外源GSH對(duì)馬藺鉛吸收動(dòng)態(tài)及積累分布特性影響的研究

原海燕，張永俠，劉清泉，楊永恒，黃蘇珍

江蘇省中國(guó)科學(xué)院植物研究所（南京中山植物園），江蘇 南京 210014

外源GSH對(duì)馬藺鉛吸收動(dòng)態(tài)及積累分布特性影響的研究

原海燕，張永俠，劉清泉，楊永恒，黃蘇珍*

江蘇省中國(guó)科學(xué)院植物研究所（南京中山植物園），江蘇 南京 210014

采用營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)研究了馬藺（Iris lactea var. chinensis）對(duì)重金屬鉛（Pb）的短時(shí)間（0-4h）吸收動(dòng)力學(xué)特征及積累分布特性。結(jié)果表明，0～4 h內(nèi)，500 mg·L-1Pb脅迫以及500 mg·L-1Pb脅迫下添加外源GSH（谷胱甘肽）和BSO（丁胱亞磺酰胺，GSH合成專一性抑制劑）處理馬藺對(duì)Pb的吸收均隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈逐漸上升的趨勢(shì)。脅迫0～2 h內(nèi)，3種處理下Pb向馬藺地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)能力均隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈逐漸增加的趨勢(shì)；脅迫2 h后，3個(gè)不同處理下馬藺根系內(nèi)Pb的增加速率均高于地上部，Pb轉(zhuǎn)運(yùn)率下降；在脅迫4 h時(shí)，Pb+GSH處理馬藺地上部Pb吸收量分別是Pb處理和Pb+BSO處理的2.36、1.52倍。掃描電鏡結(jié)合能譜儀對(duì)馬藺幼苗根尖橫切面進(jìn)行X-ray微區(qū)分析表明，500 mg·L-1Pb脅迫4 h時(shí)，僅在表皮細(xì)胞檢測(cè)到一定含量Pb，而外皮層、皮層、內(nèi)皮層和中柱細(xì)胞內(nèi)Pb含量因低于檢測(cè)限而沒有檢測(cè)到。馬藺短時(shí)間Pb外流動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，3種不同處理下Pb2+外流最快速的階段均在0～2 h之間，代表Pb2+從細(xì)胞壁流出；Pb2+從木質(zhì)部中流出發(fā)生在2～6 h之間；而最緩慢的交換階段被認(rèn)為是Pb2+從液泡中流出，發(fā)生在6～48 h之間。因此，短時(shí)間Pb脅迫下馬藺根系吸收的Pb可能主要積累于馬藺表皮細(xì)胞壁中。Pb+GSH處理下馬藺根細(xì)胞解析出的Pb含量均高于單Pb脅迫和Pb和BSO處理下相應(yīng)部位的Pb含量，說明0～4 h短時(shí)間內(nèi)GSH具有促進(jìn)馬藺Pb吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的功能。

馬藺；Pb；吸收動(dòng)態(tài)；積累分布

YUAN Haiyan， ZAHNG Yongxia， LIU Qingquan， YANG Yongheng， HUANG Suzhen. Effects of exogenous glutathion on kinetic characteristics of lead uptake， accumulation and distribution in short time by Iris lactea var. chinensis ［J］. Ecology and Environmental Sciences， 2016， 25（8）: 1401-1406.

當(dāng)前重金屬污染日趨嚴(yán)重，其中鉛（Pb）是一種不可降解的有毒重金屬，可通過食物鏈進(jìn)入生物體內(nèi)并在生物體內(nèi)累積，進(jìn)而影響生物體正常生理代謝，危害人類健康。土壤Pb污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆性（許延娜等，2013；楊剛等，2011）。植物提取技術(shù)因成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)在輕度鉛污染土壤的原位修復(fù)中具有很大的潛力，利用生物量大、富集能力強(qiáng)和易栽培收獲的植物提取土壤中的重金屬是重金屬污染土壤植物修復(fù)的策略之一（Ali et al.，2013；Rascio et al.，2011；Chaney et al.，1997）。馬藺（Iris lactea var. chinensis）為鳶尾科鳶尾屬多年生宿根草本觀賞植物，別名馬蘭，原產(chǎn)中國(guó)，廣泛分布于我國(guó)西北、東北、華北等地，在歐洲和北美洲等北溫帶地區(qū)均有分布。馬藺不僅具有廣布性，而且適應(yīng)性強(qiáng)、耐鹽堿、易繁殖、管理粗放，在園林綠化、鹽堿地改良以及荒漠化治理中被廣泛應(yīng)用，是一種具多種抗逆性的非常優(yōu)良的生態(tài)植被材料。近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)馬藺對(duì)重金屬Pb還表現(xiàn)出較強(qiáng)的富集和耐受能力（Han et al.，2013），且添加外源谷胱甘肽（GSH）還可顯著增加馬藺根系對(duì)Pb的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，500 mg·L-1Pb脅迫下添加150 mg·L-1GSH后馬藺地上部和根系Pb含量分別達(dá)1712、14603 μg·g-1，分別是對(duì)照的4.19、2.78倍（Yuan et al.，2015）。因此，研究Pb脅迫及外源GSH調(diào)節(jié)下馬藺根系Pb吸收轉(zhuǎn)運(yùn)特點(diǎn)對(duì)采取有效手段提高馬藺對(duì)Pb的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)效率，推進(jìn)馬藺在Pb污染土壤中的修復(fù)應(yīng)用具有重要的作用。然而，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)該植物的Pb吸收動(dòng)力學(xué)特征尚未見報(bào)道。

