重金屬Cu2+脅迫對紅樹植物秋茄幼苗生長及某些生理特性的影響

趙 胡，唐 俊，鄭文教

（1. 阜陽師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 阜陽 236041； 2. 廈門大學(xué) 環(huán)境與生態(tài)學(xué)院，福建 廈門 210093）

?

重金屬Cu2+脅迫對紅樹植物秋茄幼苗生長及某些生理特性的影響

趙 胡1，唐 俊1，鄭文教2

（1. 阜陽師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 阜陽 236041； 2. 廈門大學(xué) 環(huán)境與生態(tài)學(xué)院，福建 廈門 210093）

摘要：為揭示銅污染對紅樹植物的毒性效應(yīng)和植物的抗性機(jī)制，作者研究了紅樹植物秋茄（Kandelia obovata）幼苗在不同質(zhì)量濃度的Cu2+（0，0.5，5，50，100，200 mg/L）離子脅迫90 d后，幼苗生長、部分生理指標(biāo)的變化以及Cu2+在幼苗體內(nèi)的累積情況。測定的主要參數(shù)有： 幼苗的主根長度、側(cè)根數(shù)目、生物量、葉片的光合速率、色素含量、可溶性糖和蛋白含量及抗氧化酶系活性。研究結(jié)果表明： 當(dāng)Cu2+濃度范圍在（0.5～200 mg/L）時，主根長度、側(cè)根數(shù)目、生物量、葉片的光合速率、色素含量、可溶性糖和蛋白含量均呈降低趨勢； 根系POD活性持續(xù)升高，葉片和根系的SOD和CAT活性呈先升后降趨勢；根系 MDA含量在整個 Cu2+脅迫濃度范圍保持相對穩(wěn)定，葉片 MDA含量在高濃度 Cu2+脅迫下增加；Cu2+主要累積在根部而向地上部分轉(zhuǎn)運(yùn)的較少。根據(jù)不同濃度的Cu2+離子對秋茄幼苗生長及生理特性影響，秋茄幼苗對Cu2+脅迫的耐受質(zhì)量濃度范圍為5 ～50 mg/L。

關(guān)鍵詞：紅樹植物； 秋茄（Kandelia obovata）； Cu2+； 抗氧化酶； 累積

紅樹林是一類分布于熱帶、亞熱帶陸海交匯的海灣河口潮間帶的木本植物群落。作為海岸河口濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要初級生產(chǎn)者，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)蘊(yùn)藏豐富的生物資源，對維護(hù)海岸河口區(qū)的生態(tài)平衡、保護(hù)環(huán)境起著重要的作用［1］。近年來，隨著中國沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)以及港口海運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展，排入海灣河口區(qū)的重金屬迅速增加。同時，紅樹林沉積物的厭氧環(huán)境，高硫含量以及低還原電位等特殊的理化性質(zhì)，使之成為海岸帶重金屬的富集源與庫［2］。盧豪良等［3］調(diào)查了福建省云霄縣漳江口紅樹林濕地自然保護(hù)區(qū)秋茄（Kandelia obovata）群落中沉積物中重金屬 Cu2+的含量為 39.86～67.32 mg/kg，且秋茄根際樣品中Cu2+的含量顯著高于非根際Cu2+的含量。田海濤等［4］總結(jié)了中國近海域不同海灣地區(qū)紅樹林沉積物中Cu2+的含量為4.7～27 mg/kg。這些研究結(jié)果表明紅樹林濕地在不同程度上已受重金屬 Cu2+污染脅迫。國內(nèi)外對重金屬污染脅迫下的紅樹植物生長及生理生態(tài)機(jī)制的影響都進(jìn)行了較為廣泛的研究［5-7］，但重金屬銅脅迫對紅樹植物秋茄幼苗的影響則尚未見相關(guān)的報道。作者主要探討了銅暴污實驗90 d的處理對秋茄幼苗的生長和某些生理特性的影響以及相關(guān)抗氧化酶系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，以期為揭示銅污染對紅樹植物的毒性效應(yīng)和植物的抗性和毒害機(jī)制、利用紅樹植物凈化重金屬污染和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

成熟的秋茄繁殖體（胚軸） 2013 年5月采自于福建九龍江口浮宮鎮(zhèn)（24o24＇N，117o55＇E）紅樹林區(qū)。選擇生長正常、質(zhì)量與大小一致且無病蟲害的胚軸用于試驗栽培。

