Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗生長和生理生化特性的影響

朱旭東,原海燕,黃蘇珍,①,田松青,楊敬敏

〔1.蘇州農業(yè)職業(yè)技術學院,江蘇蘇州215008;2.江蘇省·中國科學院植物研究所(南京中山植物園),江蘇南京210014〕

Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗生長和生理生化特性的影響

朱旭東1,2,原海燕2,黃蘇珍2,①,田松青1,楊敬敏2

〔1.蘇州農業(yè)職業(yè)技術學院,江蘇蘇州215008;2.江蘇省·中國科學院植物研究所(南京中山植物園),江蘇南京210014〕

采用液體培養(yǎng)法研究了0(CK)、200、400、600和800 mg·L-1Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾(Louisiana Iris)品種‘Professor Neil’幼苗生長,葉片葉綠素含量,葉片和根系的丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量、超氧陰離子自由基()產生速率以及超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性的變化。結果表明:隨Pb質量濃度的提高,幼苗的株高、根長、葉片和根系干質量以及耐性指數總體呈逐漸下降的趨勢,且總體上顯著低于對照(P＜0.05),但各處理組間差異不顯著。幼苗葉片的葉綠素a和b含量均隨Pb質量濃度提高而緩慢下降,但僅在800 mg·L-1Pb脅迫條件下葉綠素a含量顯著低于對照(P＜0.05),其余處理組的葉綠素a和b含量及葉綠素a/b比值均與對照無顯著差異。葉片和根系的MDA和Pro含量及POD活性均隨Pb質量濃度提高逐漸增加,根系的SOD活性則隨Pb質量濃度提高逐漸降低;而葉片的SOD活性以及葉片和根系的CAT活性和產生速率均在200～600 mg·L-1Pb脅迫條件下隨Pb質量濃度提高逐漸增加,但在800 mg·L-1Pb脅迫下均不同程度降低,表明路易斯安那鳶尾可通過體內抗氧化酶和相關物質的誘導及合成緩解低濃度Pb脅迫對其造成的毒害作用,而高濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾的傷害較重。綜合分析結果表明:路易斯安那鳶尾具有一定的耐Pb特性和修復Pb污染水體的潛能。

Pb脅迫;路易斯安那鳶尾;生長指標;生理生化特性;植物修復

環(huán)境中的鉛(Pb)易被植物吸收和富集,并可通過食物鏈進入人體。目前,部分耕地和河流湖泊受到不同程度的Pb污染,對民眾的生命和身體健康具有一定的危害性,因此,對環(huán)境Pb污染進行治理刻不容緩。植物修復技術是治理重金屬污染的生物修復技術之一,而從觀賞植物中篩選有效的Pb富集植物并加以改良,不但可以美化環(huán)境,還具有修復Pb污染環(huán)境的作用。

鳶尾屬(Iris Linn.)的許多種類具有積累重金屬的能力,并對重金屬污染環(huán)境具有一定的修復作用。如:溪蓀(I.sanguinea Donn ex Horn.)對Pb脅迫的耐性較強,并對Pb和Cd等重金屬元素具有一定的積累能力,可用于Pb污染環(huán)境的植物修復[1];而馬藺〔I. lactea var.chinensis(Fisch.)Koidz.〕對Pb-Cu復合脅迫環(huán)境具有一定的耐受能力[2]。路易斯安那鳶尾(Louisiana Iris)隸屬于鳶尾屬的一個分類系(Ser. Hexagonae),由原產于美國東南部路易斯安那州及其周邊地區(qū)的5個鳶尾屬種類I.fulva Ker-Gawl.、I. hexagona Walter、I.brevicaulis Raf.、I.giganticaerulea Small和I.nelsonii Randolph及其雜交種組成,是一類觀賞性狀優(yōu)良且易于栽培的水生觀賞植物,在水體綠化和環(huán)境污染治理方面具有突出優(yōu)勢[3-5],并且在蘇州地區(qū)其地上部分在冬季仍能保持綠色,觀賞性較強。路易斯安那鳶尾的適生性較強,其野生種群已在鹽脅迫環(huán)境中存活2 000 a以上,而其雜交品種則能適應旱地和濕地等不同環(huán)境[6],但有關路易斯安那鳶尾對Pb等重金屬脅迫的耐性研究尚未見報道。

