鎘和萘單一及復(fù)合脅迫對(duì)紅樹植物白骨壤幼苗生理影響的差異分析

陸志強(qiáng)， 陳昌徐， 馬 麗， 章耕耘， 鄭文教,①

(1. 集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院， 福建 廈門 361021； 2. 廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院， 福建 廈門361102；3. 國家海洋局第三海洋研究所， 福建 廈門361005)

鎘和萘單一及復(fù)合脅迫對(duì)紅樹植物白骨壤幼苗生理影響的差異分析

陸志強(qiáng)1， 陳昌徐2， 馬 麗3， 章耕耘1， 鄭文教2,①

(1. 集美大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院， 福建 廈門 361021； 2. 廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院， 福建 廈門361102；3. 國家海洋局第三海洋研究所， 福建 廈門361005)

采用砂基培養(yǎng)法，對(duì)不同濃度鎘(Cd)(0、25和150 mg·L-1)和萘(Nap)(0和10 mg·L-1)單一及復(fù)合脅迫45和90 d后紅樹植物白骨壤〔Avicenniamarina(Forsk.) Vierh.〕的葉片葉綠素含量，根尖和葉片的MDA、AsA和可溶性蛋白質(zhì)含量及SOD和POD活性，根、莖、子葉和葉片中的Cd含量進(jìn)行了比較分析。結(jié)果表明：脅迫處理45 d 時(shí)，Cd-Nap復(fù)合脅迫處理組的葉片葉綠素a含量、根尖和葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量及SOD和POD活性大多顯著高于相同濃度Cd單一脅迫處理組，葉片葉綠素b含量顯著低于后者，Chla/Chlb值顯著高于后者。脅迫處理90 d時(shí)，與相同濃度Cd單一脅迫處理組相比，Cd-Nap復(fù)合脅迫處理組葉片的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量以及Chla/Chlb值，根尖和葉片的MDA和AsA含量總體上無顯著差異，而根尖和葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量和POD活性及根尖的SOD活性均顯著提高。經(jīng)Cd-Nap復(fù)合脅迫處理后白骨壤幼苗的根、莖、子葉和葉片中的Cd含量總體上高于相同濃度Cd單一脅迫處理組，且隨脅迫時(shí)間延長其差異越來越明顯。研究結(jié)果顯示：在Cd-Nap復(fù)合脅迫條件下Cd和Nap具有協(xié)同作用，隨脅迫時(shí)間延長和Cd濃度提高，Cd-Nap復(fù)合脅迫對(duì)白骨壤幼苗的傷害逐漸增強(qiáng)，并能夠促進(jìn)各器官對(duì)Cd的累積。

紅樹植物； 白骨壤; 鎘; 萘; 復(fù)合脅迫; 生理指標(biāo)

紅樹林是分布于熱帶和亞熱帶潮間帶中的重要生態(tài)系統(tǒng)，在防風(fēng)護(hù)堤、維持沿海生態(tài)系統(tǒng)平衡和物種多樣性方面具有重要作用[1-2]。白骨壤〔Avicenniamarina(Forsk.) Vierh.〕是中國常見的紅樹植物之一，為紅樹林群落的先鋒樹種和重要樹種。由于紅樹林濕地的環(huán)境條件特殊，加之具有生產(chǎn)力高，富含有機(jī)碳、硫化物和腐殖質(zhì)等特性，紅樹林濕地已經(jīng)成為陸域和海域環(huán)境污染物的主要匯集地[3-5]。