1.2 脅迫處理

栽培于盛砂塑料網(wǎng)框的砂基上，并套入大小相近的塑料盆中，每盆砂基高14 cm、直徑30 cm，每盆種植種苗10 株。設(shè)5個暴污級組，用鹽度為15的海水和CuSO4·5H2O 配制為Cu2+質(zhì)量濃度分別為0.5、5、50、100、200 mg/L的培養(yǎng)液，進(jìn)行暴污處理栽培，以不

［Foundation： National Natural Science Foundation of China，No.41001189； Natural Science Foundations of the Anhui Bureau of Education，No. 2015KJ006； Natural Science Foundations of Fuyang Normal College，No. 2013FSKJ04ZD］

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 生理生化指標(biāo)

2013 年8月，選擇典型晴朗天氣，采用PPSYSTEMS國際有限公司的CIRAS-1便攜式光合作用系統(tǒng)同步測定了CK與CuSO4·5H2O 配制為Cu2+質(zhì)量濃度分別為0.5、5、50、100、200 mg/L處理下秋茄幼苗第二對葉片光合參數(shù)指標(biāo)。測定指標(biāo)主要包括凈光合速率（Pn，μmol/（m2·s））、氣孔導(dǎo)度（Gs，mol/（m2·s））、蒸騰速率（Tr，mmol/（m2·s））。各處理在脅迫的第90天上午取秋茄幼苗的第 3～5 葉位成熟葉片和根尖，立即帶回實驗室進(jìn)行生理指標(biāo)的測定。試驗均重復(fù)3 次，其中，葉綠素含量采用丙酮乙醇提取法測定［8］； 可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定［9］； 可溶性蛋白含量按照Bradford［10］的方法測定； 超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氯化硝基四氮唑藍(lán)（NBT）光化學(xué)還原法測定［9］； 過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚氧化法測定［9］； 過氧化氫（CAT）活性采用碘量法［9］； 丙二醛（MDA）含量參照Heath和劉祖祺［11］等方法測定。

1.3.2 Cu2+含量的測定

將對照組和不同濃度Cu2+處理90 d的秋茄幼苗的不同器官分組于80℃下烘干72 h，經(jīng)研缽磨碎過100目尼龍篩。植物樣品用 HNO3-HClO3消化［12］，用Z-5000 型原子吸收分光光度計（HITACHI，JAPAN）測定Cu2+元素含量（火焰法+石墨爐法）［13］。

1.3.3 生長指標(biāo)

用直尺測量株高和主根長度，葉面積采用剪紙稱質(zhì)量法。將上一步試驗剩余的秋茄幼苗，在實驗室用去離子水洗凈，分根、莖、原胚軸和葉，在 105℃下殺青 15 min后，在 80℃下烘干 72 h，用感量為0.01 g的電子天平稱量干質(zhì)量，統(tǒng)計單株生物量。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

用 SPSS13.0軟件進(jìn)行單因素方差分析（Anova），用LSD 法比較各處理間差異顯著性，Excel 軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cu2+脅迫對秋茄幼苗生長的影響

Cu2+脅迫對秋茄種苗生長高度沒有顯著影響，但在Cu2+處理質(zhì)量濃度達(dá)到50～200 mg/L時主根長度與對照差異顯著（P＜0.05）。Cu2+質(zhì)量濃度為 50、100和200 mg/L時，主根長度比對照組降低了33.3%、37.1% 和50%（圖1a）。Cu2+處理質(zhì)量濃度為100～200 mg/L側(cè)根數(shù)目較對照組顯著減少（圖1b）； 葉面積在Cu2+處理質(zhì)量濃度200 mg/L也較對照組明顯減少（圖1c）。

Cu2+處理質(zhì)量濃度在50～200 mg/L時，秋茄幼苗的生物量隨Cu2+濃度的增加而顯著減?。≒＜0.05）。在Cu2+處理質(zhì)量濃度在 50 mg/L 時，幼苗的生物量只有對照的80.0%； 當(dāng)Cu2+質(zhì)量濃度達(dá)到200 mg/L時，幼苗的生物量比對照顯著下降了45.4%（圖1d）。這說明在Cu2+脅迫下秋茄幼苗的生長受到了嚴(yán)重的抑制，并且抑制程度隨著 Cu2+質(zhì)量濃度的增加而加強(qiáng)。

2.2 Cu2+脅迫對秋茄幼苗光合參數(shù)和葉綠素含量的影響

表1表明，秋茄幼苗葉片的Pn、Gs、Tr隨Cu2+處理質(zhì)量濃度的增加而降低； Cu2+處理質(zhì)量濃度為5、50和100 mg/L時，葉片凈光合速率分別為對照的78.8%、15.7%和12.0%（P＜0.05）； 當(dāng)Cu2+處理質(zhì)量濃度達(dá)200 mg/L 時，葉片凈光合速率為負(fù)值，表明秋茄幼苗葉片在高濃度 Cu2+脅迫下出現(xiàn)負(fù)增長； 而Gs、Tr也僅為對照組的11.0%、17.7%（P＜0.05）。

