苯污染脅迫下室內(nèi)植物POD活性與MDA含量變化分析研究

魯敏，高鵬，趙潔，張凌方，盧佳歡，崔琰

（1.山東建筑大學(xué) 學(xué)報(bào)編輯部，山東 濟(jì)南250101；2.山東建筑大學(xué) 藝術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南250101；3.山東建筑大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院，山東 濟(jì)南250101）

苯污染脅迫下室內(nèi)植物POD活性與MDA含量變化分析研究

魯敏1，2，高鵬2，趙潔2，張凌方2，盧佳歡2，崔琰3

（1.山東建筑大學(xué) 學(xué)報(bào)編輯部，山東 濟(jì)南250101；2.山東建筑大學(xué) 藝術(shù)學(xué)院，山東 濟(jì)南250101；3.山東建筑大學(xué) 建筑城規(guī)學(xué)院，山東 濟(jì)南250101）

當(dāng)今環(huán)境污染問(wèn)題愈加嚴(yán)峻，現(xiàn)代社會(huì)正處在以“室內(nèi)化學(xué)污染”為標(biāo)志的第三污染期。室內(nèi)植物對(duì)室內(nèi)苯污染具有吸收凈化作用，對(duì)苯脅迫的抗性能力是決定植物是否能夠長(zhǎng)期在污染環(huán)境中正常生長(zhǎng)發(fā)育并持續(xù)、有效發(fā)揮吸污能力的前提和基礎(chǔ)。過(guò)氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量指標(biāo)能夠有效反映植物對(duì)室內(nèi)苯污染脅迫抗性能力強(qiáng)弱。文章采用人工熏氣實(shí)驗(yàn)，研究9種常見(jiàn)室內(nèi)植物在不同濃度苯脅迫下的POD活性和MDA含量變化，評(píng)定不同植物在苯脅迫下的抗性能力。綜合評(píng)定得出:9種常見(jiàn)室內(nèi)耐陰觀葉植物中，金邊虎尾蘭對(duì)苯污染脅迫的抗性能力最強(qiáng)，其次為鳥(niǎo)巢蕨，對(duì)苯污染脅迫抗性能力最弱的為皺葉薄荷。

苯污染；室內(nèi)植物；過(guò)氧化物酶；丙二醛；抗性能力

0 引言

隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，以及城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。當(dāng)今人類(lèi)社會(huì)經(jīng)歷了“煤煙型”和“光化學(xué)煙霧型”污染期，并進(jìn)入了以“室內(nèi)化學(xué)污染”為標(biāo)志的第三污染期［1］。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn):室內(nèi)污染物濃度平均高于室外數(shù)倍甚至數(shù)十倍之多［2］。苯不僅是室內(nèi)化學(xué)污染揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）中的主要污染物，更是室內(nèi)持久、難以降解的化學(xué)物質(zhì)，對(duì)人體具強(qiáng)致癌、致畸形、致突變作用，被稱(chēng)為室內(nèi)“三大隱形殺手”之一，并被世界衛(wèi)生組織（WHO）確定為強(qiáng)致癌物［3-5］。室內(nèi)植物不僅具有吸碳放氧等功能，而且對(duì)室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物等污染物具有很強(qiáng)的吸收、超量積累、降解、固定、轉(zhuǎn)移污染物的特性和能力，并因主要依靠植物自身的代謝活動(dòng)，具有安全、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)等特點(diǎn)，同時(shí)室內(nèi)植物因其良好的觀賞特性，對(duì)美化室內(nèi)環(huán)境和陶冶情操具有重要作用。綜上所述，室內(nèi)植物吸收凈化室內(nèi)化學(xué)污染已成為治理室內(nèi)化學(xué)污染的重要手段和污染凈化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)［6-8］。

