Pb單一及Pb-Cu復(fù)合脅迫對香蒲部分生理指標(biāo)的影響

徐小穎， 徐義昆， 池 源， 金銀根

(揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 江蘇 揚(yáng)州 225009)

Pb單一及Pb-Cu復(fù)合脅迫對香蒲部分生理指標(biāo)的影響

徐小穎①， 徐義昆， 池 源， 金銀根

(揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 江蘇 揚(yáng)州 225009)

近年來，許多研究者[1-4]針對重金屬脅迫條件下植物生理生化指標(biāo)變化和體內(nèi)礦質(zhì)元素積累規(guī)律進(jìn)行了相關(guān)研究，以期篩選出重金屬超富集植物，用于重金屬污染環(huán)境的修復(fù)。香蒲屬(TyphaLinn.)植物寬葉香蒲(T.latifoliaLinn.)和狹葉香蒲(T.angustifoliaLinn.)均對Pb具有較強(qiáng)的耐性及吸附能力[5-6]，可用于Pb污染水體的凈化和修復(fù)；同屬植物香蒲(T.orientalisPresl)為多年生挺水植物，繁殖能力及適應(yīng)性強(qiáng)，其葉片挺拔、花序粗壯，常作為觀賞花卉使用，亦用于污水凈化。相關(guān)研究結(jié)果表明：東方香蒲(TyphaorientalisPresl)對Pb具有較強(qiáng)的耐受能力和富集作用，其根部是主要的Pb積累器官[7-8]。通常，Pb和Cu在自然環(huán)境中普遍共存，容易形成Pb-Cu復(fù)合污染或與其他重金屬元素形成復(fù)合污染環(huán)境，然而關(guān)于香蒲對Pb-Cu復(fù)合脅迫的耐性尚不明確，一定程度上限制其在重金屬污染環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用。因此，亟待明確香蒲對Pb-Cu復(fù)合脅迫的耐性。

1 材料和方法

1.1 材料

供試香蒲植株采自江蘇揚(yáng)州的無污染水域，經(jīng)馴化培養(yǎng)后將具有嫩芽的地下莖置于溫度24 ℃、光照度17 600 lx、光照時(shí)間12 h·d-1的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，待新生植株高達(dá)40 cm時(shí)置于無底泥玻璃缸中，用1/10 Hoagland營養(yǎng)液預(yù)培養(yǎng)5 d，選取生長狀況一致的植株進(jìn)行脅迫實(shí)驗(yàn)。

1.2 方法

1.2.1 脅迫處理 采用單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置Pb單一脅迫處理液中的Pb終濃度為50 μmol·L-1、Pb-Cu復(fù)合脅迫處理液中的Pb和Cu終濃度均為50 μmol·L-1。于2014年7月16日8:00分別在1/10 Hoagland營養(yǎng)液中一次性加入一定體積的50 mmol·L-1Pb(NO3)2和50 mmol·L-1CuSO4溶液配制成Pb單一脅迫處理液和Pb-Cu復(fù)合脅迫處理液，對照組為不添加Pb和Cu的1/10 Hoagland營養(yǎng)液。每缸種植5株，每處理組各3缸(視為3次重復(fù))；按照上述條件處理15 d，期間每2天更換1次培養(yǎng)液。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用STATISTICA 6.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 對香蒲葉片光合色素含量的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表1)顯示：在Pb單一及Pb-Cu復(fù)合脅迫條件下香蒲葉片中的葉綠素b和類胡蘿卜素含量均略低于對照但無顯著差異，葉綠素a含量則顯著低于對照；且在Pb單一脅迫條件下3類光合色素的含量均最低，但與Pb-Cu復(fù)合脅迫處理組間無顯著差異。

濃度/μmol·L-1 Conc.PbCu色素含量/mg·g-1 PigmentcontentChlaChlbCar000.49±0.06a0.25±0.08a0.11±0.03a5000.18±0.06b0.12±0.06a0.05±0.03a50500.22±0.04b0.14±0.01a0.11±0.02a

1)Chla: 葉綠素aChlorophylla; Chlb: 葉綠素bChlorophyllb; Car: 類胡蘿卜素Carotenoid. 同列中不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different small lettersinthesame column indicate the significant difference (P<0.05).