另外，幼苗葉片總?cè)~綠素含量（TCC）也隨著隨Cu2+處理質(zhì)量濃度的增加而呈降低趨勢，Cu2+處理質(zhì)量濃度為5、50、100和200 mg/L時，總?cè)~綠素含量分別比對照降低9.3%、16.1%、23.7%和37.3%（P＜0.05）。

圖1 Cu2+脅迫對秋茄幼苗生長的影響Fig. 1 Effect of Cu2+on the growth of Kandelia obovata seedlings

表1 Cu2+處理下秋茄葉片的Pn、Gs、Tr和 TCCTab. 1 Pn，Gs，Tr，and TCC of Kandelia obovata leaves treated using different Cu2+concentrations

2.3 Cu2+脅迫對秋茄幼苗根尖、葉片可溶性糖和蛋白含量的影響

由圖2a可以看出，隨著培養(yǎng)液Cu2+處理濃度的增加，幼苗根尖和葉片中可溶性糖含量相應(yīng)減少，并在Cu2+質(zhì)量濃度達(dá)到5和50 mg/L時，根尖與葉片的可溶性糖含量與對照組比較達(dá)顯著性差異（P＜0.05）?？扇苄缘鞍缀吭诟馀c葉片中隨著Cu2+處理濃度的增加表現(xiàn)有所差異（圖 2b），在 Cu2+質(zhì)量濃度達(dá)到 5～50 mg/L時，根尖可溶性蛋白含量與對照組相比略微增加但差異不顯著（P＞0.05）； 而葉片可溶性糖含量在培養(yǎng)液中Cu2+質(zhì)量濃度為0.5 mg/L時顯著降低（P＜0.05），并隨著Cu2+處理質(zhì)量濃度的增加進(jìn)一步降低。

2.4 Cu2+脅迫對秋茄幼苗根尖、葉片抗氧化酶和MDA含量的影響

不同濃度 Cu2+脅迫栽培 90 d，秋茄幼苗根系和葉片抗氧化酶和 MDA含量的變化如圖 3。從圖 3a可以看出，隨著生長基 Cu2+質(zhì)量濃度升高，幼苗根系 POD活性與對照組比較差異顯著（P＜0.05），尤其在50～200 mg/L的Cu2+處理質(zhì)量濃度范圍保持較高水平，如50、100和200 mg/L理組幼苗根系POD活性分別比對照組根系POD活性高3.8、4.1和5.1倍；而葉片POD活性也隨著生長基Cu2+濃度升高而升高，但提升的幅度不及根系POD活性顯著。如Cu2+質(zhì)量濃度在0.5～50 mg/L，葉片POD活性與對照組比較差異不顯著（P＞0.05）； 當(dāng)Cu2+質(zhì)量濃度達(dá)100和200 mg/L時，葉片POD活性較對照提高34.4%和29.9%，并與對照組比較差異顯著（P＜0.05）。從圖3b看出，在Cu2+質(zhì)量濃度在0.5～50 mg/L范圍內(nèi)，根系SOD活性與

對照組比較差異不顯著（P＞0.05）； 當(dāng)Cu2+質(zhì)量濃度達(dá)100和200 mg/L時，根系SOD活性與對照組比較分別降低了 20.5%和 26.6%并差異顯著（P＜0.05）； 葉片SOD活性在整個Cu2+濃度范圍內(nèi)表現(xiàn)先升后降的趨勢，在Cu2+質(zhì)量濃度0.5～5 mg/L，SOD活性略微上升但與對照組比較差異不顯著（P＞0.05）； 隨著生長基 Cu2+質(zhì)量濃度進(jìn)一步加大SOD活性顯著下降，如Cu2+質(zhì)量濃度達(dá)100和200 mg/L時，葉片SOD活性僅為對照組的81.5%和 44.9%，與對照組比較差異顯著（P＜0.05）。從圖3C看出，在低質(zhì)量濃度組Cu2+（0.5～5 mg/L）處理，根系和葉片CAT活性顯著提高； 隨著Cu2+處理質(zhì)量濃度增加，CAT的活性顯著下降，與對照比較差異顯著（P＜0.05）。Cu2+脅迫對幼苗根系和葉片MDA含量的影響見圖 3d，在整個 Cu2+處理濃度范圍內(nèi)，根系中MDA含量保持一定的相對穩(wěn)定性，與對照組比較差異不顯著（P＞0.05）； 而葉片中MDA含量在高質(zhì)量濃度組處理范圍內(nèi)（100～200 mg/L）顯著升高，如在Cu2+處理質(zhì)量濃度分別為100和200 mg/L時，MDA含量分別比對照組提高了 56.6%和 108.6%，與對照相比差異顯著（P＜0.05）。