室內(nèi)植物對(duì)室內(nèi)化學(xué)污染的抵抗能力即抗污能力的強(qiáng)弱是決定植物是否能夠長(zhǎng)期在污染環(huán)境中正常生長(zhǎng)發(fā)育并持續(xù)、有效發(fā)揮吸污能力的前提和基礎(chǔ)。目前，植物對(duì)于室內(nèi)化學(xué)污染的抗性研究主要集中在植物受污染脅迫后形態(tài)學(xué)特征、內(nèi)部生理生化指 標(biāo) 和超微結(jié) 構(gòu) 的 變 化 上［9-16］。過(guò) 氧 化物 酶（POD）和丙二醛（MDA）是衡量植物對(duì)脅迫抗性能力的重要生理指標(biāo)。POD和MDA廣泛分布于植物體內(nèi)，其中POD的活性與植物光合作用、呼吸作用等植物基本生理活動(dòng)有關(guān)，其能夠促進(jìn)植物木質(zhì)化［17-18］。由于植物老化組織中POD的活性較高，常作為反映組織老化程度的生理指標(biāo)，能夠有效反映植物逆境抗性能力。MDA是膜脂過(guò)氧化最重要的產(chǎn)物之一，具有損害植物組織或器官的生物膜的功能和結(jié)構(gòu)，對(duì)生物大分子如酶類(lèi)、蛋白質(zhì)、核酸等也有損傷作用［19］。通過(guò)對(duì)MDA含量的研究可以了解膜脂過(guò)氧化的程度，因此在植物衰老生理和抗性生理研究中MDA含量是一個(gè)常用指標(biāo)［20-21］。植物受脅迫后，POD活性和MDA含量的變化，能夠有效反映植物逆境抗性能力。

研究以9種常見(jiàn)室內(nèi)植物為試材，通過(guò)對(duì)植物在不同濃度苯脅迫下的POD活性和MDA含量進(jìn)行測(cè)定，分析植物苯污染脅迫后POD活性和MDA含量變化，對(duì)不同植物苯脅迫下的抗性能力進(jìn)行判定，從而為篩選吸收、凈化修復(fù)能力強(qiáng)的抗污、吸污室內(nèi)植物提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持和基礎(chǔ)理論指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

（1）實(shí) 驗(yàn) 植 物 種 類(lèi):選用A1吊 蘭（Chlorophytum comosum）、A2金 邊 吊 蘭（Chlorophytum comosum var.marginatum）、A3銀心吊蘭（Chlorophytum comosum var.mediopictum）、A4吊竹梅（Zebrina pendula）、A5綠 蘿 （Scindapsus aureun）、A6皺葉薄荷（Melissa officinalis）、A7金邊虎尾蘭（Sansevieria trifasciata var.laurentii）、A8白鶴 芋 （Spathiphyllum floribundum）、A9鳥(niǎo)巢 蕨（Neottopteris antique）等9種常見(jiàn)室內(nèi)觀葉植物；植物提前一個(gè)月購(gòu)買(mǎi)，并置于實(shí)驗(yàn)室以適應(yīng)環(huán)境。

（2）實(shí)驗(yàn)植物規(guī)格:株型一致且均處于良好的生長(zhǎng)狀態(tài)；所用花盆規(guī)格一致，盆土量相當(dāng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

1.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

采用室內(nèi)人工密閉熏氣法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)參照Wolverton的模擬封閉艙設(shè)計(jì)［22］，人工密閉熏氣箱采用尺寸為0.8 m×0.8 m×0.8 m的正方體造型，材質(zhì)為厚度8mm普通玻璃。箱體頂蓋可拆卸，用于取放實(shí)驗(yàn)植物，頂蓋用密封海綿膠密封，并涂抹凡士林，防止漏氣。密閉熏氣箱內(nèi)放置小風(fēng)扇和溫度計(jì)，用于加快箱內(nèi)液態(tài)苯揮發(fā)和記錄箱內(nèi)的溫度變化。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置密封性測(cè)試

實(shí)驗(yàn)前需要進(jìn)行人工熏氣箱密閉性測(cè)試，熏氣箱注入純度99.9%苯液體20μL，密封玻璃熏氣箱內(nèi)不放植物，每過(guò)6 h測(cè)定一次密閉熏氣箱內(nèi)的苯濃度，共3次。結(jié)果表明箱內(nèi)的濃度只降低了2%，基本保持不變，人工密閉熏氣箱密閉性符合實(shí)驗(yàn)要求。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

室內(nèi)苯濃度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為0.11 mg／m3，實(shí)驗(yàn)采用高濃度苯脅迫研究植物苯污染脅迫下的POD活性和MDA含量變化，即實(shí)驗(yàn)設(shè)置15、30和60 mg／m3等3個(gè)濃度梯度，將9種實(shí)驗(yàn)植物隨機(jī)區(qū)組，依次放入密閉熏氣箱內(nèi)進(jìn)行24 h苯脅迫處理，脅迫處理后采集生長(zhǎng)良好、位置一致的葉片，測(cè)定實(shí)驗(yàn)植物POD活性與MDA含量，進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

1.4 實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析方法

對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定POD活性和MDA含量等數(shù)據(jù)，通過(guò)SPSS軟件進(jìn)行方差分析、多重比較分析（LSD），對(duì)不同苯濃度脅迫下9種常見(jiàn)室內(nèi)植物POD活性與MDA含量變化進(jìn)行綜合分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度苯脅迫下實(shí)驗(yàn)植物POD活性與MDA含量變化結(jié)果與分析