作者研究了液體培養(yǎng)條件下不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾品種‘Professor Neil’幼苗生長、葉片葉綠素含量及葉片和根的部分生理生化指標的影響,以期初步闡明路易斯安那鳶尾的耐Pb性,為深入研究其耐Pb機制以及篩選重金屬污染環(huán)境植物修復種類提供基礎數據。

1 材料和方法

1.1 材料

實驗材料為引自美國并在江蘇省·中國科學院植物研究所鳶尾種質圃栽培20 a的路易斯安那鳶尾品種‘Professor Neil’的幼苗。

1.2 方法

1.2.1 Pb脅迫方法 于2012年3月在溫室內選擇長勢和株高均較一致的路易斯安那鳶尾幼苗,使用1/2 Hoagland營養(yǎng)液預培養(yǎng)4周,至幼苗根長達3 cm以上時進行Pb脅迫實驗。Pb以Pb(NO3)2形式加入1/10 Hoagland營養(yǎng)液中,使Pb2+的最終質量濃度分別為0、200、400、600和800 mg·L-1。處理液分別裝入高15 cm、直徑20 cm的不透光塑料盆(盆外包裹黑色塑料薄膜)中,每盆中放入用塑料泡沫板和海綿支撐種植的大小一致的幼苗3株,每處理5盆,共25盆75株苗。每周更換1次處理液,處理4周后取樣測定各生長及生理生化指標。每個指標均重復測定3次。

1.2.2 指標測定方法 每個處理組隨機選取3株幼苗,用去離子水沖洗干凈并吸干表面水分,用直尺分別測量幼苗的株高和根長并計算平均值,按照公式“耐性指數=(處理組幼苗平均根長/對照組幼苗平均根長)×100%”計算幼苗的耐性指數。將每株幼苗的全部葉片和根系分開,分別在105℃下殺青2 h,然后置于60℃烘干至恒質量并稱量,分別計算幼苗的單株葉片干質量和單株根系干質量的平均值。

取剩余幼苗相同部位新鮮葉片測定葉綠素a和b含量;取相同部位新鮮葉片和根系測定丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性,超氧陰離子自由基()產生速率。葉綠素含量測定參照李合生[7]134-137的方法;MDA含量測定采用硫代巴比妥酸法[7]260-261;Pro含量測定采用茚三酮比色法[7]258-259; SOD活性測定采用NBT光化還原法[7]167-168;POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚-過氧化氫法[7]164-165;CAT活性測定采用紫外吸收法[8];產生速率測定參照Elstner等[9]的方法。

1.3 數據計算和統(tǒng)計分析

采用EXCEL 2010和SPSS 13.0統(tǒng)計分析軟件對相關實驗數據進行統(tǒng)計和方差分析,并運用鄧肯氏(Duncan’s)新復極差法進行差異顯著性分析。

表1 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗生長的影響(SD)1)Table1 Effect of Pb stress with different concentrations on growth of Louisiana Iris seedling(SD)1)

表1 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗生長的影響(SD)1)Table1 Effect of Pb stress with different concentrations on growth of Louisiana Iris seedling(SD)1)

1)同列中不同的小寫字母表示經鄧肯氏新復極差檢驗差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference (P＜0.05)by Duncan’s new multiple range test.

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表2 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗葉片葉綠素含量的影響(SD)1)Table2 Effect of Pb stress with different concentrations on chlorophyll content in leaf of Louisiana Iris seedling(SD)1)

表2 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗葉片葉綠素含量的影響(SD)1)Table2 Effect of Pb stress with different concentrations on chlorophyll content in leaf of Louisiana Iris seedling(SD)1)

1)同列中不同的小寫字母表示經鄧肯氏新復極差檢驗差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference(P＜0.05)by Duncan’s new multiple range test.

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2 結果和分析

2.1 Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗生長的影響

不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗生長的影響見表1。由表1可見:隨著Pb質量濃度的提高,路易斯安那鳶尾幼苗的株高和根長均呈逐漸下降的趨勢。在800 mg·L-1Pb脅迫條件下幼苗的株高和根長均最低,分別較對照下降25.87%和40.01%。經Pb脅迫處理后幼苗的株高與對照均存在顯著差異(P＜0.05),但幼苗的根長僅在600和800 mg·L-1Pb脅迫條件下與對照存在顯著差異。

由表1還可見:在Pb脅迫條件下幼苗的單株葉片干質量和單株根系干質量均與對照差異顯著,但各處理組間無顯著差異(P＞0.05)。在800 mg·L-1Pb脅迫條件下,幼苗的單株葉片干質量和單株根系干質量均最低,分別較對照下降45.96%和68.18%,下降幅度明顯高于株高和根長。