圖2 Cu2+脅迫對秋茄幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響Fig. 2 Effect of Cu2+on the soluble sugar and protein contents of Kandelia obovata seedling

圖3 Cu2+脅迫對秋茄幼苗抗氧化酶活性和丙二醛含量的影響Fig. 3 Effect of Cu2+on the antioxidant enzyme activities and MDA content of Kandelia obovata seedlings

2.5 Cu2+脅迫對秋茄幼苗吸收累積 Cu2+的影響

基于試驗 Cu2+處理水平，相應(yīng)秋茄各部分吸收累積重金屬的量見表 2。由表 2可知，秋茄幼苗在不同濃度Cu2+溶液中生長90 d后，Cu2+在秋茄各部分的累積有所不同。在各 Cu2+濃質(zhì)量度組中，Cu2+累積量為根系＞原胚軸＞莖＞葉片，Cu2+主要是積累在根部，向地上器官轉(zhuǎn)運(yùn)的較少，而且隨著生長基中 Cu2+濃度的提高，這一特征明顯加強(qiáng)，如在各Cu2+處理水平上根系累積 Cu2+量分別為對照組的2.9、3.0、16.1、16.9和45.7倍，而葉片中Cu2+累積量僅為對照組的1.2、1.3、1.5、1.7和2.3倍。然而，在 Cu2+質(zhì)量濃度達(dá)到 200 mg/L時，秋茄幼苗莖葉Cu2+含量反而降低，可能的原因是高濃度的 Cu2+脅迫使幼苗根系已嚴(yán)重受到毒害，幼苗的原胚軸發(fā)生萎縮失水，使得根系與原胚軸吸收轉(zhuǎn)運(yùn)Cu2+的能力降低，最終導(dǎo)致向地上器官莖葉Cu2+含量在高濃度Cu2+脅迫下減少。

表2 Cu2+脅迫對秋茄幼苗不同器官Cu2+累積的影響Tab. 2 Effect of Cu2+on the accumulation and distribution of Cu2+in Kandelia obovata seedlings

3 討論

3.1 Cu2+脅迫對秋茄幼苗生長的影響

Cu2+是植物生長的必需的微量元素，但 Cu2+又是重金屬元素，過高的Cu2+對植物產(chǎn)生毒害。在本試驗中，由于用鹽度為15 的海水作為處理對照組，因海水的本底含有一定量的 Cu2+，足以滿足秋茄幼苗對 Cu2+的生理需求。然而，海水中的 Cu2+的質(zhì)量濃度（測定值為 30 ppb）相對于我們實驗設(shè)定的 Cu2+梯度來說可以忽略不計。高質(zhì)量濃度 Cu2+對秋茄幼苗產(chǎn)生毒害，抑制了幼苗的生長，主要表現(xiàn)在： 高質(zhì)量濃度 Cu2+抑制根系長度，減少側(cè)根的數(shù)目，降低幼苗的生物量。作者研究發(fā)現(xiàn)，高質(zhì)量濃度的Cu2+處理使得秋茄幼苗根系粗短，根尖發(fā)黑，表現(xiàn)出明顯的Cu2+毒性癥狀。劉治昆等［14］研究用不同質(zhì)量濃度的Cu2+處理兩種柳樹幼苗發(fā)現(xiàn)它們耐受 Cu2+毒性濃度存在明顯差異。從秋茄幼苗的生長對 Cu2+脅迫的響應(yīng)來看 Cu2+處理質(zhì)量濃度達(dá)到 50 mg/L時，對幼苗的生長已產(chǎn)生顯著影響。Cu2+對秋茄幼苗最適質(zhì)量濃度水平應(yīng)是低于0.5 mg/L。