重金屬和有機(jī)物〔如多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)〕污染普遍存在于各種環(huán)境介質(zhì)中，發(fā)生重金屬污染的地區(qū)通常也會(huì)受到不同類型有機(jī)污染物的侵害[3]，鎘(Cd)和萘(Nap)分別是重金屬污染和多環(huán)芳烴污染的典型污染物。雖然Cd并不是植物生長發(fā)育的必需元素，但卻極易被植物吸收和富集，較低濃度的Cd即會(huì)在基因、生化以及生理水平上對(duì)植物的新陳代謝產(chǎn)生非常不利的影響[2]，使植物生長發(fā)育受限，甚至導(dǎo)致植物死亡。PAHs是一類廣泛存在于環(huán)境中的持久性有毒污染物[6-7]，具有較強(qiáng)的致癌、致畸、致突變以及生物蓄積特性[8-9]，低分子量PAHs對(duì)植物的毒害作用強(qiáng)于高分子量PAHs[10]；在16種優(yōu)控PAHs中，Nap的分子量最低且水溶性較強(qiáng)。因此，Nap不但對(duì)植物具有很強(qiáng)的毒害作用，而且還很容易被植物根部吸收，強(qiáng)烈抑制植物生長[11]。

目前，有關(guān)重金屬或PAHs脅迫對(duì)紅樹植物的影響已有較多研究，但這些研究多為單一污染因子脅迫，而實(shí)際上在生態(tài)系統(tǒng)中植物接觸的污染環(huán)境多包含復(fù)合污染物，復(fù)合污染物的作用機(jī)制比較復(fù)雜，無法用單一污染物的作用機(jī)制進(jìn)行解釋[12]，因此，開展重金屬和PAHs復(fù)合脅迫條件下紅樹植物生長發(fā)育的相關(guān)研究，對(duì)系統(tǒng)研究復(fù)合污染對(duì)紅樹植物的生態(tài)效應(yīng)具有重要意義。

在石油污染、水淹、鹽脅迫等逆境條件下，紅樹植物的生長通常伴隨著葉綠素含量、抗氧化酶促系統(tǒng)及非酶促系統(tǒng)等方面的變化[13-16]。鑒于此，作者對(duì)Cd和Nap單一及復(fù)合脅迫條件下紅樹植物白骨壤幼苗葉片的葉綠素含量，根尖和葉片的MDA、AsA和可溶性蛋白質(zhì)含量及SOD和POD活性進(jìn)行了比較分析，并比較了白骨壤不同部位的Cd含量，以期明確Cd-Nap復(fù)合脅迫條件下白骨壤各器官中Cd的累積效應(yīng)，為科學(xué)預(yù)測和評(píng)價(jià)重金屬和PAHs復(fù)合污染對(duì)紅樹林的生態(tài)效應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

成熟白骨壤種苗(成熟胚軸)采自福建省九龍江口紅樹林自然保護(hù)區(qū)海門島的白骨壤林，挑選無病蟲害、大小一致且成熟度相近的種苗進(jìn)行脅迫實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)用CdCl2·2.5H2O和Nap均為分析純級(jí)，分別購自國藥集團(tuán)有限公司和美國Sigma-Aldrich公司。

1.2 方法

1.2.1 脅迫及培養(yǎng)方法 實(shí)驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理組，分別為0 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap(CK)、0 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap、25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap、25mg·L-1Cd-10mg·L-1Nap、150 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap和150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap；采用鹽度為15的人工海水以及CdCl2·2.5H2O和Nap固體配制相應(yīng)濃度的處理液，處理液酸堿度為pH 7～pH 8。

栽培用砂基經(jīng)清洗及消毒后等量分裝于直徑30 cm、高15 cm培養(yǎng)盆中，每盆加入1 500 mL上述處理液，使液面剛好沒過砂基表面；每盆栽植12～14株苗，每盆視為1次重復(fù)，每處理3盆，共40株苗。將幼苗置于自然透光的玻璃溫室中培養(yǎng)90 d，晝、夜平均溫度分別為24 ℃和16 ℃，晝、夜平均空氣相對(duì)濕度分別為47%和76%；實(shí)驗(yàn)期間每7天更換1次相應(yīng)濃度的處理液，每天用自來水補(bǔ)足散失的水分。