各處理組幼苗的耐性指數隨Pb質量濃度的提高呈逐漸降低的趨勢。在200和400 mg·L-1Pb脅迫條件下幼苗的耐性指數相近,均達到80%以上;但在600和800 mg·L-1Pb脅迫條件下幼苗的耐性指數明顯減小,說明在高濃度Pb脅迫條件下,路易斯安那鳶尾幼苗對Pb脅迫的耐性明顯降低,植株生長受到較強抑制。

2.2 Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗部分生理生化指標的影響

2.2.1 對葉片葉綠素含量的影響 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗葉片葉綠素含量的影響見表2。結果顯示:不同質量濃度Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾幼苗葉片的葉綠素a和b含量均較對照有所下降。與對照相比,在400和600 mg·L-1Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾幼苗葉片的葉綠素a含量下降不明顯,而800 mg·L-1Pb脅迫處理組幼苗葉片的葉綠素a含量(5.83 mg·g-1)顯著下降(P＜0.05),僅為對照(14.77 mg·g-1)的39.47%;各處理組幼苗葉片的葉綠素b含量與對照均不存在顯著差異(P＞0.05);各處理組幼苗葉片的葉綠素a/b比值也與對照無顯著差異。

2.2.2 對葉片和根系丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量的影響 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根中MDA和Pro含量的影響見表3。在200～800 mg·L-1Pb脅迫條件下,幼苗根系和葉片的MDA含量均隨著Pb質量濃度提高而上升,表明幼苗遭受的傷害越來越嚴重。根中的MDA含量均低于葉片,但根中MDA含量較對照的增幅明顯大于葉片。在200 mg·L-1Pb脅迫條件下葉片的MDA含量略低于對照且與對照差異不顯著(P＞0.05),但在400～800 mg·L-1Pb脅迫條件下葉片的MDA含量均顯著(P＜0.05)高于對照;而各處理組根系MDA含量則均顯著高于對照。600和800 mg·L-1Pb處理組葉片的MDA含量分別較對照提高0.90和1.95倍,而根系MDA含量則分別較對照提高2.45和3.34倍。

由表3還可知:各Pb脅迫處理組幼苗根系和葉片的Pro含量均隨Pb質量濃度提高而上升。根系中的Pro含量明顯低于葉片,但葉片中Pro含量較對照的增幅明顯大于根系。各處理組間以及處理組與對照間的根系Pro含量差異均不顯著;在200 mg·L-1Pb脅迫條件下葉片的Pro含量與對照差異不顯著,但在400、600和800 mg·L-1Pb脅迫條件下葉片的Pro含量均顯著高于對照,分別較對照提高5.15、7.89和16.10倍。

表3 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量的影響(SD)1)Table3 Effect of Pb stress with different concentrations on contents of malondialdehyde(MDA)and proline(Pro)in leaf and root of Louisiana Iris seedling(SD)1)

表3 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量的影響(SD)1)Table3 Effect of Pb stress with different concentrations on contents of malondialdehyde(MDA)and proline(Pro)in leaf and root of Louisiana Iris seedling(SD)1)

1)同列中不同的小寫字母表示經鄧肯氏新復極差檢驗差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference (P＜0.05)by Duncan’s new multiple range test.

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表4 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系SOD、POD和CAT活性的影響(SD)1)Table4 Effect of Pb stress with different concentrations on activities of SOD,POD and CAT in leaf and root of Louisiana Iris seedling (SD)1)

表4 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系SOD、POD和CAT活性的影響(SD)1)Table4 Effect of Pb stress with different concentrations on activities of SOD,POD and CAT in leaf and root of Louisiana Iris seedling (SD)1)

1)同列中不同的小寫字母表示經鄧肯氏新復極差檢驗差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference (P＜0.05)by Duncan’s new multiple range test.

