5種速生柳無性系對Pb2＋脅迫的生理抗性比較

楊 斌，張文輝，高建欣

（天津師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，天津市動植物抗性重點實驗室，天津300387）

5種速生柳無性系對Pb2＋脅迫的生理抗性比較

楊 斌，張文輝＊，高建欣

（天津師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，天津市動植物抗性重點實驗室，天津300387）

以5種一年生速生柳（竹柳、蘇柳172、蘇柳795、旱快柳、旱柳）幼苗為材料，通過盆栽鉛脅迫實驗，測定其生長過程中的生理生化指標(biāo)，分析其對鉛脅迫的生理響應(yīng)及耐受性。結(jié)果表明：（1）隨著Pb2＋濃度的增加，5種速生柳葉片保護酶SOD、POD和CAT活性均呈先升高后降低的趨勢，其中竹柳的3種保護酶活性均為最高。（2）隨著Pb2＋濃度的增加，各無性系葉片中滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量均呈先上升后下降的趨勢，竹柳和蘇柳172在高Pb2＋濃度（1500mg·kg－1）脅迫下表現(xiàn)出對Pb2＋的強耐受性。（3）隨著Pb2＋濃度的增加，各速生柳無性系葉片丙二醛含量均呈逐漸增高的趨勢，但增幅有所不同，竹柳增幅最小，旱柳增幅最大。（4）隨著Pb2＋濃度的增加，5種速生柳葉片中葉綠素含量均呈先上升后下降的趨勢，但各無性系的下降幅度存在差異，其中竹柳的下降幅度最小，旱柳下降幅度最大。（5）隨著Pb2＋濃度的增加，5種速生柳根系活力都呈先上升后下降的趨勢，其中竹柳的根系活力最強，蘇柳795的最弱。（6）各速生柳根系對鉛均有一定的吸附能力，竹柳對鉛積累量最大。（7）對各生理指標(biāo)的Fuzzy數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)綜合評價結(jié)果表明，5種速生柳對Pb2＋耐受性強弱表現(xiàn)為：竹柳＞旱快柳＞旱柳＞蘇柳795＞蘇柳172。

速生柳；Pb2＋脅迫；生理指標(biāo)；保護酶

土壤、水體以及空氣受重金屬污染，對生物圈食物鏈造成很大危害［1］，中國約有1／5耕地遭受不同程度重金屬污染［2］。重金屬鉛是對環(huán)境危害非常大的污染物，進入環(huán)境后參與水體－土壤－生物系統(tǒng)的循環(huán)，可在植物體內(nèi)積累［3］，利用植物吸附功能凈化土壤中重金屬鉛是目前最受推崇的措施［4］。

目前，對水體和土壤的重金屬污染修復(fù)研究大多集中在水生和草本植物等，對木本植物的相關(guān)研究則較少。木本植物生物量大，生長周期長，可以充分吸附環(huán)境中的鉛［5－6］，李永杰［7］和施翔［8］研究表明，大葉黃楊（Euonymus japonicus）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）等木本植物對鉛脅迫具有較強的適應(yīng)性，可以用于鉛污染土壤的修復(fù)。柳樹性喜濕，根系發(fā)達，適應(yīng)性強，生長速度快，耐水性好，常于水旁栽植，對水體和周邊土壤重金屬污染有很好的修復(fù)作用，是應(yīng)用于重金屬污染環(huán)境植物修復(fù)的重要樹種［9－10］。近年來實驗證明，利用速生型的柳樹凈化污染土壤，不僅能吸附土壤中重金屬而且富集在其莖桿中，使重金屬徹底脫離土壤及食物鏈，發(fā)揮凈化作用［11］。方升佐等［12］、張文輝等［13］和Danfors等［14］研究表明能源柳是環(huán)境凈化的優(yōu)良樹種，能吸收工業(yè)和生活排除的污水以及土壤表層0～50cm中的重金屬，比草本植物和其他木本植物凈化能力強；Landberg［11］通過對不同柳樹（Salix viminalis）研究表明，能源柳樹形優(yōu)美，可以直接用于城市綠地、道橋、庭院綠化，還可就地吸附重金屬元素（鉛、鎘、砷）凈化樹體周圍環(huán)境。鉛的積累直接影響細胞的代謝作用，破壞活性氧代謝酶系統(tǒng)及各種酶的活性［15］，植物對重金屬的抗性可以表現(xiàn)在自身的生理指標(biāo)變化上，有研究表明，鉛脅迫下植物抗氧化酶、細胞膜、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)等生理指標(biāo)的變化可以反映出植物對鉛的忍耐能力［3］；薛建勇等［16］、王小鴿等［17］利用瑞典能源柳通過脅迫實驗，觀測其生長、生理指標(biāo)證明瑞典能源柳具有耐重金屬鉛、鎘的特性；張文輝等［13］以能源柳為基礎(chǔ)從全國初步篩選柳屬中的速生種類或無性系，然后在陜西楊凌、延安同一生境條件作進一步篩選，發(fā)現(xiàn)竹柳、蘇柳172、蘇柳795、旱快柳是綜合特性較為優(yōu)良的類型，高建欣等［18］對其隔耐受性進行了對比研究，認(rèn)為竹柳對鎘脅迫具有較強耐受力。因此，更全面地對這幾種速生柳進行重金屬耐受性實驗，不僅是擴大速生柳利用范圍的需要，也是繁榮凈化水體和土壤生物材料的需要。