3.2 Cu2+脅迫對秋茄幼苗光合參數(shù)和葉綠素含量的影響

葉片 Pn降低主要有兩方面的原因： 氣孔限制和非氣孔限制［15］，從本實驗結(jié)果看，秋茄幼苗Pn、Gs、Tr隨著生長基Cu2+處理質(zhì)量濃度的增加而降低表明 Pn隨 Cu2+脅迫而下降可能來自與這兩方面的因素，而 Cu2+脅迫下葉片光合作用能力下降不僅是由于 Gs下降所導(dǎo)致 CO2供應(yīng)減少，更主要是由于非氣孔因素阻礙了 CO2的利用，從而造成細(xì)胞間CO2積累； 秋茄在遭受 Cu2+脅迫過程中，Gs降低CO2進(jìn)入葉片受阻，最終導(dǎo)致光合速率降低。Gs的下降與葉片水勢降低、保衛(wèi)細(xì)胞失水引起氣孔關(guān)閉有關(guān)，Pn、Tr與植物組織的水分狀況密切相關(guān)［16-17］，本研究表明，Cu2+脅迫下秋茄的Tr與Gs變化趨勢相似說明高濃度Cu2+引起基質(zhì)中水分脅迫可能是影響秋茄 Gs下降的主要原因。魯艷等［18］研究發(fā)現(xiàn)重金屬 Cu2+、Ni2+處理導(dǎo)致鹽生草凈光合速率降低，本研究結(jié)果與此一致。

葉綠素含量降低是植物遭受重金屬毒害的普遍生理現(xiàn)象［19-20］。葉綠素含量減少，一方面是重金屬與葉綠體中蛋白質(zhì)中SH 結(jié)合或取代其中的Fe和 Mg元素，另一方面是在重金屬脅迫條件下植株體內(nèi)活性氧（ROS）產(chǎn)生增多，破壞葉綠體結(jié)構(gòu)和功能，使葉綠素分解所致引起葉綠素含量的減少［21］。在本實驗中，Cu2+處理能抑制秋茄光合色素合成。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用所必需的，葉綠素含量減少必然導(dǎo)致植物光合作用降低，生長受抑制，生物量隨之降低。

3.3 Cu2+脅迫對秋茄幼苗根系、葉片可溶性糖和蛋白含量的影響

重金屬脅迫下，由于外界滲透勢較低，植物會發(fā)生失水現(xiàn)象，為避免滲透傷害，植物細(xì)胞會主動積累可溶性糖和蛋白來降低胞內(nèi)滲透勢，避免因失水而導(dǎo)致的傷害。脅迫作用使植物的物質(zhì)代謝發(fā)生改變，一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)相繼生成并積累，一些大分子物質(zhì)（淀粉、蛋白質(zhì)）分解成小分子物質(zhì)（糖、氨基酸）。這些小分子物質(zhì)具有較強(qiáng)的親水性，可以穩(wěn)定膠體性質(zhì)，降低細(xì)胞的滲透勢，提高植物的保水能力。這些物質(zhì)滲透調(diào)節(jié)能力的大小可直接反映植物抗逆性的強(qiáng)弱［22-23］。從作者的研究結(jié)果來看，在一定 Cu2+處理濃度范圍類，秋茄根系和葉片均持有較高的可溶性糖和蛋白含量，表明秋茄對 Cu2+脅迫具有一定的自我調(diào)節(jié)和耐受性。

3.4 Cu2+脅迫對秋茄幼苗根系、葉片抗氧化酶和MDA含量的影響

重金屬對植物毒害作用的主要途徑是過量的重金屬導(dǎo)致氧化脅迫，結(jié)果是發(fā)生脂質(zhì)和生物大分子過氧化反應(yīng)，破壞細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)。SOD、POD、CAT共同組成了植物體內(nèi)一個有效的活性氧清除系統(tǒng)，三者協(xié)調(diào)一致的共同作用，能有效清除植物體內(nèi)的自由基和過氧化物。本研究結(jié)果顯示，不同Cu2+處理秋茄幼苗根系POD 活性均普遍高于對照組，表明在Cu2+脅迫下，秋茄幼苗具有很強(qiáng)的清除 H2O2的能力。有研究表明高活性的POD加強(qiáng)植物細(xì)胞壁木質(zhì)化，進(jìn)而進(jìn)一步的抵御重金屬對植物的傷害［24］。SOD 和CAT是植物體內(nèi)消除活性氧的重要的酶。隨著生境 Cu2+脅迫濃度的提高，紅樹植物秋茄幼苗根系和葉片SOD、CAT活性，均表現(xiàn)為先上升后下降的變化趨勢，其中SOD、CAT活性持最高水平的，根系在Cu2+脅迫質(zhì)量濃度為 5～50 mg/L范圍，而葉片則在Cu2+質(zhì)量濃度為0.5～5 mg/L左右。SOD、CAT活性隨脅迫濃度的增加表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)高濃度抑制的兩個反應(yīng)階段，這符合植物對脅迫反應(yīng)的典型特征，即當(dāng)脅迫發(fā)生后，植物會采取各種措施提高抗性以適應(yīng)不良環(huán)境，但當(dāng)脅迫發(fā)生超過植物耐受極限時，自身防御系統(tǒng)也會受到損害，乃至死亡，這與文獻(xiàn)報道的研究結(jié)果相似［25-26］。大量研究證明［26-27］，環(huán)境脅迫是脂質(zhì)過氧化的誘變劑，濃度越高脂質(zhì)的過氧化產(chǎn)物MDA積累越多，二者密切相關(guān)。從本文研究結(jié)果來看，秋茄幼苗在 Cu2+脅迫下根系保持穩(wěn)定的MDA含量，表明根系對抵御重金屬Cu2+脅迫方面發(fā)揮重要作用。高濃度下 Cu2+脅迫提高葉片中 MDA含量，可能的原因是由高濃度 Cu2+處理引起次生脅迫造成的。