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2.2.3 對葉片和根系抗氧化酶活性的影響 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根中超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性的影響見表4。由表4可以看出:隨Pb質量濃度的提高,幼苗葉片和根中的SOD和CAT活性均呈現低濃度時升高、高濃度時降低的趨勢,其中, 200 mg·L-1Pb脅迫條件下幼苗根系的SOD活性最高,600 mg·L-1Pb脅迫條件下幼苗葉片的SOD活性以及葉片和根系的CAT活性均達到最高;而葉片和根的POD活性則呈現逐漸升高的趨勢。在不同質量濃度Pb脅迫條件下葉片SOD活性均高于根系,根系CAT活性均高于葉片,但POD活性則表現為在低于800 mg·L-1Pb脅迫條件下根系高于葉片、而在800 mg·L-1Pb脅迫條件下則為葉片高于根系。各處理組的根系SOD活性無顯著差異(P＞0.05);而400～800 mg·L-1Pb處理組葉片的SOD活性均與對照有顯著差異(P＜0.05),但各處理組間差異不顯著。400～800 mg·L-1Pb處理組葉片中的POD活性以及800 mg·L-1Pb處理組根中的POD活性均與對照有顯著差異。

表5 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系產生速率的影響(SD)1)Table5 Effect of Pb stress with different concentrations onproduction rate in leaf and root of Louisiana Iris seedling(SD)1)

表5 不同質量濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系產生速率的影響(SD)1)Table5 Effect of Pb stress with different concentrations onproduction rate in leaf and root of Louisiana Iris seedling(SD)1)

1)同列中不同的小寫字母表示經鄧肯氏新復極差檢驗差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference(P＜0.05)by Duncan’s new multiple range test.

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3 討論和結論

Pb是植物的毒性元素之一,不同植物對Pb的敏感性和響應過程依賴于其自身的基因型和生理特性。Pb脅迫會引起植物葉綠體超微結構發(fā)生變化,抑制葉和根的生長以及葉片的光合作用,導致細胞膜受損[10]。相關研究結果[11-12]表明:Pb脅迫時間和水平與其對植物光合作用的抑制效應呈正相關,與葉綠素含量呈負相關。本實驗中,不同質量濃度Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾幼苗葉片葉綠素a和b的含量也與Pb質量濃度呈負相關,即隨著Pb質量濃度升高其葉綠素a和b含量均逐漸下降。這可能與“Pb脅迫條件下植物的光合系統(tǒng)和一些光合酶活性以及葉綠素合成受到抑制[13]”或者“Pb2+取代葉綠素分子中的Mg2+從而破壞葉綠素結構并抑制光合作用[14]”有關。

本實驗中,200 mg·L-1Pb處理條件下路易斯安那鳶尾幼苗葉片的丙二醛(MDA)含量與對照相比無顯著變化,表明該Pb脅迫水平并未導致路易斯安那鳶尾葉片細胞發(fā)生明顯的膜脂過氧化反應,細胞未受到明顯傷害,說明路易斯安那鳶尾對200 mg·L-1Pb脅迫具有一定的耐性。但是,400、600和800 mg·L-1Pb處理條件下路易斯安那鳶尾根和葉片的MDA含量均較對照顯著增加,并且Pb脅迫水平越高,葉片和根系的MDA含量也越高,說明此時其體內活性氧水平較高,細胞受到氧化脅迫的傷害。這一研究結果與原海燕[15]對Pb脅迫下同屬植物馬藺以及朱廣慧等[16]對Cd和Cu脅迫下路易斯安那鳶尾的相關研究結果一致。然而,本研究中根系的MDA含量均低于葉片,這與原海燕[15]對馬藺的相關研究結果不一致。推測這可能與本研究中Pb處理時間過長(4周)有關。Pb脅迫首先傷害路易斯安那鳶尾的根系,并導致根系的生理活性下降,然后才對地上部分的生理特性產生影響。隨著Pb脅迫濃度的提高,路易斯安那鳶尾葉片的脯氨酸含量均顯著高于對照,這與姜永雷等[17]的研究結果一致。而在各濃度Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾根系脯氨酸含量與對照無顯著差異,說明其根系清除氧自由基以及降低細胞膜脂過氧化的能力較弱。

本實驗中,200和400 mg·L-1Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾體內的產生速率與對照無顯著差異,而在600和800 mg·L-1Pb脅迫條件下卻顯著高于對照,表明高濃度Pb脅迫可導致路易斯安那鳶尾根和葉的細胞脂質過氧化程度加劇,這一現象與Pb脅迫條件下MDA和脯氨酸含量的變化規(guī)律一致,在Cd和Cr等其他重金屬對植物的脅迫過程中也有相似的現象[18-19]。