本研究以5種速生柳一年生幼苗為材料，設(shè)置不同Pb2＋脅迫梯度，通過盆栽實驗，脅迫6周后測定各無性系幼苗的生理生化指標(biāo)及根系鉛積累量，綜合評價各無性系對鉛的耐受性差異，篩選出耐鉛性更高的速生柳品種，同時為推廣速生柳修復(fù)污染環(huán)境提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料培養(yǎng)

實驗材料為竹柳（Salix‘Zhuliu’）、蘇柳172（Salix jiangsuensis CL J－172）、蘇柳795（Salix jiangsuensis CL J－795）、旱快柳（Salix matsudana var.anshanenensis）和旱柳（Salix matsudana Koidz）一年生扦插幼苗。旱柳為本地速生柳，其余4種為西北農(nóng)林科技大學(xué)引進速生柳。

供試土壤為天津師范大學(xué)生物科技園中0～5 cm表層土壤，屬于潮土類型，過篩風(fēng)干后備用。經(jīng)西北農(nóng)林科技大學(xué)西部環(huán)境與生態(tài)教育部重點實驗室測定，供試土壤主要理化性質(zhì)為：pH 7.6，有機質(zhì)含量6.61g·kg－1，速效氮28.52mg·kg－1、速效磷20.43mg·kg－1、速效鉀97.97mg·kg－1，總鹽分含量0.2g·kg－1，土壤含水率10.46%。

2013年4月10日，選用直徑30cm、高32cm的花盆，每盆裝入供試土壤10kg（風(fēng)干土），插入2枝插穗（直徑1cm、長度15cm），每枝插穗露出土面1.5cm，澆透水。每周澆灌1次Hoagland營養(yǎng)液保持盆內(nèi)養(yǎng)分，每個盆底置有托盤，將滲漏水及時返回盆中。在晴天無降雨時將花盆置于露天接受光照，有降雨時將花盆置于防雨棚中。每株保留2個萌芽，培養(yǎng)35d后（平均苗高40cm、地徑0.6cm），選取長勢良好、大小一致幼苗進行Pb2＋脅迫處理。