3.5 Cu2+脅迫對秋茄幼苗吸收累積 Cu2+的影響

許多研究表明，紅樹植物對重金屬有一定的抗，性和耐受力，且具有吸收重金屬的能力，從而對廢水有一定的凈化作用。在本研究中，隨著Cu2+處理濃度的增大，秋茄葉 Cu2+含量有隨之增加的趨勢，這說明了秋茄對環(huán)境 Cu2+污染有一定的凈化能力。但秋茄葉對 Cu2+的累積量相對較低，這與前人的研究結(jié)果是一致的［28-29］。許多研究認(rèn)為重金屬在紅樹植物體內(nèi)的分布趨向于根部積累，并且根系對重金屬均有較強(qiáng)的滯留效應(yīng)，作者的研究結(jié)果與此一致。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 林鵬. 中國紅樹林［M］. 北京： 科學(xué)出版社，1997，297-316. Lin Peng. Mangrove Ecosystem In China［M］. Beijing：Science Press，1997，297-316.

［2］ 王文卿，林鵬. 紅樹林生態(tài)系統(tǒng)重金屬污染的研究［J］.海洋科學(xué)，1999，23（3）： 45-48. Wang Wenqing，Lin Peng. Studies on the heavy metal pollution in mangrove ecosystems - a review［J］. Marine Sciences，1999，23（3）： 45-48.

［3］ 盧豪良，嚴(yán)重玲. 秋茄根系分泌低分子量有機(jī)酸及其對重金屬生物有效性的影響［J］. 生態(tài)學(xué)報，2007，27（10）： 4173-4181. Lu Haoliang，Yan Chongling. Exudation of low-molecularweight-organic acids by Kandelia candel （L） Druce roots and implication on heavy metal bioavailability in mangrove sediments［J］. Acta Ecologica Sinica，2007，27（10）： 4173-4181.

［4］ Tian H T，Cao L L，Wang P，et al. Distribution and eco-logical evaluation of heavy metals in multi-medium of the Dongzhai Harbor［J］. Marine Science Bulletin，2013，15（2）： 87-96.

［5］ 萬永吉，鄭文教，方煜，等. 重金屬鉻（Ⅲ） 脅迫對紅樹植物秋茄幼苗SOD、POD活性及其同工酶的影響［J］.廈門大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版） ，2008，47（4）： 571-574. Wan Yongji，Zheng Wenjiao，F(xiàn)ang Yu，et al. Effects of Cr （III） stress on activities and isozymes of SOD and POD of Kandelia candel mangrove seedlings［J］. Journal of Xiamen University （Nat. Sci. Edi.），2008，47（4）：571-574.

［6］ Zhang F Q，Wang Y S，Lou Z P，et al. Effect of heavy metal stress on antioxidative enzymes and lipid peroxidation in leaves and roots of two mangrove plant seedlings （Kandelia candel and Bruguiera gymnorrhiza）［J］. Chemosphere，2007，67： 44-50.

［7］ Yan Z Z，Ke L，Tam F Y. Lead stress in seedlings of Avicennia marina，a common mangrove species in South China，with and without cotyledons［J］. Aquatic Botany，2010，92： 112-118.

［8］ 陳福明，陳順偉. 混合法測定葉綠素含量的研究［J］.林業(yè)科技通訊，1984，2： 4-8. Chen Fuming，Chen Shunwei. Study on the measurement of chlorophyll content by mixed method［J］. Forestry Science and Technology Communication，1984，2： 4-8.

［9］ 李合生. 植物生理生化實驗原理和技術(shù)［M］. 北京：高等教育出版社，2000： 167-195. Li Hesheng. Principles and techniques of plant physiology and biochemistry experiment［M］. Beijing： Higher Education Press，2000： 167- 195.