1.2.2 樣品采集及指標(biāo)測定方法 在脅迫處理的第45天和第90天分別隨機(jī)選取部分植株，收集每株頂芽下的第2對(duì)葉片以及根尖(長度約1 cm)，用于葉片的葉綠素含量以及葉片和根尖的MDA、AsA和可溶性蛋白質(zhì)含量及SOD和POD活性測定；同時(shí)，將植株分成根、莖、子葉和葉片4部分，經(jīng)105 ℃殺青15 min后，置于80 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量，研磨后過100目篩，備用。由于脅迫處理第90 d時(shí)150 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap和150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組的植株均全部死亡，故未采集相應(yīng)的樣品。

將葉片去中脈后剪碎，稱取約100 mg樣品，采用混合液法[17]測定葉綠素含量。分別稱取約500 mg葉片和根尖，采用硫代巴比妥酸(TBA)顯色法[18]測定MDA含量；參考Dutilleul等[19]的方法測定AsA含量；采用考馬斯亮藍(lán)法[20]測定可溶性蛋白質(zhì)含量；采用氮藍(lán)四唑(NBT)還原法[21]測定SOD活性(以抑制50%NBT內(nèi)反應(yīng)液在470 nm處吸光值增加0.01為1個(gè)酶活性單位)。將根、莖、子葉和葉片的干樣經(jīng)箱式電阻爐干灰化后，用優(yōu)級(jí)純硝酸溶解灰分并定容，采用PE 9000 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS，美國PE公司)測定Cd含量。由于采樣量的限制，僅對(duì)脅迫處理90 d的根尖和葉片樣品中的MDA和AsA含量進(jìn)行了測定。每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測定3次。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)各處理組數(shù)據(jù)間的差異顯著性進(jìn)行LSD-t檢驗(yàn)，并對(duì)各變量之間的相關(guān)性進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 Cd和Nap單一及復(fù)合脅迫對(duì)白骨壤幼苗部分生理指標(biāo)的影響

2.1.1 對(duì)葉片中葉綠素含量的影響 Cd和Nap單一及復(fù)合脅迫45和90 d后白骨壤幼苗葉片葉綠素含量的變化見表1。

處理時(shí)間/dTreatmenttimeCd濃度/mg·L-1Conc．ofCdNap濃度/mg·L-1Conc．ofNap葉綠素含量/mg·g-1 ChlorophyllcontentChlaChlb總計(jì)TotalChla/Chlb45000．53±0．02b0．27±0．01a0．80±0．02b1．94±0．01b0100．60±0．05a0．19±0．02c0．78±0．06b3．18±0．26a2500．58±0．02a0．30±0．01a0．87±0．03a1．96±0．01b25100．60±0．03a0．19±0．01c0．78±0．02b3．22±0．31a15000．44±0．02c0．22±0．01b0．66±0．03c2．00±0．01b150100．52±0．03b0．17±0．02c0．69±0．05c3．19±0．29a90000．40±0．03ab0．13±0．02a0．53±0．05a3．11±0．20b0100．41±0．02a0．10±0．01b0．50±0．02ab4．15±0．14a2500．34±0．03b0．09±0．01b0．43±0．04b3．88±0．12a25100．34±0．04b0．09±0．02b0．43±0．06b3．81±0．43a1500 # # # # 15010 # # # #

1)同列中不同的小寫字母表示同一處理時(shí)間各處理組間差異顯著(P<0.05) Different small letters in the same column indicate the significant difference among different treatment groups at the same treatment time (P<0.05). #: 植株死亡 Plant death.