1.2 脅迫處理

參照周芙蓉等［15］、林曉倩等［19］對木本植物鉛脅迫濃度以及實驗前預(yù)實驗結(jié)果，設(shè)置4個Pb2＋脅迫濃度：對照（CK，0mg·kg－1）、輕度脅迫（500mg· kg－1）、中度脅迫（1 000mg·kg－1）、重度脅迫（1 500mg·kg－1）。在2013年5月15日，重金屬Pb以分析純的Pb（NO3）2與去離子水配制母液，然后按照盆內(nèi)土壤重量，計算需要加入量，將Pb2＋脅迫處理所需總量分3次在3d內(nèi)加入盆中，每次1／3。每個處理3次重復(fù)。脅迫開始后適量澆水（自來水），及時將托盤中的水歸還到土壤中，避免Pb2＋流失，保持盆內(nèi)土壤水分在15%左右。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 生理生化指標(biāo) 2013年6月26日（脅迫42 d后），從插穗上剪取各速生柳完全展開健康功能葉，用保鮮箱帶回實驗室，測定其超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）活性，以及可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖、丙二醛（MDA）和葉綠素含量。SOD、POD和CAT活性分別采用氮藍四唑染色法［20］、愈創(chuàng)木酚染色法［21］和紫外吸收法［22］測定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G－250比色法［20］測定；脯氨酸含量測定采用茚三酮顯色法［20］測定；MDA和可溶性糖含量采用硫代巴比妥酸法［23］測定，葉綠素含量采用分光光度法［21］進行測定。

倒盆，輕輕分離出根系，小心沖洗干凈泥土，吸水紙吸干根系表面水分，剪取各速生柳扦插苗不定根根系，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法［21］測定根系活力。將剩余的速生柳根系分別用蒸餾水和去離子水洗凈，105℃殺青20min，45℃烘箱烘干至恒重，磨碎，經(jīng)HNO3－HClO4硝化后用電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP－AES，LEEMAN LABS INC，New Hampshire，USA）測定［24］不同速生柳根系Pb2＋含量。取樣量均按照參考文獻里的標(biāo)準(zhǔn)進行，每個樣品3次重復(fù)取平均數(shù)。

各指標(biāo)單位用葉片鮮重的含量表示，鉛積累量的單位mg·kg－1表示每千克根干重中鉛離子的毫克含量。

1.3.2 耐鉛性評價 以不同Pb2＋脅迫下5種速生柳的SOD活性、POD活性、CAT活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、MDA含量、葉綠素以及根系活力為評價指標(biāo)。應(yīng)用Fuzzy數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)計算5種速生柳各參評指標(biāo)的隸屬值X（μ），綜合評價其對鉛的耐受性。先計算5種速生柳每一脅迫階段各參評指標(biāo)的隸屬值，再求出各速生柳每一指標(biāo)隸屬值的平均值，最后對每個速生柳的9種評價指標(biāo)隸屬值進行累加求平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SPSS 17.0軟件分析實驗數(shù)據(jù)。進行單因素方差分析，Duncan方法進行多重比較，每一個數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值，用Excel 2003繪圖。

式中，X為參試植物某一指標(biāo)的測定值，Xmin為該指標(biāo)測定值中的最小值，Xmax為測定值中的最大值，若某一指標(biāo)與耐鉛性呈負相關(guān)，可通過反隸屬函數(shù)計算其耐鉛性隸屬函數(shù)值，公式為：X（μ）＝1－

2 結(jié)果與分析

2.1 Pb2＋脅迫下5種速生柳葉片保護酶活性比較

2.1.1 SOD活性 當(dāng)植物受到重金屬脅迫后，其體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與清除間的平衡遭到破壞，影響了植物的正常生長，甚至導(dǎo)致植株死亡。SOD是植物保護細胞免受自由基傷害，清除活性氧的關(guān)鍵酶。如圖1，A所示，隨著Pb2＋濃度的增加，5種速生柳葉片SOD活性總體上呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。但不同無性系之間有差異，竹柳、旱快柳、旱柳葉片SOD活性在輕度脅迫（500mg·kg－1）時達到最大值，分別比對照顯著增加了17.58%、51.48%、12.19%（P＜0.05）；在重度脅迫（1 500mg·kg－1）時降到最小值，分別比對照顯著降低了10.98%、19.19%、22.55%。蘇柳172、蘇柳795的葉片SOD活性在中度脅迫（1 000mg·kg－1）時達到最大值，分別比對照顯著升高了29.07%、45.65%?？梢?，竹柳比其它無性系能穩(wěn)定地保持一個較高SOD活性。

