態(tài)氮（ＮＨ３－Ｎ）測定用納氏分光光度法［９］；鉛（Ｐｂ）、鎘（Ｃｄ）的測定用原子吸收分光光度法［１０］；汞（Ｈｇ）的測定采用高錳酸鉀－過硫酸鉀消解法［１１］；ｐＨ用酸度計測定。?。祩€不同采樣點的水，測定９次后取平均值，各供試污水的理化指標和含量見表１。

２ 結(jié)果與分析

２．１ 污水對小麥幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

從表２可以看出，隨著污水濃度的增大，兩個品種ＣＡＴ活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。在處理Ａ３時ＣＡＴ活性達到最高值，此時Ｈ５是對照的１．２５倍，Ｚ１８是對照的１．２６倍，然后隨著污染的加重ＣＡＴ活性快速下降，Ｚ１８的下降速度大于Ｈ５；至處理Ａ５時，Ｈ５的ＣＡＴ活性是對照的８０．1％，Ｚ１８是對照的７５．４％，差異達顯著水平（Ｐ＜０．０５）。污水脅迫小麥幼苗時ＣＡＴ活性發(fā)生明顯的變化，暗示小麥幼苗對其做出積極響應(yīng)。

污水處理對兩品種的ＳＯＤ活性影響較大，隨污染強度加大ＳＯＤ活性呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。在污水處理Ａ２時ＳＯＤ活性最高，然后隨著污染加重其活性大幅度下降，比較而言Ｚ１８的ＳＯＤ活性的變化幅度大于Ｈ５。在處理Ａ２時Ｈ５的ＳＯＤ活性是對照的１．２倍，Ｚ１８是對照的１．４９倍。在Ａ５時，Ｈ５的ＳＯＤ活性是對照的５７．４％，Ｚ１８的ＳＯＤ活性是對照６８．９％，差異達顯著水平（表２）。用低濃度的污水處理小麥幼苗時，可能其對ＳＯＤ有一定的激活作用，而處理液污染強度逐漸加大時，對ＳＯＤ的激活作用不明顯，進而產(chǎn)生顯著的抑制作用。ＳＯＤ酶活性變化與植物體內(nèi)氧化脅迫有直接關(guān)系，一般情況下，嚴重脅迫能夠?qū)е拢樱希拿富钚韵陆担郏保玻荨?/p>

從表２還可以看出：隨污水處理的濃度的增大，兩品種的ＰＯＤ活性變化呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。從Ａ０到Ａ３呈上升趨勢，Ａ３到Ａ５時呈下降趨勢，但Ｚ１８的ＰＯＤ活性的上升幅度大于Ｈ５，在處理Ａ３時Ｈ５的ＰＯＤ活性是對照的１．３６倍，Ｚ１８是對照的１．７４倍。在Ａ５時，Ｈ５的ＰＯＤ活性只是對照的７９．４％，差異達顯著水平，而Ｚ１８的ＰＯＤ活性與對照相近。用污水處理幼苗時，顯示出污染較輕時可能其對ＰＯＤ有一定的激活作用，而污染程度較重時產(chǎn)生了一定的抑制作用。

２．２ 污水對小麥幼苗葉片細胞膜脂過氧化的影響

ＭＤＡ是膜脂過氧化的重要產(chǎn)物，其含量的高低是反映逆境條件下植物細胞膜受傷害程度的重要指標［１２］。表３顯示，在污水處理條件下兩品種幼苗葉片的ＭＤＡ含量發(fā)生明顯變化，在Ａ０到Ａ１時ＭＤＡ含量略有降低，隨污水濃度的加大（從Ａ１到Ａ５）其ＭＤＡ含量顯著升高。在處理Ａ５時，Ｈ５的ＭＤＡ含量是對照的２．０９倍，Ｚ１８的ＭＤＡ含量是對照的１．９０倍，差異極顯著。說明在較重的污染脅迫下，小麥幼苗的細胞膜已經(jīng)受到了一定的傷害。

污水處理濃度的升高導致小麥幼苗葉片電導率（以其表示細胞膜透性）的增高。從處理Ａ０到Ａ３電導率呈現(xiàn)出緩慢增大的趨勢，從處理Ａ３到Ａ５電導率顯著增大，處理Ａ５達到最大值，此時Ｈ５的電導率是對照組的２．３８倍，Ｚ１８的電導率是對照組的１．９９倍，差異極顯著（表３）。Ｈ５較Ｚ１８對污水處理較為敏感，受傷害程度較大。電導率增大，使細胞膜透性增大，細胞內(nèi)一些可溶性物質(zhì)外滲，破壞了細胞內(nèi)酶及代謝作用原有區(qū)域，對植物產(chǎn)生較為嚴重的傷害作用［１３］。

３ 小結(jié)

用污水澆灌小麥幼苗時，對葉片的抗氧化酶（ＣＡＴ、ＳＯＤ、ＰＯＤ）活性影響較為明顯。用低濃度的污水處理小麥幼苗時，對抗氧化酶活性有一定的激活作用，而隨著污水濃度逐漸增大，對酶活性的激活作用不明顯，進而產(chǎn)生顯著的抑制作用。

污水澆灌小麥幼苗可使其葉片的ＭＤＡ含量和電導率升高，在低濃度污水處理下二者升高幅度?。辉诟邼舛鹊奈鬯幚硐?，小麥幼苗葉片的ＭＤＡ含量和電導率顯著升高，表明此時細胞膜透性增大，小麥幼苗葉片已經(jīng)受到了一定的傷害。

利用污水回灌農(nóng)田是一種低費用、低能耗的污水處理途徑，也是保障水資源可持續(xù)利用的有效措施之一。綜合考慮污水澆灌小麥幼苗對葉片的抗氧化酶活性、ＭＤＡ含量以及電導率的影響，采用清水、污水配比或者清水、污水輪灌的方式灌溉小麥較為適宜，不宜直接用污水灌溉小麥，更不宜長期用污水進行灌溉。

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