不同國槐株系幼苗對SO2的生理生化反應(yīng)

臧真榮 賀燕 吳德軍 胡丁猛 燕麗萍 王開芳

摘要：在自制人工熏氣裝置中，對8個(gè)國槐株系盆栽幼苗分別進(jìn)行不同濃度SO2脅迫，通過對葉片的相對電導(dǎo)率、MDA含量和SOD、POD、CAT活性及葉綠素含量等指標(biāo)的測定和分析，采用隸屬函數(shù)法評價(jià)其抗性。結(jié)果表明，SO2脅迫條件下，各國槐株系所測指標(biāo)表現(xiàn)不一致，青超1、孫19、黃A、黃B 4個(gè)株系對SO2的抗性較強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：國槐；幼苗；SO2；生理生化反應(yīng)

中圖分類號：S687.103.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號：A文章編號：1001-4942（2016）06-0042-04

我國大氣污染屬于典型的煤煙型污染，大氣環(huán)境中污染物以SO2和TSP為主[1～3]。山東省是我國主要煤炭生產(chǎn)基地，同時(shí)又是用煤大省，每年SO2排放量為164.5萬噸，接近全國8%，居全國第一。通過合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和測定，了解SO2對生物的影響十分重要。早期研究基本上集中在SO2對植物影響的癥狀學(xué)和田間調(diào)查。20世紀(jì)70年代，采用復(fù)雜的試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及先進(jìn)的熏氣裝置和分析技術(shù)，研究了SO2對植物的毒害作用和影響[4，5]，并開始對其它氣體如HF、Cl2和復(fù)合熏氣等進(jìn)行研究，試驗(yàn)對象主要是農(nóng)作物，目前對園林植物研究較多[6，7]。

國槐冠大蔭濃，是城市良好的遮蔭樹和行道樹，對環(huán)境污染有較強(qiáng)的抗性和適應(yīng)性[8]。近年來，有關(guān)國槐的研究較多，特別是有關(guān)其適應(yīng)性和抗逆性等生物學(xué)特性的研究在不斷增加。本研究旨在通過對不同國槐株系幼苗進(jìn)行SO2脅迫，對其生理生化反應(yīng)進(jìn)行研究，探討其對SO2的抗性機(jī)理，并綜合評價(jià)其抗性大小，為城市園林綠化樹種的選擇提供借鑒。

2結(jié)果與分析

2.1SO2對各國槐株系葉片細(xì)胞膜透性和MDA含量的影響

由圖1可以看出，隨SO2脅迫濃度增大，各樹種相對電導(dǎo)率和MDA含量表現(xiàn)出不同變化趨勢。黃A相對電導(dǎo)率隨SO2濃度增大先明顯上升，在7.1 mg·m-3之后又明顯下降，說明在脅迫條件下，其葉片細(xì)胞膜受到破壞。其余樹種在5.4 mg·m-3時(shí)，相對電導(dǎo)率較低，之后隨SO2濃度增加緩慢上升，至7.1 mg·m-3時(shí)才有不同變化，特別是48非常穩(wěn)定，青超1略差，說明二者膜系統(tǒng)在低濃度SO2脅迫下沒有受到明顯破壞，具有一定抗性。黃B、普通國槐、抗蟲1和33隨脅迫濃度加大，相對電導(dǎo)率先低于對照后升高再低于對照，表現(xiàn)不穩(wěn)定。孫19先下降最后上升，表現(xiàn)不正常。

丙二醛是質(zhì)膜過氧化產(chǎn)物，其含量高低在一定程度上體現(xiàn)了細(xì)胞膜的受損害程度。由圖2看出，隨SO2脅迫濃度加大，黃A和青超1的MDA含量先降低后升高，黃B、普通國槐和抗蟲1先降后升再降，孫19、48先升后降，33一直穩(wěn)定，最后才上升。

2.2SO2對各國槐株系葉片抗氧化酶活性的影響

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，各株系SOD、POD、CAT活性有不同表現(xiàn)，其變化趨勢不一致，并且同一指標(biāo)在不同株系之間也呈現(xiàn)不同變化（表1）。

SOD活性：黃A、黃B、抗蟲1和孫19先降后升，前3個(gè)株系在8.9 mg·m-3脅迫時(shí)上升，而孫19在7.1 mg·m-3脅迫時(shí)上升，說明4個(gè)株系在低濃度脅迫條件下，SOD酶活性未受到激發(fā)，只有在高濃度下才激發(fā)酶活性，是抗性強(qiáng)的表現(xiàn)；48、33和青超1先降后升再降，與前4個(gè)株系相比，在8.9 mg·m-3脅迫時(shí)下降，說明在高濃度下其SOD受到破壞。普通國槐是先升后降，受脅迫后SOD活性上升，8.9 mg·m-3脅迫時(shí)下降，說明其對SO2脅迫敏感，且不耐高濃度脅迫。