植物根系養(yǎng)分離子的吸收動(dòng)力學(xué)在植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)研究中已占有重要地位（Nishikawa et al.，2010）。植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)吸收動(dòng)力學(xué)特性不僅與植物發(fā)育狀況（如生育期、代謝強(qiáng)度等）密切相關(guān)，而且受外界環(huán)境因素（如生長(zhǎng)介質(zhì)的濃度、培養(yǎng)時(shí)間、溫度、pH值等）的影響。目前，隨著研究的不斷深入和發(fā)展，動(dòng)力學(xué)吸收特性的研究已由水稻、玉米等農(nóng)作物擴(kuò)展到對(duì)重金屬具有富集或超富集的植物上（羅潔文等，2016；龍新憲等，2006；應(yīng)蓉蓉等，2008）。李勤鋒等（2012）采用水培的方法研究了紅蛋植物（Echinodorus osiris）對(duì)鎘的吸收動(dòng)態(tài)，結(jié)果表明短時(shí)間內(nèi)，紅蛋對(duì)鎘的吸收速率隨時(shí)間增加而降低，1.0 h內(nèi)表現(xiàn)為快速吸收模式，而在1.0 h后表現(xiàn)為緩慢吸收模式。Liu et al.（2011）就李氏禾（Leersia hexandra Swartz）對(duì)Cr（Ⅲ）吸收動(dòng)力學(xué)特性研究表明，隨著外源Fe（Ⅲ）的加入，李氏禾對(duì)Cr 的吸收速率明顯降低。因此，研究植物對(duì)重金屬吸收動(dòng)態(tài)特征，對(duì)于了解植物吸收累積重金屬的過程具有重要意義。本研究采用營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)試驗(yàn)，分析了在不同Pb處理水平及時(shí)間下馬藺的生長(zhǎng)情況和體內(nèi)Pb積累狀況，研究其吸收Pb的動(dòng)力學(xué)特征，以期為開發(fā)利用該植物提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

供試材料為馬藺（Iris lactea var.chinensis），植物材料栽培于江蘇省中國(guó)科學(xué)院植物研究所鳶尾種質(zhì)資源圃，種子均為無性繁殖群體自然結(jié)實(shí)的當(dāng)年種子。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1馬藺短時(shí)間Pb吸收動(dòng)力學(xué)研究

試驗(yàn)于2015年夏、秋季進(jìn)行。馬藺種子首先用自來水沖洗干凈浸泡24 h，然后用0.5%的NaC1O溶液消毒20 min，自來水沖洗數(shù)次后播于干凈的河沙中。待幼苗長(zhǎng)至高約15 cm時(shí)選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗置于5 L周轉(zhuǎn)箱中培養(yǎng)，幼苗用1 cm厚的泡沫板和海綿固定，培養(yǎng)液為1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，室溫自然光照培養(yǎng)，每4天換1次營(yíng)養(yǎng)液。預(yù)培養(yǎng)2周后，將幼苗轉(zhuǎn)移至裝有1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液的50 mL塑料管中培養(yǎng)，1株1管，營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)24 h后，換成吸收液，吸收液組分為：CK——2 mmol·L-1Mes-Tris（pH=6.0）+0.5 mmol·L-1CaCl2+500 mg·L-1Pb；T1——2 mmol·L-1Mes-Tris（pH=6.0）+0.5 mmol·L-1CaCl2+500 mg·L-1Pb+ 250 mg·L-1GSH；T2——2mmol·L-1Mes-Tris（pH=6.0）+0.5 mmol·L-1CaCl2+500 mg·L-1Pb+250 mg·L-1BSO（丁胱亞磺酰胺，GSH合成專一性抑制劑）。每處理15管，分別于第0、0.5、1、2、4小時(shí)收集3株植株，先用去離子水沖洗，然后用EDTA-Na2溶液交換30 min，再用去離子水沖洗干凈測(cè)定植株生物量和Pb含量。同時(shí)，培養(yǎng)4 h后收集不同處理植株根系，通過掃描電鏡觀察Pb在植物根系不同組織中的分布情況。