低濃度Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾幼苗根和葉的SOD、POD和CAT活性均有所上升,表明它們在清除活性氧過程中起重要作用,這種作用在其他植物上也有所體現,如:Pb脅迫可以誘導玉米(Zea mays Linn.)產生活性氧(ROS)并提高細胞的脂質過氧化水平,導致抗氧化酶活性相應增強[20]。路易斯安那鳶尾根系和葉片POD活性隨Pb脅迫濃度提高而上升,二者呈明顯的正相關,這可能與“POD活性與植物組織中重金屬含量水平緊密相關[21]”有關。然而,高水平(800 mg·L-1)Pb處理條件下路易斯安那鳶尾根系和葉片的SOD和CAT活性均有所下降,說明二者清除活性氧的作用大為削弱,也說明CAT與SOD的作用機制可能存在一定的相關性[15,22]。

綜上所述,在水培條件下,雖然不同濃度Pb脅迫對路易斯安那鳶尾幼苗的生長和干物質積累及光合作用均有一定的抑制作用,對幼苗的抗氧化系統(tǒng)也有一定的損傷,但各處理組間生長指標的差異并不顯著。在200和400 mg·L-1Pb脅迫條件下培養(yǎng)4周,路易斯安那鳶尾幼苗各生長和生理生化指標大多與對照無顯著差異,說明低濃度Pb脅迫下路易斯安那鳶尾可通過自身的抗氧化系統(tǒng)緩解Pb脅迫對機體的毒害作用,從而保證植株的生長和發(fā)育,說明路易斯安那鳶尾具有一定的耐Pb特性,并具有一定的修復重金屬污染水體的潛能。

[1] 王鴻燕,黃蘇珍,原海燕,等.Pb和Cd單一及復合脅迫條件下溪蓀(Iris sanguinea)生長及金屬離子積累特征分析[J].植物資源與環(huán)境學報,2011,20(3):24-28.

[2] 韓玉林.Pb-Cu復合脅迫對馬藺幼苗生長和生理指標的影響[J].植物資源與環(huán)境學報,2010,19(4):24-30.

[3] 胡永紅,肖月娥.濕生鳶尾——品種賞析、栽培及應用[M].北京:科學出版社,2012:61-65.

[4] 郭晉燕,張金政,孫國峰,等.根莖鳶尾園藝學研究進展[J].園藝學報,2006,33(5):1149-1156.

[5] 朱旭東,田松青,蔡曾煜.水生常綠雜種鳶尾新品種[J].中國花卉園藝,2007(12):46-47.

[6] Van ZANDT P A,MOPPER S.Delayed and carryover effects of salinity on flowering in Iris hexagona(Iridaceae)[J].American Journal of Botany,2002,89(11):1847-1851.

[7] 李合生.植物生理生化實驗原理和技術[M].北京:高等教育出版社,2000.

[8] 高俊鳳.植物生理學實驗指導[M].北京:高等教育出版社, 2006:45-75.

[9] ELSTNER E F,HEUPEL A.Inhibition of nitrite formation from hydroxylammoniumchloride:a simple assay for superoxide dismutase [J].Analytical Biochemistry,1976,70(2):616-620.

[10] LIU D,ISLAM E,LI T Q,et al.Comparison of synthetic chelators and low molecular weight organic acids in enhancing phytoextraction of heavy metals by two ecotypes of Sedum alfredii Hance[J]. Journal of Hazardous Materials,2008,153(1/2):114-122.

[11] 王啟明.鉛·鎘單一及復合脅迫對玉米幼苗生理生化特性的影響[J].安徽農業(yè)科學,2006,34(10):2036-2037,2048.

[12] 林 偉,張 燕,周娜娜,等.鉛污染對黃瓜幼苗脯氨酸及葉綠素含量的影響[J].安徽農學通報,2006,12(11):86-87.

[13] 彭 鳴,王煥校,吳玉樹.鎘、鉛誘導的玉米(Zea mays L.)幼苗細胞超微結構的變化[J].中國環(huán)境科學,1991,11(6):426-431.

[14] KüPPER H,KüPPER F,SPILLER M.Environmental relevance of heavy metal-substituted chlorophylls using the example of water plants[J].Journal of Experimental Botany,1996,47(2):259-266.

[15] 原海燕.馬藺Pb耐性機理及其對Pb污染土壤根際微環(huán)境的影響研究[D].南京:南京農業(yè)大學園藝學院,2013:36.

[16] 朱廣慧,唐 蓉,高 莉,等.鎘、銅脅迫對路易斯安娜鳶尾生理生化的影響[J].北方園藝,2011(24):84-86.