2.2 對香蒲根和葉片中與過氧化傷害相關(guān)的生理生化指標(biāo)的影響

濃度/μmol·L-1 Concentration PbCuMDA含量/nmol·g-1MDAcontent根Root葉LeafO-·2產(chǎn)生速率/nmol·min-1·g-1O-·2productionrate根Root葉LeafH2O2含量/mmol·g-1H2O2content根Root葉Leaf009.72±0.07b5.51±0.05b1.64±0.60a1.73±0.33a1.21±0.13a1.13±0.13a50013.41±0.15a5.05±0.06c1.78±0.14a1.48±0.08a1.00±0.08a1.11±0.09a50504.15±0.08c8.98±0.11a1.55±0.13a1.99±0.12a0.63±0.07b1.08±0.12a

濃度/μmol·L-1ConcentrationPbCuSOD活性/U·g-1SODactivity根Root葉LeafCAT活性/U·g-1CATactivity根Root葉LeafPOD活性/U·g-1·min-1PODactivity根Root葉Leaf0023.44±9.61c 185.45±2.58a 148.60±28.17b 615.08±11.45b 7386.67±104.10a 1179.26±134.90b 500235.64±3.73a 136.67±1.68b 208.29±6.96a708.20±3.80a7866.67±344.13a2776.89±133.90a5050128.13±18.83b 188.07±3.70a 164.19±5.82b383.83±41.90c5469.63±564.22b2278.52±308.48a

1)同列中不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different small letters in the same column indicate the significant difference (P<0.05).

由表2還可見：在3個(gè)處理組中，Pb單一脅迫處理組根的SOD、CAT和POD活性以及葉片的CAT和POD活性均最高，而其葉片的SOD活性最低，且總體上與對照有顯著差異。Pb-Cu復(fù)合脅迫處理組根的SOD活性顯著高于對照但顯著低于Pb單一脅迫處理組，而葉片的SOD活性顯著高于Pb單一脅迫處理組但與對照無顯著差異；根的CAT活性顯著低于Pb單一脅迫處理組但與對照無顯著差異，葉片的CAT活性顯著低于Pb單一脅迫處理組和對照；根的POD活性顯著低于對照和Pb單一脅迫處理組，葉片的POD活性顯著高于對照但與Pb單一脅迫處理組無顯著差異。

3 討論和結(jié)論

植物體內(nèi)葉綠素含量的變化可在一定程度上反映重金屬脅迫對機(jī)體的傷害程度[15]。經(jīng)Pb單一脅迫后香蒲葉片的葉綠素含量均低于對照，可能由于Pb2+能夠降低葉綠素合成必需的原葉綠素還原酶活性[16]，并可取代葉綠素分子中的Mg2+，進(jìn)而直接破壞葉綠素結(jié)構(gòu)[17]。而經(jīng)Pb-Cu復(fù)合脅迫后香蒲葉片的葉綠素含量略高于Pb單一脅迫處理組，說明Cu能夠在一定程度上緩解Pb脅迫對葉綠素的破壞作用。

在重金屬脅迫條件下植物體內(nèi)的MDA含量會不同程度增加[6]，但經(jīng)Pb-Cu復(fù)合脅迫后香蒲根的MDA含量卻顯著低于對照，可能是因?yàn)槠涓考?xì)胞膜上的多元不飽和脂肪酸易發(fā)生過氧化損傷[18]，從而導(dǎo)致根中MDA含量顯著降低。

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(責(zé)任編輯: 佟金鳳)

Effects of Pb single and Pb-Cu complex stresses on some physiological indexes ofTyphaorientalisPresl

XU Xiaoying①, XU Yikun, CHI Yuan, JIN Yin’gen

(College of Bioscience and Biotechnology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China),

J.PlantResour. &Environ., 2015, 24(4): 105-107

香蒲； Pb單一脅迫； Pb-Cu復(fù)合脅迫； 光合色素含量； 過氧化傷害； 保護(hù)機(jī)制

TyphaorientalisPresl; Pb single stress; Pb-Cu complex stress; photosynthetic pigment content； peroxide damage; protection mechanism

2015-03-26

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31300324)； 江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項(xiàng)目(13KJB180028)

徐小穎(1985—)，女，山東淄博人，博士，講師，主要從事植物生理與分子生物學(xué)研究。

①通信作者E-mail: xuxiaoying@yzu.edu.cn

Q945.78; S682.32; X53

A

1674-7895(2015)04-0105-03

10.3969/j.issn.1674-7895.2015.04.14