不同濃度苯脅迫24 h后，測(cè)量9種實(shí)驗(yàn)植物POD活性與MDA含量變化并對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，結(jié)果見(jiàn)表1、2。

表1、2結(jié)果表明，不同濃度苯脅迫后9種實(shí)驗(yàn)植物體內(nèi)POD活性與MDA含量均出現(xiàn)不同程度的升高。繼續(xù)對(duì)受不同濃度苯脅迫后實(shí)驗(yàn)植物的POD活性與MDA含量變化率進(jìn)行雙因素方差分析，實(shí)驗(yàn)植物種類(lèi)與苯濃度作為兩個(gè)控制因素，結(jié)果見(jiàn)表3、4。

表1 不同濃度苯脅迫下9種室內(nèi)植物POD活性變化

表2 不同濃度苯脅迫下9種室內(nèi)植物MDA含量變化

表3 不同濃度苯脅迫下9種室內(nèi)植物POD變化率方差分析

表4 不同濃度苯脅迫下9種室內(nèi)植物MDA變化率方差分析

表3、4結(jié)果顯示，受不同濃度苯脅迫后，植物種類(lèi)、苯濃度和兩因素之間的交互作用對(duì)實(shí)驗(yàn)植物POD活性與MDA含量變化率的影響水平極為顯著，其中苯濃度對(duì)受脅迫后植物POD活性和MDA含量變化影響相對(duì)植物種類(lèi)來(lái)說(shuō)更為顯著。

2.2 實(shí)驗(yàn)植物POD活性與MDA含量在15 mg／m3苯脅迫下變化結(jié)果與分析

9種常見(jiàn)室內(nèi)植物經(jīng)過(guò)15 mg／m3苯脅迫24 h后，對(duì)植物體內(nèi)POD活性與MDA含量進(jìn)行測(cè)量，對(duì)植物POD活性與MDA含量變化率進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果見(jiàn)表5、6。然后多重比較分析9種常見(jiàn)室內(nèi)植物15 mg／m3苯脅迫24 h后POD活性和MDA含量變化率，結(jié)果見(jiàn)表7、8。

表5 15 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物POD活性變化率方差分析

表6 15 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物MDA活性變化率方差分析

表7 15 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物POD活性變化率多重比較結(jié)果

表8 15 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物MDA含量變化率多重比較結(jié)果

根據(jù)方差分析結(jié)果如表5、6所示，植物種類(lèi)對(duì)受脅迫后植物體內(nèi)POD活性與MDA含量變化率產(chǎn)生極顯著水平的影響；植物受15mg／m3苯脅迫24 h后體內(nèi)POD活性與MDA含量變化率多重比較結(jié)果如表7、8所示，大多數(shù)植物種類(lèi)間差異性顯著甚至極為顯著，實(shí)驗(yàn)植物受脅迫后體內(nèi)POD活性和MDA含量均出現(xiàn)不同程度的升高。其中，金邊虎尾蘭（A7）的抗性能力最強(qiáng)，體內(nèi)POD活性升高8.82%，上升幅度最小，MDA含量變化最小，升高4.88%；鳥(niǎo)巢蕨（A9）的抗性能力次之，POD活性升高9.25%，MDA含量升高5.21%；皺葉薄荷（A6）的POD活性升高17.41%，MDA含量升高11.38%，變化幅度最大，抗性能力最弱。

2.3 實(shí)驗(yàn)植物POD活性與MDA含量在30 mg／m3苯脅迫下變化結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)植物受30 mg／m3苯脅迫后，對(duì)植物體內(nèi)POD活性與MDA含量進(jìn)行測(cè)量，對(duì)植物POD活性與MDA含量變化率進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果見(jiàn)表9、10。繼續(xù)多重比較分析9種常見(jiàn)室內(nèi)植物30 mg／m3苯脅迫24 h后POD活性和MDA含量變化率，結(jié)果見(jiàn)表11、12。