由表1可以看出：脅迫處理45 d，0 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組幼苗的葉綠素a含量顯著高于對(duì)照(0 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap)(P<0.05)，而葉綠素b含量則顯著低于對(duì)照，但它們的總?cè)~綠素含量差異不顯著。Cd和Nap復(fù)合脅迫處理組幼苗的葉綠素a含量均高于相同濃度Cd單一脅迫處理組，而其葉綠素b含量均低于相同濃度Cd單一脅迫處理組，如150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組的葉綠素a含量顯著高于150 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組，而葉綠素b含量則顯著低于150 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組。25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組的總?cè)~綠素含量顯著低于25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組，150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組與150 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組間的總?cè)~綠素含量差異不顯著(P>0.05)。此外，對(duì)Chla/Chlb值的分析結(jié)果顯示：Cd單一脅迫處理組的Chla/Chlb值與對(duì)照接近，而Cd-Nap復(fù)合脅迫處理組的Chla/Chlb值則與Nap單一脅迫處理組接近，且Cd-Nap復(fù)合脅迫處理組的Chla/Chlb值均顯著高于相同濃度Cd單一脅迫處理組?？傮w上看，150 mg·L-1Cd單一或復(fù)合脅迫處理組的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均低于對(duì)照且大多差異顯著。

由表1還可以看出：脅迫處理90 d，0 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組葉綠素a含量略高于對(duì)照且差異不顯著，葉綠素b含量顯著低于對(duì)照，總?cè)~綠素含量略低于對(duì)照且差異不顯著，Chla/Chlb值顯著高于對(duì)照；而25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組與25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組的葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量一致且均低于對(duì)照，前者的Chla/Chlb值略低于后者且差異不顯著，但二者的Chla/Chlb值均顯著高于對(duì)照?？傮w上看，隨脅迫時(shí)間延長，白骨壤幼苗葉片中的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均明顯下降，但Chla/Chlb值卻明顯升高。

2.1.2 對(duì)根尖和葉片中MDA和AsA含量的影響Cd和Nap單一及復(fù)合脅迫90 d后白骨壤幼苗根尖和葉片中MDA和AsA含量的變化見表2。

由表2可見：脅迫處理90 d， 25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組幼苗根尖和葉片的MDA含量與25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組無顯著差異(P>0.05)，但卻顯著低于0 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組(P<0.05)；25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組根尖和葉片的AsA含量與25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組間也無顯著差異，但與0 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組差異顯著(P<0.05)，其中，根尖AsA含量較后者降低58.6%，葉片中AsA含量則升高6.5%。總體上看，10 mg·L-1Nap單一處理組的根尖和葉片的MDA和AsA含量均顯著高于對(duì)照，而25 mg·L-1Cd單一脅迫處理組及25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap復(fù)合脅迫處理組的根尖MDA含量與對(duì)照無顯著差異，但葉片的MDA含量顯著低于對(duì)照，根尖和葉片的AsA含量均顯著高于對(duì)照。

Cd濃度/mg·L-1Conc．ofCdNap濃度/mg·L-1Conc．ofNap不同部位MDA含量/nmol·g-1MDAcontentindifferentparts根尖Roottip葉片Leaf不同部位AsA含量/mg·g-1AsAcontentindifferentparts根尖Roottip葉片Leaf000．85±0．23b2．95±0．24b0．34±0．02c0．89±0．02c0104．86±0．32a3．52±0．10a1．33±0．05a0．93±0．01b2500．36±0．17b2．30±0．24c0．55±0．03b0．98±0．01ab25101．16±0．84b2．30±0．17c0．55±0．01b0．99±0．00a1500 # # # # 15010 # # # #

1)同列中不同的小寫字母表示各處理組間差異顯著(P<0.05) Different small letters in the same column indicate the significant difference among different treatment groups (P<0.05). #: 植株死亡 Plant death.