1.2.2馬藺短時(shí)間Pb外流特征研究

在進(jìn)行馬藺短時(shí)間Pb吸收動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的同時(shí)，設(shè)1組平行試驗(yàn)，材料、培養(yǎng)方法及吸收液均同1.2.1，每處理3管，共9管，吸收24 h后，根系用去離子水快速?zèng)_洗，換成解吸液處理，解吸液為2 mmol·L-1Mes-Tris （pH=6.0）+0.5 mmol·L-1CaCl2，分別于第0、2、4、6、24、48小時(shí)取5 mL解吸液，測(cè)定Pb含量，每次收集解吸液后沖洗管子和苗根系，重新加入解吸液。

1.3分析測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1生物量

植株鮮重按照常規(guī)方法測(cè)定。

1.3.2Pb含量

幼苗從營(yíng)養(yǎng)液中取出后，根系先用蒸餾水沖洗，然后用EDTA-Na2溶液交換30 min，再用去離子水沖洗干凈，吸干水分，將葉片和根系分開，烘干至恒重。稱量0.2 g植株樣品用HNO3-HClO4消化，測(cè)定植物Pb含量，具體方法參照魯如坤（2000）。水溶液Pb含量測(cè)定：收集的溶液過0.45 μm濾膜后用ICP-AES（Perkin Elmer 3300）測(cè)定Pb含量。

1.3.3X-ray微區(qū)分布

參照施衛(wèi)明（1997）的方法進(jìn)行樣品制備，用雙面刀片取距根尖1 cm處的根段（厚2～3 mm），迅速投入液氮冷凍。然后經(jīng)LGJ-25型冷凍干燥機(jī)真空冷凍干燥、噴鍍碳膜后，采用掃描電子顯微鏡（S-3000N，Hitachi）結(jié)合能譜儀（EMAX-250，Hitachi）分析樣品。工作條件為：加速電壓為20 kV，束流40 μA，工作距離15 cm，樣品與能譜探頭的夾角為35°。分析根部橫切面部分的表皮細(xì)胞、外皮層細(xì)胞、皮層細(xì)胞、內(nèi)皮層細(xì)胞和中柱部分的Pb含量。同一組織重復(fù)3次，運(yùn)用點(diǎn)掃描、線掃描和面掃描對(duì)每個(gè)部分的相同組織進(jìn)行分析。

1.3.4數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS 11.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及差異顯著性檢驗(yàn)。

2　結(jié)果與分析

2.1馬藺短時(shí)間Pb吸收轉(zhuǎn)運(yùn)特征

由圖1A、圖1B可知，脅迫4 h內(nèi)，3種不同處理下馬藺對(duì)Pb的吸收隨時(shí)間的延長(zhǎng)均呈逐漸上升的趨勢(shì)。在0～0.5 h，3種不同處理下馬藺對(duì)Pb的吸收差異不大，Pb吸收量都呈直線上升趨勢(shì)。0.5 h后，Pb+GSH處理馬藺地上部和根系吸收量均高于單Pb脅迫和Pb+BSO組合，尤其在處理4 h時(shí)，Pb+GSH處理馬藺地上部Pb吸收量分別是單Pb脅迫和Pb+BSO組合的2.36、1.52倍（圖1A），吸收速率均高于其他兩個(gè)處理。

短時(shí)間內(nèi)Pb向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)特征見圖1C。由圖1C可知，當(dāng)吸收時(shí)間小于2 h，3種處理下馬藺向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)Pb的能力均呈逐漸增加的趨勢(shì)，脅迫2 h后，Pb轉(zhuǎn)運(yùn)率下降，主要是由于2 h后3個(gè)不同處理下馬藺根系內(nèi)Pb的增加速率均高于地上部，導(dǎo)致其向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)Pb的能力下降（圖1A、圖1B）。