2.1.2 POD活性 POD是一類重要的氧化還原酶類，參與活性氧代謝過程。不同速生柳葉片的POD活性變化如圖1，B所示。隨著Pb2＋濃度的增加，5種速生柳葉片的POD活性均呈先升高后降低的趨勢，且在中度脅迫時都達到最大值，分別比對照顯著增加了105.21%、135.28%、150.10%、98.82%、52.61%；重度脅迫時，旱快柳和旱柳的POD活性降到了最小值，分別比對照顯著降低了16.03%、54.28%，而此時竹柳、蘇柳172和蘇柳795的POD活性仍高于對照。

2.1.3 CAT活性 CAT可清除植物體內(nèi)過氧化氫，從而使細胞免遭H2O2毒害。不同速生柳葉片的CAT活性變化如圖1，C所示。隨著Pb2＋濃度的增加，葉片的CAT活性均呈先升高后降低的趨勢。輕度脅迫時，竹柳、蘇柳795、旱快柳、旱柳的葉片CAT活性達到最大值，分別比對照顯著增加了28.66%、23.76%、50.13%、33.13%；中度脅迫時，蘇柳172的葉片CAT活性達到最大值，比對照顯著升高了39.39%；重度脅迫時，竹柳、蘇柳795、旱快柳、旱柳的CAT值都降到最小值，分別比對照降低了16.6%、8.00%、21.81%、15.47%，說明上述4種速生柳在重度脅迫下均已遭受鉛毒害。

圖1 不同Pb2＋脅迫下5種速生柳葉片中保護酶活性不同字母表示相同脅迫下不同速生柳的差異顯著（P＜0.05）；下同F(xiàn)ig.1 Effect of Pb2＋on protective enzymes activities of five willow clones Different letters indicate significant difference in the same Pb2＋stress stage among different willow clones at 0.05level；The same as below

以上結(jié)果說明5種速生柳在輕度脅迫下均能通過調(diào)節(jié)自身保護酶系統(tǒng)SOD、POD和CAT活性來緩解植株遭受傷害，當(dāng)脅迫進一步加劇，在重度脅迫下，3類保護酶活性又都會下降，當(dāng)超過其承受范圍時，植物體內(nèi)代謝就會受阻，生長不良。不同速生柳的葉片3種保護酶活性按高低排列為：竹柳＞蘇柳172＞蘇柳795＞旱快柳＞旱柳。

2.2 Pb2＋脅迫下5種速生柳葉片有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的比較

2.2.1 可溶性蛋白含量 可溶性蛋白質(zhì)包含了參與各種代謝的大多數(shù)酶類，其含量是反映植物體總代謝的重要指標(biāo)。不同速生柳葉片的可溶性蛋白含量變化如圖2，A所示。隨著Pb2＋濃度的增加，葉片的可溶性蛋白含量呈先升高后降低的趨勢，但不同無性系之間有差異。輕度脅迫時，竹柳、蘇柳795、旱快柳、旱柳的葉片可溶性蛋白含量達到最大值，分別比對照顯著增加了23.10%、25.07%、62.21%、23.18%；中度脅迫時，蘇柳172的葉片可溶性蛋白含量達到最大值，比對照顯著增加了33.69%；重度脅迫時，只有蘇柳172的可溶性蛋白含量高于對照。

2.2.2 脯氨酸含量 植物通過提高體內(nèi)脯氨酸含量調(diào)節(jié)滲透平衡，從而保護細胞結(jié)構(gòu)。不同速生柳葉片的脯氨酸含量變化如圖2，B所示。隨著Pb2＋濃度增加，5種速生柳葉片的脯氨酸含量均呈先升后降的趨勢。在輕度脅迫時脯氨酸含量都達到最大值，分別比對照顯著升高了27.39%、80.44%、73.70%、58.13%、30.86%；重度脅迫時都降到最小值，分別比對照顯著降低了28.05%、31.11%、26.29%、28.48%、47.14%。