2.1.3 對(duì)根尖和葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量的影響Cd和Nap單一及復(fù)合脅迫45和90 d后白骨壤幼苗根尖和葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量的變化見表3。

由表3可以看出：脅迫處理45 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap和150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組的根尖和葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量均高于相同濃度的Cd單一脅迫處理組，其中，150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組的根尖和葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量均顯著高于150 mg·L-1Cd-0 mg·L-1處理組(P<0.05)，分別較后者提高40.8%和15.7%。此外，10 mg·L-1Nap單一脅迫處理組的葉片可溶性蛋白質(zhì)含量高于其他處理組，其根尖可溶性蛋白質(zhì)含量也較高?？傮w上看，各處理組的根尖可溶性蛋白質(zhì)含量均高于對(duì)照，而除150 mg·L-1Cd單一脅迫處理組外，其他處理組的葉片可溶性蛋白質(zhì)含量也均高于對(duì)照。

由表3還可以看出：脅迫處理90 d，25 mg·L-1-10 mg·L-1Nap處理組根尖和葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量基本上均顯著高于25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組，其根尖和葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量分別較25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組提高19.5%和7.7%?？傮w上看，各處理組的葉片可溶性蛋白質(zhì)含量均高于對(duì)照；除10 mg·L-1Nap單一脅迫處理組外，其他處理組的根尖可溶性蛋白質(zhì)含量也均高于對(duì)照。

處理時(shí)間/dTreatmenttime濃度/mg·L-1ConcentrationCdNap不同部位可溶性蛋白質(zhì)含量/mg·g-1Solubleproteincontentindifferentparts根尖Roottip葉片Leaf45002．00±0．17d12．52±0．20b0104．02±0．24b14．55±1．00a2503．32±0．18c13．90±0．16a25103．73±0．26bc14．42±0．54a15003．55±0．25bc12．10±0．77b150105．00±0．44a14．00±0．39a90003．30±0．09bc12．25±0．17b0102．95±0．11c12．77±0．39ab2503．43±0．46b12．26±0．11b25104．10±0．05a13．20±0．47a1500# #15010# #

1)同列中不同的小寫字母表示同一處理時(shí)間各處理組間差異顯著(P<0.05) Different small letters in the same column indicate the significant difference among different treatment groups at the same treatment time (P<0.05). #: 植株死亡 Plant death.

隨脅迫時(shí)間延長，白骨壤幼苗根尖中的可溶性蛋白質(zhì)含量均小幅增加，但葉片中的可溶性蛋白質(zhì)含量卻下降。

2.1.4 對(duì)根尖和葉片中SOD和POD活性的影響Cd和Nap單一及復(fù)合脅迫45和90 d后白骨壤幼苗根尖和葉片中SOD和POD活性的變化見表4。

由表4可以看出：脅迫處理45 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組根尖和葉片的SOD活性均顯著高于25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組(P<0.05)；150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組根尖的SOD活性顯著高于150 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組，而其葉片的SOD活性僅略高于后者且二者間差異不顯著(P>0.05)。脅迫處理90 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組根尖的SOD活性仍顯著高于25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組，但其葉片的SOD活性卻顯著低于25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組?？傮w上看，多數(shù)處理組根尖和葉片的SOD活性高于對(duì)照。

由表4還可以看出：脅迫處理45 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組根尖的POD活性顯著高于25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組，而其葉片的POD活性則僅略高于25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組且二者之間無顯著差異；150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組根尖和葉片的POD活性均顯著高于150 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組。脅迫處理90 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組根尖和葉片的POD活性均顯著高于25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組。與對(duì)照相比，絕大多數(shù)處理組根尖和葉片的POD活性均高于對(duì)照。