［10］ Bradford M M. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding［J］. Annual Biochemistry，1976，72： 248-254.

［11］ 劉祖祺，張石城. 植物抗性生理學(xué)［M］. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社，1994，371-372. Liu Zuqi，Zhang Shicheng. Plant resistant physiology［M］. Beijing： China Agriculture Press，1994，371-372.

［12］ Hossner L R. Dissolution for total elemental analysis［M］. Wisconsin： Madison，WI，1996： 49-64.

［13］ 黃玉環(huán). 原子吸收光譜法測定紅樹林中的重金屬［J］.福建分析測試，2003，12（3）： 1812-1814. Huang Yuhuan. Determination of heavy metals in mangrove by atomic absorption spectrometry［J］. Fujian Analysis and Testing，2003，12（3）： 1812-1814.

［14］ 劉治昆，陳彩虹，陳光才，等. Cu2+脅迫對2種速生柳幼苗生長及生理特性的影響［J］. 西北植物學(xué)報，2011，31（6）： 1195-1202. Liu Zhikun，Chen Caihong，Chen Guangcai，et al. Growth and physiological characteristics of Salix jiangsuensis and Salix baby lonica seedling under Cu2+stress［J］. Acta Botany Boreal-Occident Sinicia，2011，31（6）： 1195-1202.

［15］ Farquhar G D，Sharkeyut D. Stomatal conductance and photosynthesis［J］. Ann Rev Plant Physiol，1982，33： 317- 345.

［16］ 姜小鳳，王淑英，蘇敏，等. 水分脅迫對春小麥光合和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響［J］. 核農(nóng)學(xué)報，2013，27（5）：698-702. Jiang Xiaofeng，Wang Shuying，Su Min，et al. Effect of water stress on photosynthetic parameters and osmotic regulators in spring wheat Longchun 27［J］. Journal of Nuclear Agricultural Sciences，2013，27（5）： 698-702.

［17］ 謝濤，楊志峰. 水分脅迫對黃河三角洲河口濕地蘆葦光合參數(shù)的影響［J］. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2009，20（3）：562-568. Xie Tao，Yang Zhifeng. Effects of water stress on photosynthetic parameters of Phragmites australis in estuarine wetland of Yellow River Delta ［J］. Chinese Journal of Applied Ecology，2009，20（3）： 562-568.

［18］ 魯艷，李新榮，何明珠，等. 礦業(yè)廢棄地先鋒植物鹽生草在鎳、銅處理下抗氧化酶系統(tǒng)的變化［J］. 西北植物學(xué)報，2011，31（2）： 370-376. Lu Yan，Li Xinrong，He Mingzhu，et al. Photosynthesis and physiological characteristics in Halogeton glomeratus with heavy metal treatments［J］. Acta Botany Boreal-Occident Sinicia，2011，31（2）： 370-376.

［19］ Rodriguez E，Santos C，Azevedo R，et al.Chromium （VI）induces toxicity at different photosynthetic levels in pea［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2012，53：94-100.

［20］ 王洪斌，成明，錢鵬，等. 金屬離子對中肋骨條藻的脅迫效應(yīng)及葉綠素a合成的影響［J］. 海洋科學(xué)，2012，36（7）： 104- 108. Wang Hongbin，Cheng Ming，Qian Peng，et al. The stress effects of metal ions on Skeletonema costatum and the influences on hlorophyll a synthesis［J］. Marine Sciences，2012，36（7）： 104-108.

［21］ 孫賽初，王煥校，等. 水生維管束植物受鍋污染后的生理生化變化及受害機(jī)制初探［J］. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報，1985，11（2）： 113-121. Sun Saichu，Wang Huanxiao，et al. Preliminary studies on physiological changes and injury mechanism in aquatic vascular plants treated with cadmium［J］. Acta Photophysiologica Sinica，1985，11（2）： 113-121.

［22］ 肖強(qiáng)，鄭海雷，陳瑤，等. 鹽度對互花米草氧化和抗氧化系統(tǒng)的影響［J］. 生態(tài)學(xué)雜志，2005，24（4）： 373-376. Xiao Qiang，Zheng Hailei，Chen Yao，et al. Effects of salinity on the growth and proline，soluble sugar and protein contents of Spartina alterniflora［J］. Chinese Journal of Ecology，2005，24（4）： 373-376.

［23］ 趙素達(dá)，董樹剛，吳以平，等. 鹽脅迫對孔石莼的生理生化影響［J］. 海洋科學(xué)，2005，25（2）： 275-280. Zhao Suda，Dong Shugang，Wu Yiping，et al. Biochemical and physiological effects of salinity stress on Uulva purtusa［J］. Marine Sciences，2005，25（2）： 275-280.