2.2短時(shí)間Pb脅迫下馬藺鮮重變化

不同處理下馬藺地上部和根系鮮重變化見圖2。由圖2A可知，4 h內(nèi)3個(gè)處理下馬藺地上部鮮重變化差異不大，脅迫4 h時(shí)，Pb脅迫（CK）、Pb和外源GSH組合以及Pb和外源BSO組合下馬藺地上部鮮重分別是未處理前（0 h）植株鮮重的1.02、1.02和0.99倍，植株生長(zhǎng)基本保持增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

不同處理下馬藺根系鮮重變化與地上部稍有差異（圖2B）。3種不同處理下馬藺根系鮮重基本上隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，脅迫4 h時(shí)Pb脅迫（CK）、Pb和外源GSH組合以及Pb和外源BSO組合下馬藺根系鮮重分別較各自未處理前下降9.13%、9.24%和13.1%，短時(shí)間脅迫下Pb和外源BSO組合對(duì)馬藺幼株根系的抑制效應(yīng)較為明顯。

2.3短時(shí)間Pb脅迫下馬藺根系Pb組織分布

圖3所示為500 mg·L-1Pb脅迫4 h時(shí)掃描電鏡結(jié)合能譜儀對(duì)馬藺幼苗根部橫切面進(jìn)行X-ray微區(qū)分析結(jié)果，檢測(cè)部位從外到內(nèi)依次為表皮、外皮層、皮層、內(nèi)皮層和中柱。結(jié)果表明：500 mg·L-1Pb脅迫4 h時(shí)，僅在表皮細(xì)胞檢測(cè)到一定含量Pb（圖3A，B），而外皮層、皮層、內(nèi)皮層和中柱細(xì)胞內(nèi)均沒有檢測(cè)到（圖3C～F）。Pb+GSH處理以及Pb+BSO處理下馬藺幼苗根尖不同部位未檢測(cè)出Pb（圖略）。

圖1　馬藺Pb吸收動(dòng)力學(xué)及轉(zhuǎn)運(yùn)特征Fig. 1　Cumulative uptake and root to shoot translocation of Pb by Iris lactea var. chinensis in the time-course experiment

圖2　短時(shí)間Pb脅迫下馬藺鮮重變化Fig. 2　The change of fresh weight of Iris lactea var.chinensis in short time-course experiment

2.4Pb在馬藺根系的區(qū)隔化

通過研究馬藺短時(shí)間內(nèi)吸收Pb后根系Pb2+的外流特征，研究了Pb在馬藺根系的區(qū)隔化分布（圖4）。關(guān)于金屬離子外向流動(dòng)力學(xué)特征，按照流出順序大致可以分為3個(gè)階段，金屬離子依次從細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)、液泡流出（Kochjan et al.，1982）。本研究表明，3種不同處理下Pb2+外流最快速的階段均在0～2h之間，代表Pb2+從細(xì)胞壁流出；PPb2+從木質(zhì)部中流出發(fā)生在2～6 h之間；而最緩慢的交換階段被認(rèn)為是Pb2+從液泡中流出，發(fā)生在6～448 h之間。另外，從圖4中還可以看出，Pb和外源GSHH處理下馬藺根系細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)等亞細(xì)胞部位解析出的Pb含量均高于單Pb脅迫和Pb和BSOO處理下相應(yīng)部位的Pb含量。

圖3　短時(shí)間PPb脅迫下馬藺根系Pb組織分布Figg. 3　Pb distributioon in root tissue off Iris lactea var. chhinensis in short tim e-course experimm ent

圖4　馬藺根系Pbb2+外流短時(shí)間動(dòng)力學(xué)特征Fig. 4　Short-tterm efflux of Pb2++from roots of Iriss lactea var. chinenn sis

3　討論

一般認(rèn)為，根系作為植物和土壤的重要界面，是重金屬與植物直接接觸的首要部位，也是遭受Pbb毒害的首要器官，在形態(tài)上表現(xiàn)出側(cè)根數(shù)目減少，根系生物量下降等受害癥狀。本研究中，Pb脅迫44 h時(shí)，單Pb脅迫、Pb和外源GSH組合以及Pb和外源BSO組合下馬藺地上部鮮重基本保持增長(zhǎng)的趨勢(shì)，植株形態(tài)、生物量均未見毒害癥狀，但3種處理下馬藺根系鮮重基本上均出現(xiàn)不同程度下降，說明Pb脅迫對(duì)馬藺根系生長(zhǎng)產(chǎn)生了一定的抑制作用。劉小文等（2014）在PPb脅迫對(duì)紫莖澤蘭生長(zhǎng)的影響研究也表明，高濃度Pb脅迫對(duì)紫莖澤蘭地上部和根系生長(zhǎng)及鮮質(zhì)量有明顯抑制作用，且對(duì)地下部分抑制作用更為明顯。