處理時(shí)間/dTreatmenttimeCd濃度/mg·L-1Conc．ofCdNap濃度/mg·L-1Conc．ofNap不同部位SOD活性/U·g-1SODactivityindifferentparts根尖Roottip葉片Leaf不同部位POD活性/U·g-1·min-1PODactivityindifferentparts根尖Roottip葉片Leaf450046．54±3．24e192．27±7．38b94．67±2．47e210．59±6．25c01095．96±0．67b176．24±5．22c163．89±15．06d307．74±10．71a25064．54±1．27d164．75±5．34c153．44±12．19d291．93±4．52ab251074．14±3．02c209．03±7．48a246．87±6．02c292．65±9．41ab150068．49±4．08cd213．49±13．18a276．88±5．03b205．17±13．56c15010109．15±8．28a217．24±5．37a447．51±24．69a285．69±13．48b900085．73±3．91b212．73±2．88b120．05±7．82c188．07±8．18c01078．85±1．89b217．41±10．64b116．08±3．25c208．59±5．82b25084．76±8．89b239．26±6．60a170．54±11．51b216．02±12．50b2510101．30±2．88a218．48±7．43b195．77±5．68a245．65±11．66a1500 # # ##15010 # # # #

1)同列中不同的小寫字母表示同一處理時(shí)間各處理組間差異顯著(P<0.05) Different small letters in the same column indicate the significant difference among different treatment groups at the same treatment time (P<0.05). #: 植株死亡 Plant death.

隨脅迫時(shí)間延長，白骨壤幼苗根尖和葉片的SOD活性總體上升高，而根尖和葉片的POD活性則總體上降低。

2.2 Cd和Nap單一及復(fù)合脅迫對(duì)白骨壤幼苗根尖和葉片中Cd含量的影響

經(jīng)不同濃度Cd和Nap單一及復(fù)合脅迫45和90 d后白骨壤幼苗不同器官(包括根、莖、子葉和葉片)中的Cd含量見表5。

由表5可見：脅迫處理45 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap和150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組根中的Cd含量均顯著高于相同濃度Cd單一脅迫處理組(P<0.05)，其中，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組根中Cd含量較25 mg·L-1Cd單一脅迫處理組增加157.9%，而150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組根中Cd含量僅比150 mg·L-1Cd單一脅迫處理組增加18.4%。脅迫處理90 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組根中的Cd含量顯著高于25 mg·L-1Cd單一脅迫處理組，增幅為7.8%。

脅迫處理45 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap和150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組莖中的Cd含量均高于相同濃度Cd單一脅迫脅迫處理組，分別提高37.2%和27.6%。脅迫處理90 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組莖中的Cd含量顯著高于25 mg·L-1Cd單一脅迫處理組，增幅為77.4%。

脅迫處理45 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組子葉中的Cd含量顯著高于25 mg·L-1Cd單一脅迫處理組，增幅為93.6%；而150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組子葉中的Cd含量較150 mg·L-1Cd單一脅迫處理組顯著降低，降幅為14.2%。脅迫處理90 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組子葉中的Cd含量顯著高于25 mg·L-1Cd單一脅迫處理組，增幅達(dá)189.0%。

脅迫處理45 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap和150 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組葉片中的Cd含量僅略高于相同濃度Cd單一脅迫處理組；脅迫處理90 d，25 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Nap處理組葉片中的Cd含量顯著高于25 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap處理組，增幅為109.6%。

隨脅迫時(shí)間延長，白骨壤幼苗根、莖、子葉和葉片中的Cd含量總體上均明顯增加。

處理時(shí)間/dTreatmenttimeCd濃度/mg·L-1Conc．ofCdNap濃度/mg·L-1Conc．ofNap不同器官中的Cd含量/μg·g-1 Cdcontentindifferentorgans根Root莖Stem子葉Cotyledon葉Leaf4500-- - - 010----25027．22±4．61d3．82±0．20b1．57±0．09d0．95±0．13b251070．19±18．61c5．24±1．33b3．04±0．38c0．98±0．22b1500109．41±5．35b17．21±0．23a8．80±0．45a1．80±0．13a15010129．53±5．43a21．96±5．04a7．55±0．61b2．07±0．40a9000-- - - 010----25091．10±2．97b3．37±0．26b10．44±2．43b2)6．53±0．99b251098．21±4．12a5．98±0．61a30．17±5．76a2)13．69±0．90a1500## # # 15010####

1)同列中不同的小寫字母表示同一處理時(shí)間各處理組間差異顯著(P<0.05) Different small letters in the same column indicate the significant difference among different treatment groups at the same treatment time (P<0.05). -: 未檢出 Undetected; #: 植株死亡 Plant death.