［24］ Hegedüs A，Erdei S，Horváth G. Comparative studies of H2O2detoxifying enzymes in green and greening barley seedlings under cadmium stress［J］. Plant Sci，2001，160：1085-1093.

［25］ Thounaojam T C，Panda P，Mazumdar P，et al. Excess copper induced oxidative stress and response of antioxidants in rice［J］. Plant Physiology and Biochemistry，2012，53： 33-39.

［26］ Zhang H X，Xia Y，Wang G P，et al. Excess copper induces accumulation of hydrogen peroxide and increases lipid peroxidation and total activity of copper-zinc superoxide dismutase in roots of Elsholtzia haichowensis［J］. Planta，2008，227： 465-475.

［27］ 周亞維，焉婷婷，李朋富，等. 鹽度脅迫下鹽生隱桿藻抗氧化防御系統(tǒng)的變化［J］. 海洋科學(xué)，2010，34（9）： 30-35. Zhou Yawei，Yan Tingting，Li Pengfu，et al. Changes in antioxidative defense systems of Aphanothece halophytica in response to salt stresses［J］. Marine Sciences，2010，34（9）： 30-35.

［28］ 鄭逢中，林鵬，鄭文教. 紅樹植物秋茄幼苗對鎘耐性的研究［J］. 生態(tài)學(xué)報，1994，14（4）： 408-413. Zheng Fengzhong，Lin Peng，Zheng Wenjiao. Study on the tolerance of Kandelia candel mangrove seedlings to cadmium［J］. Acta Ecologica Sinica，1994，14（4）： 408-413.

［29］ Macfarlane G R，Pulkownik A，Burchett M D. Accumulation and distribution of heavy metals in the grey mangrove，Avicennia marina （Forsk.）Vierh.： biological indication potential［J］. Environmental Pollution，2003，123： 139-151.

（本文編輯： 譚雪靜）

中圖分類號：Q945. 78

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-3096（2016）04-0065-08

doi：10.11759//hykx20140804002

收稿日期：2014-08-04； 修回日期： 2014-09-14

基金項目：國家自然科學(xué)青年基金（41001189）； 安徽省教育廳自然科學(xué)基金（2015KJ006）； 阜陽師范學(xué)院自然科學(xué)基金校級重點(diǎn)項目（2013FSKJ04ZD）

作者簡介：趙胡（1977-），男，安徽六安人，博士，主要從事植物生理與分子生物學(xué)研究，E-mail： zhaohu8196@sina.com； 鄭文教，通信作者，教授，E-mail： zhengwenjiao2008@sina.com加污染物培養(yǎng)作為對照（CK），每盆加入培養(yǎng)液1 700 mL，每個濃度梯度均設(shè)3個重復(fù)，共18個盆栽。實驗盆栽置于玻璃溫室、自然透光下栽培每7 d更換培養(yǎng)液一次，每天用自來水補(bǔ)足蒸發(fā)散失的水量。栽培處理90 d后取樣分析測試各項參數(shù)。

Growth and physiological characteristics of Kandelia obovata seedlings under Cu2+stress

ZHAO Hu1，TANG Jun1，ZHENG Wen-jiao2
（1. College of Life Science，F(xiàn)uyang Teachers College，F(xiàn)uyang 236041，China； 2. College of Environment & Ecology，Xiamen University，Xiamen 210093，China）

Received： Aug. 4，2014

Key words：mangrove； Kandelia obovata； Cu2+； antioxidant enzymes； accumulation

Abstract：To reveal the toxic effects of copper on mangroves and the mechanism of plant resistance，the growth of Kandelia obovata seedlings，changes in some of their physiological indices，and the accumulation of copper in them under different copper concentrations were investigated for 90 days. The main parameters that were determined included main root length，lateral root number，biomass，photosynthetic rate，pigment content，soluble sugar and protein contents，and antioxidant enzyme activities. The results showed marked reductions in the main root length，lateral root number，biomass，photosynthetic rate，pigment content，and soluble sugar and protein contents with increasing copper concentration. POD activity was more sensitive to copper stress in the roots than in the leaves. The activities of SOD and CAT first increased and then decreased as the copper concentration increased. The MDA content in the roots remained relatively stable under copper stress，whereas its content in the leaves increased under a high concentration of copper. Copper absorbed by K. obovata was mainly accumulated in the roots，and only a small amount of copper was transferred to the aboveground plant parts. The growth and physiological characteristics of the plant indicated that K. obovata tolerated copper concentrations of approximately 5-50 mg/L.