POD：黃B、孫19、普通國槐、青超1和抗蟲1先降后升再降，在7.1 mg·m-3脅迫時(shí)上升酶活性受激發(fā)，8.9 mg·m-3脅迫時(shí)下降，POD受到破壞；黃A和48先升后降再升，在低濃度（5.4 mg·m-3）時(shí)POD受激發(fā)，活性提高，在高濃度時(shí)受到破壞；33一直下降，酶活性沒有受激發(fā)。

CAT：黃A和抗蟲1先升后降再升，酶活性表現(xiàn)紊亂；孫19、33和青超1先降后升，在7.1 mg·m-3脅迫時(shí)上升酶活性受激發(fā)，8.9 mg·m-3脅迫時(shí)最高；48和普通國槐先升后降，在低濃度（5.4 mg·m-3）時(shí)CAT受激發(fā)，活性提高，在高濃度時(shí)受到破壞；黃B一直下降，酶活性沒有受激發(fā)。

不同脅迫條件下，黃A、48、普通國槐、33、青超1和抗蟲1的3種抗氧化酶活性與對照相比得到不同程度升高，起到了保護(hù)葉片膜系統(tǒng)的作用。其它株系脅迫條件下的抗氧化酶活性均較對照低，說明沒有起到保護(hù)作用?？赡苁怯捎谀婢趁{迫強(qiáng)度增大，葉片中活性氧產(chǎn)生過量，超出了一定的閾值，一些氧化能力特別強(qiáng)的活性氧對保護(hù)酶系統(tǒng)具有直接的傷害作用，從而造成葉片中3種保護(hù)酶活性下降。具體原因尚需進(jìn)一步深入研究探討。

2.3SO2對各國槐株系葉片光合色素含量的影響

光合色素是綠色植物進(jìn)行光合作用必需的物質(zhì)，在高等植物中包括葉綠素和類胡蘿卜素。葉綠素是植物光合色素中最重要的一類色素，其含量可受多種逆境脅迫的影響而下降。

由圖3可以看出，隨SO2脅迫濃度的升高，黃A、黃B、33和48的葉綠素總含量先升高，到7.1 mg·m-3濃度脅迫之后下降，這與前人研究結(jié)果一致；孫19和普通國槐在5.4 mg·m-3濃度略微下降后一直升高，說明這5個(gè)株系在脅迫條件下，具有自我保護(hù)能力，能提高葉綠素總含量，以抵制脅迫對葉綠素造成的損害。青超1先升后降再升高，可能是一種葉片生理活動(dòng)紊亂的標(biāo)志，但因其幅度不大，不能完全確定，原因尚需進(jìn)一步研究。抗蟲1一直下降，說明其葉綠素受到破壞，而自身無保護(hù)反應(yīng)。

2.4國槐株系對SO2抗性的綜合評價(jià)

采用隸屬函數(shù)法評價(jià)8個(gè)國槐株系對SO2的抗性。將不同國槐株系各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值累加起來，求其平均值，平均數(shù)越大，對SO2的抗性就越強(qiáng)。

由表2可以看出，青超1、孫19、黃A、黃B對SO2的抗性明顯高于其它株系，說明這4個(gè)株系適宜在城市重污染區(qū)綠化中應(yīng)用，其中以青超1最好，可作為城市生態(tài)綠化建設(shè)的首選國槐優(yōu)良株系。

3討論與結(jié)論

園林植物是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其中國槐是最常見的園林綠化樹種，對于空氣中的大氣污染物具有吸收能力，具有凈化空氣和改善城市環(huán)境的功能。植物凈化SO2的大多數(shù)研究結(jié)果表明，不同綠化樹種對SO2的凈化能力存在差異，且凈化能力與環(huán)境中SO2濃度密切關(guān)聯(lián)[11，12]。

生理生化指標(biāo)能在一定程度上反映植物對SO2的抗性大小，本研究中采用葉片的相對電導(dǎo)率、MDA含量和SOD、POD、CAT活性及葉綠素含量多個(gè)指標(biāo)所反映的不同國槐株系的抗性表現(xiàn)并不一致，說明單一指標(biāo)難以全面準(zhǔn)確地反映植物抗污染性強(qiáng)弱，采用隸屬函數(shù)法綜合各指標(biāo)來評價(jià)國槐各株系對SO2的抗性結(jié)果更全面。本研究結(jié)果顯示，國槐不同株系對SO2的抗性大小順序?yàn)榍喑?>孫19>黃A>黃B>48>普通國槐>33>抗蟲1。本研究沒有開展葉片pH值、植物吸收SO2能力等方面的研究，在今后的研究中將補(bǔ)充完善，準(zhǔn)確反映植物抗SO2污染的能力。

本研究通過生理生化指標(biāo)的測定與分析來評價(jià)不同國槐株系對SO2的抗性大小，對于在生產(chǎn)中初選出抗污性強(qiáng)的樹種或品種具有一定的借鑒意義，實(shí)際抗性尚需在污染現(xiàn)場進(jìn)行栽培試驗(yàn)進(jìn)一步測定。

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