2)供試樣品為凋落的子葉 The sample tested is withered cotyledon.

3 討論和結(jié)論

相關(guān)研究結(jié)果[23-24]表明：多環(huán)芳烴能夠誘導(dǎo)植物分泌脫落酸(ABA)，從而導(dǎo)致葉片中的葉綠素含量下降。由本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：與對(duì)照(0 mg·L-1Cd-0 mg·L-1Nap)相比，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中Nap單一脅迫均能夠?qū)е掳坠侨烙酌缛~片中的葉綠素a含量提高、葉綠素b含量降低，總體表現(xiàn)為總?cè)~綠素含量小幅下降但Chla/Chlb值顯著升高，這一研究結(jié)果與孫成芬等[25]和Tomar等[26]的相關(guān)研究結(jié)果相似，而Chla/Chlb值升高說明與PSⅡ光化學(xué)反應(yīng)效率相關(guān)的光捕獲量降低[26-27]。

在受到重金屬脅迫后，植物細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生植物絡(luò)合素(PC)等重金屬結(jié)合多肽或蛋白，用于絡(luò)合進(jìn)入細(xì)胞中的重金屬元素，從而降低重金屬對(duì)植物體的傷害[29]，而可溶性蛋白質(zhì)含量為衡量重金屬脅迫的常用指標(biāo)之一。與相同濃度Cd單一脅迫相比，在Cd和Nap復(fù)合脅迫條件下白骨壤根尖和葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的增幅更大，且這種作用隨Cd脅迫濃度升高和脅迫時(shí)間延長而增強(qiáng)，這一現(xiàn)象是否與重金屬脅迫條件下植物細(xì)胞產(chǎn)生植物絡(luò)合素(PC)等重金屬結(jié)合多肽或蛋白有關(guān)，尚待深入研究。

與Cd單一脅迫相比，經(jīng)Cd和Nap復(fù)合脅迫后白骨壤幼苗根尖的SOD和POD活性均顯著升高，多數(shù)處理組的葉片SOD和POD活性也有所升高；其中，葉片SOD活性的增幅隨Cd脅迫濃度升高和脅迫時(shí)間延長而減小，葉片POD活性的增幅則隨Cd脅迫濃度升高和脅迫時(shí)間延長而增大。由于脅迫條件下白骨壤葉片的受害程度比根部更嚴(yán)重(另文發(fā)表)，推測Cd和Nap復(fù)合脅迫條件下，隨脅迫濃度的升高和脅迫時(shí)間的延長，白骨壤植株受到的過氧化傷害逐漸加重，導(dǎo)致葉片中SOD酶的基因表達(dá)受到抑制，從而使葉片的SOD活性增幅下降，而葉片POD活性增幅增大可能與白骨壤葉片啟動(dòng)POD有效防御過氧化傷害的閾值較高有關(guān)[5]。