重金屬的吸收、運(yùn)輸和積累是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)過程，既表現(xiàn)在器官層面，又體現(xiàn)在細(xì)胞層次。Pb2+進(jìn)入植物根系，最先接觸到的是根細(xì)胞壁，細(xì)胞壁主要由纖維素、果膠質(zhì)、木質(zhì)素等組成，具有豐富的負(fù)電荷位點(diǎn)，如羧基、硫酸根、氨基等，為重金屬離子交換和其他反應(yīng)提供了大量位點(diǎn)，是Pb2+進(jìn)入根細(xì)胞的第一道屏障，也是Pb2+積累的主要部位（Matos et al.，1994；楊素勤等，2015）。對(duì)于絕大多數(shù)植物而言，植物吸收的95%甚至更多的Pb都積累在根系，很難被運(yùn)至地上部。本研究中3種不同處理下馬藺對(duì)Pb的吸收均隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈逐漸上升的趨勢(shì)，Pb向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的效率在吸收時(shí)間小于2 h時(shí)呈增加態(tài)勢(shì)，2 h后出現(xiàn)不同程度下降，這可能是由于馬藺在遭受脅迫一定時(shí)間后生理上受到一定傷害進(jìn)而影響了Pb的轉(zhuǎn)運(yùn)功能。馬藺Pb外流動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和馬藺幼苗根部橫切面X-ray微區(qū)分析進(jìn)一步從細(xì)胞學(xué)水平上揭示了馬藺Pb吸收轉(zhuǎn)運(yùn)途徑，馬藺吸收的Pb大部分積累于細(xì)胞壁上，Pb外流動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中Pb2+被快速地從馬藺根細(xì)胞壁解析出來，而最緩慢的交換階段被認(rèn)為是Pb2+從根細(xì)胞液泡中流出。掃描電鏡結(jié)合能譜儀對(duì)馬藺幼苗根部橫切面X-ray微區(qū)分析也表明僅在表皮細(xì)胞檢測(cè)到一定含量Pb，而外皮層、皮層、內(nèi)皮層和中柱細(xì)胞內(nèi)Pb含量因低于檢測(cè)限而沒有被檢測(cè)到，這也證明了馬藺根系吸收的Pb可能主要積累于馬藺表皮細(xì)胞壁中。Pb高積累植物金絲草以及小麥和玉米體內(nèi)的Pb同樣主要沉淀在根細(xì)胞壁上（侯曉龍等，2012；孫賢斌等，2005）。

谷胱甘肽（GSH）是動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)普遍存在的含巰基的低分子肽，其不僅可以作為抗氧化劑減輕重金屬造成的氧化脅迫，還可以直接與植物體內(nèi)的重金屬螯合而起到重金屬的解毒作用，此外，它還是一種重要的促進(jìn)重金屬向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)的有機(jī)配位體（Liu et al.，2010；宋相帝等，2011；Vadas et al.，2009）。本研究中，Pb+GSH處理下馬藺地上部和根系吸收量均高于單Pb脅迫和Pb+BSO組合，尤其外源GSH增加了Pb向馬藺地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)效率，與前期研究Pb長(zhǎng)時(shí)間脅迫下外源GSH對(duì)馬藺Pb積累轉(zhuǎn)運(yùn)作用相一致（原海燕等，2013）。Freeman et al.（2004）對(duì)鎳超積累植物Thlaspi goesingense的研究表明，GSH在T. goesingense鎳向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)中起重要作用，與非超積累型植株T. arvense相比，超積累植株地上部Ni積累能力與地上部GSH含量存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。Zhu等（1999a）在鎘超積累植物Brassica juncea過表達(dá)大腸桿菌谷胱甘肽合成酶基因gshII后，轉(zhuǎn)基因植株不僅對(duì)鎘的耐受性增強(qiáng)，且地上部鎘含量顯著增加，是野生型植株地上部鎘含量的3倍。本研究中，馬藺Pb2+外流實(shí)驗(yàn)也間接證明了外源GSH對(duì)馬藺Pb吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)具有一定的促進(jìn)作用，Pb和外源GSH處理下馬藺根系細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)外流Pb含量均高于單Pb脅迫和Pb和BSO處理下相應(yīng)部位Pb含量。