[17] 姜永雷,魯紅鼎,黃曉霞,等.鉛脅迫對滇潤楠幼苗生理特性的影響[J].北方園藝,2013(19):75-79.

[18] ZHANG F Q,ZHANG H X,WANG G P,et al.Cadmium-induced accumulation of hydrogen peroxide in the leaf apoplast of Phaseolus aureus and Vicia sativa and the roles of different antioxidant enzymes [J].Journal of Hazardous Materials,2009,168(1):76-84.

[19] CHOUDHURY S,PANDA S K.Toxic effects,oxidative stress and ultrastructural changes in moss Taxithelium nepalense(Schwaegr.) Broth.under chromium and lead phytotoxicity[J].Water,Air, and Soil Pollution,2005,167(1/4):73-90.

[20] GUPTA D K,NICOLOSO F T,SCHETINGER M R C,et al. Antioxidant defence mechanism in hydroponically grown Zea mays seedlings under moderate lead stress[J].Journal of Hazardous Materials,2009,172(1):479-484.

[21] Van ASSCHE F,CARDINAELS C,CLIJSTERS H.Induction of enzyme capacity in plants as a result of heavy metal toxicity:doseresponse relations in Phaseolus vulgaris L.,treated with zinc and cadmium[J].Environmental Pollution,1988,52(2):103-115.

[22] TANYOLAC D,EKMEKCI Y,UNALAN S.Changes in photochemical and antioxidant enzyme activities in maize(Zea mays L.) leaves exposed to excess copper[J].Chemosphere,2007,67(1): 89-98.

(責任編輯:佟金鳳)

Effect of Pb stress on growth and physiological-biochemical characteristics of Louisiana Iris

seedling ZHU Xudong1,2,YUAN Haiyan2,HUANG Suzhen2,①,TIAN Songqing1,YANG Jingmin2(1.Suzhou Polytechnical Institute of Agriculture,Suzhou 215008,China;2.Institute of Botany, Jiangsu Province and the Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210014,China),J.Plant Resour.& Environ.2014,23(4):62-67

Changes of seedling growth,chlorophyll content in leaf,contents of malondialdehyde(MDA) and proline(Pro),superoxide anion free radical(O-·2)production rate and activities of superoxide dismutase(SOD),peroxidase(POD)and catalase(CAT)in leaf and root of Louisiana Iris‘Professor Neil’seedling under stress condition with 0(CK),200,400,600 and 800 mg·L-1Pb were researched by solution culture method.The results show that with enhancing of Pb concentration,generally,height, root length,dry weights of leaf and root and tolerance index of seedling appear gradually decreasing trend,and are significantly lower than those of the control(P＜0.05)as a whole,but there is no significant difference among treatment groups.With enhancing of Pb concentration,contents of Chla and Chlb in leaf of seedling decrease gradually but only Chla content under 800 mg·L-1Pb stress is significantly lower than that of the control(P＜0.05),differences in contents of Chla and Chlb and ratio of Chla/Chlb between other treatment groups and the contro l all are not significant.With enhancing of Pbconcentration,contents of MDA and Pro and POD activity in leaf and root all increase,and SOD activity in root decreases.While SOD activity in leaf and CAT activity andproduction rate in leaf and root all increase with enhancing of Pb concentration under 200-600 mg·Pb stress,but those decrease with different degrees under 800 mg·L-1Pb stress,meaning that Louisiana Iris can relieve the toxic action caused by low concentration of Pb stress via induction and synthesis of antioxidant enzymes and related substances in vivo,while damage of high concentration of Pb stress to Louisiana Iris is serious.The comprehensive analysis result indicates that Louisiana Iris possesses a certain resistance to Pb and the potential ability to repair water polluted by Pb.

Pb stress;Louisiana Iris;growth index;physiological-biochemical characteristics; phytoremediation

Q945.78;X53;S682.1+9

A

1674-7895(2014)04-0062-06

10.3969/j.issn.1674-7895.2014.04.09

2014-04-14

江蘇省教育廳青藍工程項目(2014-24;2012-246);江蘇省農業(yè)三新工程項目(SXGC[2013]088);蘇州市科技支撐計劃項目(SNG201209)

朱旭東(1972—),男,安徽合肥人,博士研究生,副教授,主要從事觀賞植物資源與環(huán)境修復等方面的研究。

①通信作者E-mail:hsz1959@163.com