2.2.3 可溶性糖含量 可溶性糖是很多植物主要的滲透調(diào)節(jié)劑，對細胞膜和原生質(zhì)膠體起穩(wěn)定作用［25］。不同速生柳可溶性糖含量變化如圖2，C所示。隨著Pb2＋濃度的增加，5種速生柳葉片的可溶性糖含量均呈先升高后降低的趨勢，且中度脅迫時可溶性糖含量都達到最大值，分別比對照顯著升高了49.64%、29.86%、89.46%、43.52%、44.46%；重度脅迫時，竹柳、蘇柳172、蘇柳795、旱快柳的可溶性糖含量均比對照高，分別高出對照34.37%、4.05%、68.72%、21.22%。

2.3 Pb2＋脅迫下5種速生柳葉片MDA含量比較

MDA含量可反映膜脂過氧化的程度。不同速生柳葉片的MDA含量變化如圖3所示。隨著Pb2＋濃度的增加，5種速生柳葉片的MDA含量均呈持續(xù)升高趨勢，但各無性系之間升高的幅度有所不同。在重度脅迫時，竹柳、蘇柳172、蘇柳795、旱快柳和旱柳的葉片MDA含量分別比對照顯著升高了49.49%、56.69%、119.84%、65.06%、76.97%。

2.4 Pb2＋脅迫下5種速生柳葉片葉綠素含量比較

葉綠素是植物進行光合作用的功能色素，其含量是反映植物葉片光合能力的重要指標(biāo)。圖4展示不同速生柳葉綠素含量變化。隨Pb2＋濃度增加，5種速生柳葉片的葉綠素含量均呈明顯先升后降趨勢。在輕度脅迫時葉綠素含量都達到最大值，分別比對照升高了8.17%、13.32%、19.91%、34.18%、18.72%；重度脅迫時，竹柳、蘇柳172、蘇柳795和旱柳的葉綠素含量都達到最小值，分別比對照降低了10.24%、14.39%、9.19%、13.45%，但此時旱快柳的葉綠素含量仍比CK高出1.76%。說明在輕度Pb2＋脅迫能促進葉綠素形成，而重度脅迫抑制了體內(nèi)代謝，降低葉綠素含量。

圖2 不同Pb2＋脅迫下5種速生柳葉片中滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量Fig.2 Effect of Pb2＋on osmotic adjustment substances of five willow clones

圖3 不同Pb2＋脅迫下5種速生柳葉片中丙二醛含量Fig.3 Effect of Pb2＋on MDA content of five willow clones

圖4 不同Pb2＋脅迫下5種速生柳葉片中葉綠素含量Fig.4 Effect of Pb2＋on chlorophyll content of five willow clones

2.5 Pb2＋脅迫下5種速生柳根系活力的比較

植物根系活力是體現(xiàn)植物生長的重要生理指標(biāo)。不同速生柳根系活力值變化如圖5所示。隨著Pb2＋濃度的增加，5種速生柳根系活力均呈先升高后降低的趨勢，但不同速生柳之間有差異。輕度脅迫時，竹柳、蘇柳795的根系活力達到最大值，分別比對照顯著升高了37.74%、39.10%；中度脅迫時，蘇柳172、旱快柳、旱柳的根系活力達到最大值，分別比對照顯著升高了97.87%、14.75%、35.36%；重度脅迫時，竹柳、旱柳的根系活力仍比CK組高。說明輕度脅迫提高了根系活力，隨著脅迫增強，根系活力下降，但竹柳、旱柳在重度脅迫下仍能夠保持比對照更高的活力，其根系對鉛脅迫具有更強的適應(yīng)能力。

2.6 Pb2＋脅迫下5種速生柳根系的Pb2＋積累量

植物根系直接與土壤中的鉛接觸，是吸附鉛離子的首要器官。從表1可看出，5種速生柳根系對鉛均有吸附能力，且隨著土壤鉛濃度的增加，吸附量呈逐漸升高；脅迫濃度為500mg·kg－1時，竹柳、旱快柳和旱柳的吸附量顯著高于蘇柳172和蘇柳795；當(dāng)為1 000mg·kg－1時，竹柳吸附量顯著高于旱快柳和旱柳（P＜0.05），但隨著濃度進一步增加到1 500mg·kg－1時，竹柳吸附量與旱柳以及旱柳與蘇柳172的差異均不顯著。可見，竹柳根系對鉛吸附量最大，旱快柳和旱柳次之，蘇柳172和蘇柳795最小。