4　結(jié)論

（1）500 mg·L-1Pb脅迫以及Pb脅迫下添加外源GSH和BSO 3種不同處理下馬藺對(duì)Pb的吸收均隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈逐漸上升的趨勢(shì)，Pb向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)率在吸收時(shí)間2 h后出現(xiàn)不同程度下降，結(jié)合3種處理下馬藺根系鮮重均出現(xiàn)不同程度下降的結(jié)果，說明馬藺根系遭受短時(shí)逆境傷害是導(dǎo)致Pb轉(zhuǎn)運(yùn)率降低的直接原因。馬藺Pb外流動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和馬藺幼苗根部橫切面X-ray微區(qū)分析表明馬藺吸收的Pb主要積累在根細(xì)胞壁上，且分布于表皮部位的Pb含量較高。

（2）Pb+GSH處理下馬藺地上部和根系吸收量均高于單Pb脅迫和Pb+BSO組合，尤其外源GSH增加了Pb向馬藺地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)效率；馬藺Pb2+外流實(shí)驗(yàn)也間接證明了外源GSH對(duì)馬藺Pb吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)具有促進(jìn)作用，Pb和外源GSH處理下馬藺根系細(xì)胞壁、細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)外流Pb含量均高于單Pb脅迫和Pb和BSO處理下相應(yīng)部位Pb含量。

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Effects of Exogenous Glutathion on Kinetic Characteristics of Lead Uptake，Accumulation and Distribution in Short Time by Iris lactea var. chinensis

YUAN Haiyan， ZAHNG Yongxia， LIU Qingquan， YANG Yongheng， HUANG Suzhen*
Institute of Botany， Jiangsu Province and Chinese Academy of Sciences， Nanjing Botanical Garden Mem.SunYat-Sen， Nanjing 210014， China

Effects of exogenous glutathion on kinetic characteristics of lead （Pb） uptake， accumulation and distribution in short time by Iris lactea var. chinensis were studied with solution culture. It showed that Pb uptake increased with the extending of stress time under 500 mg·L-1Pb treatment and Pb with exogenous glutathione （GSH） and L-buthione （S， R） sulfoximi （BSO， GSH synthesis specific inhibitor）. The root to shoot Pb translocation under three different Pb treatments increased with stress time at 0～2 hours' exposure. After 4 hours， Pb increase rate in roots was higher than that in shoots and Pb translocation decreased. When Pb stress time reached to 4 hours， the shoot Pb accumulation under Pb+GSH treatment was 2.36 and 1.52 times respectively higher in comparison with Pb and Pb+BSO treatments. The X-ray microanalysis in cross-sectioned root by scanning electronic microscope and energy spectrometer showed that only Pb were detected in epidermis when 500 mg·L-1Pb stress for 4 hours， and Pb in outer cortex， cortex，endothelium and stele were lower than detection limit and not detected. Short-term efflux of Pb2+from roots of I. lactea var. chinensis under three different treatments showed that the fastest efflux time of Pb2+was in 0～2 hours and it standed for Pb2+from cell wall. The efflux time of Pb2+from xylem was in 2～6 hours. The slowest efflux stage of Pb2+in 6～48 hours and it standed for Pb2+from vacuole. Therefore， The root Pb in I. lactea var. chinensis was probably accumulated in cell wall of epidermis. The eluted Pb concentration from root cell under Pb+GSH treatment was higher in conparision to the other two treatments， which indicated GSH has promoting role in Pb absorption and translocation of I. lactea var. chinensis in 0～4 hours.

Iris lactea var. chinensis； lead （Pb）； absorption kinetics； accumulation and distribution

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.08.022

X171.5

A

1674-5906（2016）08-1401-06

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31300436）；國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2012ZX07101-005）

原海燕（1979年生），女，副研究員，博士，研究方向?yàn)橛^賞植物種質(zhì)資源抗逆評(píng)價(jià)及研究利用。E-mail: yuanhaiyan416@163.com

黃蘇珍（1959年生），女，研究員，博士，研究方向?yàn)橛^賞植物種質(zhì)資源抗逆性評(píng)價(jià)及研究利用。E-mail: Hsz 1959@163.com

2016-06-15

引用格式：原海燕， 張永俠， 劉清泉， 楊永恒， 黃蘇珍. 外源GSH對(duì)馬藺鉛吸收動(dòng)態(tài)及積累分布特性影響的研究［J］. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)， 2016， 25（8）: 1401-1406.