與Cd單一脅迫相比，Cd和芘(Pyr)復(fù)合脅迫能夠顯著提高秋茄樹(KandeliaobovataSheue, H. Y. Liu et J. Yong)根部的Cd含量[3]；低濃度的Cd和PAHs復(fù)合脅迫也能夠促使燈芯草屬(JuncusLinn.) 植物J.subsecundusN.A. Wakef.各器官累積更多的Cd元素[30]。本研究中，在Cd和Nap復(fù)合脅迫條件下白骨壤各器官中的Cd含量基本上都高于相同濃度Cd單一脅迫處理組，且脅迫時(shí)間越長、Cd含量越高，說明Nap能夠提高白骨壤幼苗根、莖、子葉及葉片對(duì)Cd的累積能力且這種效應(yīng)隨時(shí)間延長而增強(qiáng)。Wang等[3]認(rèn)為，PAHs能抑制植物根尖質(zhì)外體屏障的形成，導(dǎo)致根尖質(zhì)粒體和質(zhì)外體中Cd濃度上升，從而使植物對(duì)Cd的吸收量增加。然而，作者對(duì)秋茄樹[31]的相關(guān)研究結(jié)果表明Nap能夠增加植物的細(xì)胞膜透性，據(jù)此推測在Cd和Nap復(fù)合脅迫條件下，由于Nap不需要任何載體就能夠直接滲透進(jìn)入根部細(xì)胞中并使根部細(xì)胞膜透性增大，致使Cd能大量進(jìn)入細(xì)胞中[32]，由此導(dǎo)致白骨壤各器官中Cd的含量上升。但Cd和Nap復(fù)合脅迫的具體作用機(jī)制尚待進(jìn)一步深入研究。

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(責(zé)任編輯： 佟金鳳)

Difference analysis on effects of single and combination stresses of Cd and Nap on physiology of mangroveAvicenniamarinaseedlings

LU Zhiqiang1, CHEN Changxu2, MA Li3, ZHANG Gengyun1, ZHENG Wenjiao2,①

(1. Fisheries College， Jimei University, Xiamen 361021, China; 2. College of Environment and Ecology, Xiamen University, Xiamen 361102, China; 3. The Third Institute of Oceanography, State Oceanic Administration, Xiamen 361005, China),J.PlantResour. &Environ., 2015, 24(3): 60-67

Chlorophyll content in leaf, MDA, AsA, soluble protein contents and SOD and POD activities in root tip and stem, Cd content in root, stem, cotyledon and leaf of mangroveAvicenniamarina(Forsk.) Vierh. of different treatment groups after single and combination stressed for 45 and 90 d with different concentrations of cadmium (Cd) (including 0, 25 and 150 mg·L-1)and naphthalene (Nap) (including 0 and 10 mg·L-1) were comparatively analyzed by sand culture method. The results show that when stressed for 45 d, Chlacontent in leaf, soluble protein content and SOD and POD activities in root tip and leaf of Cd-Nap combination stress treatment group are mostly significantly higher than those of single stress treatment group with the same concentration of Cd, Chlbcontent in leaf is significantly lower than that of the latter, and Chla/Chlbratio is significantly higher than that of the latter. When stressed for 90 d, compared with single stress treatment group with the same concentration of Cd, there are generally no significant differences in Chla, Chlband total chlorophyll contents and Chla/Chlbratio of leaf, MDA and AsA contents in root tip and leaf of Cd-Nap combination stress treatment group, while soluble protein content and POD activity in root tip and leaf and SOD activity in root tip are all increased significantly. After treated by Cd-Nap combination stress, Cd content in root, stem, cotyledon and leaf ofA.marinaseedlings is generally higher than that of single stress treatment group with the same concentration of Cd, and their differences are more and more obvious with prolonging of stress time. It is suggested that under condition of Cd-Nap combination stress, Cd and Nap have a synergistic effect, with prolonging of stress time and increasing of Cd concentration, damage of Cd-Nap combination stress toA.marinaseedlings enhances gradually and Cd-Nap combination stress can promote the accumulation of Cd in different organs.

mangrove;Avicenniamarina(Forsk.) Vierh.; Cd; Nap; combination stress; physiological index

2015-01-20

福建省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2010J05098)； 國家海洋局海洋環(huán)境保護(hù)司2013年業(yè)務(wù)性科研課題(HD130701)

陸志強(qiáng)(1977—)，男，安徽池州人，博士，副教授，主要從事環(huán)境生態(tài)學(xué)方面的研究。

①通信作者 E-mail： zhengwenjiao2008@sina.com

Q945.78； S793.9； X53

A

1674-7895(2015)03-0060-08

10.3969/j.issn.1674-7895.2015.03.08