2.7 各速生柳對重金屬Pb耐受性的綜合評價

圖5 不同Pb2＋脅迫下5種速生柳根系活力Fig.5 Effect of Pb2＋on root activity of five willow clones

表1 不同鉛濃度脅迫下5種速生柳根系Pb2＋積累量Table 1 The Pb2＋contents in the root of five fast－growing willows with different Pb treatments

在自然條件下，植物對重金屬耐受性表現(xiàn)各異，需從保護酶、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和根系活力等多個方面綜合評價。因此，為了更全面評價5種速生柳對重金屬Pb2＋的耐受性，本試驗選用各速生柳葉片中抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性，有機滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量，以及MDA含量、葉綠素含量和根系活力，應(yīng)用Fuzzy數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)計算5種速生柳的各項參評指標(biāo)的隸屬值對其耐旱性進行綜合評價。表2評價結(jié)果顯示，5種速生柳對重金屬Pb2＋耐受性強弱依次為：竹柳＞旱快柳＞旱柳＞蘇柳795＞蘇柳172。

3 討 論

植物體內(nèi)POD、SOD和CAT等組成的植物抗氧化酶系統(tǒng)，通過互相協(xié)調(diào)能在一定范圍內(nèi)及時清除過多自由基以維持機體自由基代謝動態(tài)平衡，防止細胞膜系統(tǒng)過氧化作用。在本試驗中，5種速生柳葉片中的3種抗氧化酶活性變化都遵循著先升后降的規(guī)律，輕度Pb2＋脅迫（500mg·kg－1）使速生柳的抗氧化系統(tǒng)產(chǎn)生適應(yīng)性誘導(dǎo)反應(yīng)，促使3種保護酶活性快速升高，減緩鉛毒害引起的氧化脅迫，表現(xiàn)出對鉛的耐受能力；重度（1 500mg·kg－1）鉛脅迫使速生柳葉片細胞內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)遭到破壞，保護酶活性下降［3］。這與周芙蓉等［15］、林曉倩等［19］分別對側(cè)柏幼苗和巨桉幼苗的研究結(jié)果類似。竹柳葉片的保護酶活性均顯著高于其它4種速生柳，其保護酶系統(tǒng)清除氧自由基、抵御鉛脅迫的能力最強。

可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖是調(diào)節(jié)滲透壓的溶質(zhì)，逆境條件下，植物通過積累這些物質(zhì)來增加細胞質(zhì)濃度，降低滲透勢，保持體內(nèi)正常生理活動的進行，從而增強植物的抗逆性［26］。在本試驗中，輕度和中度Pb2＋脅迫（＜1 000mg·kg－1）促使5種速生柳體內(nèi)可溶性糖含量積累，表現(xiàn)出對鉛的忍耐性和積極響應(yīng)；低濃度鉛脅迫能使脯氨酸含量在細胞內(nèi)快速積累，增加滲透調(diào)節(jié)能力，重度脅迫（1 500 mg·kg－1）使脯氨酸含量下降，超出速生柳的忍受極限，體內(nèi)代謝由積極適應(yīng)變?yōu)楸粍邮芎?。這與Bowler等［27］、王小鴿等［17］的研究結(jié)果一致。

Pb2＋不但抑制葉綠素的生成，而且能破壞葉綠體的結(jié)構(gòu)，葉綠素含量降低與合成葉綠素所需的酶受重金屬破壞有關(guān)［28］，Somashekaraiah等［29］認(rèn)為，重金屬離子被植物吸收后，能作用于葉綠素生物合成途徑的幾種酶（原葉綠素酯還原酶、δ－氨基乙酰丙酸合成酶和膽色素原脫氨酶）的肽鏈中富含SH的部分，改變了它們的正常構(gòu)型，抑制了酶的活性和阻礙了葉綠素的合成。與王校鋒等［30］對能源柳的研究結(jié)果類似，葉綠素含量的下降幅度在一定程度上可以反映鉛損傷程度，本實驗的中度（1 000mg· kg－1）、重度（1 500mg·kg－1）鉛脅迫使速生柳葉片葉綠素含量下降，而竹柳下降幅度最小，是對Pb2＋耐受性強的一個體現(xiàn)。

根系活力指根系的吸收、合成、氧化和還原能力，其大小可以反映植株對土壤中水分和礦質(zhì)元素的吸收代謝能力［31］。在本實驗中，500mg·kg－1的Pb2＋脅迫增強了速生柳根系活力；1 500mg·kg－1的Pb2＋脅迫使蘇柳172、蘇柳795遭受毒害，根系活力的迅速下降表明可能已經(jīng)達到其耐受極限，這與李鋒民等［32］的研究結(jié)果一致。

許多研究證明，鉛被吸收后主要積累在植物根部，研究根系對鉛離子的積累量可很大程度上反映速生柳的吸附能力。與王小鴿等［33］對不同能源柳的研究結(jié)果相似，本試驗中，0～1 500mg·kg－1范圍內(nèi)的Pb2＋脅迫均能促進速生柳根系對鉛離子的積累，且土壤中鉛離子濃度越高，在根中積累量越大，說明速生柳根系同樣具有較強吸附鉛離子能力。

采用Fuzzy隸屬函數(shù)法對5種速生柳進行耐重金屬Pb2＋綜合評價，5種速生柳均具有一定的耐Pb2＋潛力，能在一定的Pb2＋脅迫下正常生長，并以竹柳的耐受性最強。因此，可以把竹柳看作是一種優(yōu)良的耐Pb植物用于修復(fù)鉛污染土壤。

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（編輯：潘新社）

Physiological Resistance of Five Fast－Growing Willow Clones to Lead（Pb）Stress

YANG Bin，ZHANG Wenhui＊，GAO Jianxin
（College of Life Science，Tianjin Normal University，Tianjin Key Laboratory of Animal and Plant resistance，Tianjin 300387，China）

The effects of lead（Pb）stress on some physiological indicators of five fast－growing willow clones（Salix‘Zhuliu’，Salix jiangsuensis CL J－172，Salix jiangsuensis CL J－795，Salix matsudana var.anshanenensis and Salix matsudana Koidz）were studied in a pot experiment.The results showed that：（1）the POD，SOD and CAT activities of five clones increased initially and then decreased with the increase of lead concentrations；The Salix‘Zhuliu’was better than other four clones；（2）with the increases of lead concentrations，soluble protein，proline and soluble sugar contents of five clones significantly increased at the lower lead concentrations，and reduced at the higher concentrations.Salix‘Zhuliu’and Salix jiangsuensis CL J－172had higher resistance to lead stress compared to other three clones at 1 500mg·kg－1of lead；（3）MDA content of five clones generally increased with the increase of lead concentrations，but the increase rate was different（The lowest and the highest were Salix‘Zhuliu’and S.matsudana Koidz）；（4）with the increase of lead concentrations，chlorophyll content of five clones increased initially and then decreased；Salix‘Zhuliu’has seen its decrease rate less than those of other four clones at 1 500mg·kg－1of lead；（5）the root activity of five clones increased initially and then decreased with the increase of lead concentrations；The root activity of Salix‘Zhuliu’clone was the strongest；（6）the accumulation to Pb2＋of five willows had different performance under the same lead concentration，and the Salix‘Zhuliu’was better than others；（7）comprehensive evaluation of each physiological parameters indicated that the lead ions tolerance order are：indicated that：Salix‘Zhuliu’＞Salix matsudana var.anshanenensis＞Salix matsudana Koid＞Salix jiangsuensis CL J－795＞Salix jiangsuensis CL J－172.

willow；lead（Pb）stress；physiological indicators；protective enzyme

Q945.78

A

oi：10.7606／j.issn.1000－4025.2015.06.1182

1000－4025（2015）06－1182－08

2015－02－11；修改稿收到日期：2015－03－27

天津市農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項目（201102060）

楊 斌（1987－），男，在讀碩士研究生，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)相關(guān)研究。E－mail：yangbin23＠126.com

＊通信作者：張文輝，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事植物生理生態(tài)學(xué)相關(guān)研究。E－mail：zwhckh＠163.com