表9 30 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物POD活性變化率方差分析

表10 30 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物MDA含量變化率方差分析

表11 30 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物POD活性變化率多重比較

表12 30 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物MDA含量變化率多重比較

根據(jù)方差分析結(jié)果如表9、10所示，植物種類(lèi)對(duì)受脅迫后植物體內(nèi)POD活性與MDA含量變化率產(chǎn)生極顯著水平的影響；植物受30mg／m3苯脅迫24 h后體內(nèi)POD活性與MDA含量變化率多重比較結(jié)果如表11、12所示，大多數(shù)植物種類(lèi)間差異性顯著甚至極為顯著，實(shí)驗(yàn)植物受脅迫后體內(nèi)POD活性和MDA含量均出現(xiàn)不同程度的升高。其中，金邊虎尾蘭（A7）的POD活性和MDA含量變化最小，POD活性升高15.58%，MDA含量升高11.93%，抗性能力最強(qiáng)；鳥(niǎo)巢蕨（A9）的抗性能力較金邊虎尾蘭次之，POD活性升高16.31%，MDA含量升高12.77%；皺葉薄荷（A6）的POD活性升高29.88%，變化最大，MDA含量升高18.43%，抗性能力最弱。

2.4 實(shí)驗(yàn)植物POD活性與MDA含量在60 mg／m3苯脅迫下變化結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)植物受60 mg／m3苯脅迫后，對(duì)植物體內(nèi)POD活性與MDA含量進(jìn)行測(cè)量，對(duì)植物POD活性與MDA含量變化率進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果見(jiàn)表13、14。然后多重比較分析9種實(shí)驗(yàn)植物的POD活性和MDA含量變化率，結(jié)果見(jiàn)表15、16。

表13 60 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物POD活性變化率方差分析

表14 60 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物MDA含量變化率方差分析

表15 60 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物POD變化率多重比較結(jié)果

表16 60 mg／m3苯脅迫下9種室內(nèi)植物MDA變化率多重比較結(jié)果

根據(jù)方差分析結(jié)果如表13、14所示，植物種類(lèi)對(duì)受脅迫后植物體內(nèi)POD活性與MDA含量變化率產(chǎn)生極顯著水平的影響；植物受60 mg／m3苯脅迫24 h后體內(nèi)POD活性與MDA含量變化率多重比較結(jié)果如表15、16所示，大多數(shù)植物種類(lèi)間差異性顯著甚至極為顯著，實(shí)驗(yàn)植物受脅迫后體內(nèi)POD活性和MDA含量均出現(xiàn)不同程度的升高。其中，金邊虎尾蘭（A7）的POD活性升高35.70%，MDA含量升高35.07%，變化率最小，抗性能力最強(qiáng)；綠蘿（A5）POD活性升高35.76%，變化率次??；鳥(niǎo)巢蕨（A9）MDA含量變化率次小，升高35.13%；皺葉薄荷（A6）的POD活性與MDA含量變化率最大，POD活性升高50.28%，MDA含量升高51.28%，抗性能力最弱。

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得出結(jié)論:

（1）不同植物種類(lèi)、苯濃度及兩因素間的交互作用，對(duì)9種實(shí)驗(yàn)植物的POD活性和MDA含量變化的影響差異達(dá)到極顯著水平。其中，苯濃度對(duì)植物POD活性和MDA含量變化的影響更為顯著。

（2）9種常見(jiàn)室內(nèi)植物在不同濃度苯脅迫下，植物體內(nèi)的POD活性與MDA含量均出現(xiàn)不同程度的上升；在濃度為15、30和60 mg／m3苯的脅迫下，金邊虎尾蘭（A7）體內(nèi)POD活性與MDA含量變化率最??；鳥(niǎo)巢蕨（A9）受脅迫后體內(nèi)POD活性與MDA含量變化率次??；皺葉薄荷（A6）體內(nèi)POD活性與MDA含量變化率最大。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)植物在不同濃度苯脅迫下POD活性與MDA含量變化分析，金邊虎尾蘭（A7）對(duì)苯污染抗性能力最強(qiáng)，其次為鳥(niǎo)巢蕨（A9），而皺葉薄荷（A6）對(duì)苯污染脅迫抗性能力最弱。

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（學(xué)科責(zé)編：康文鳳）

Study on changes of peroxidase activity and malondialdehyde content in indoor plants under indoor benzene pollution

Lu Min1，2，Gao Peng2，Zhao Jie2，et al.
（1.Editorial Department of Journal of Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；2.School of Art，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China）

Nowadays，the problem of environmental pollution is becoming more and more serious.Modern society is in the third pollution period marked by“indoor chemical pollution”.Indoor plants have an effect on the absorption and purification of indoor benzene pollution，and the resistance of benzene stress is basis and premise of whether plants can keep long-term normal growth and developmentand play the continuous and effective role in absorbing pollution in polluted environment.Peroxidase（POD）activity and malondialdehyde（MDA）content can effectively reflect the resistance ability of plants to indoor benzene pollution stress.In this paper，the changes of peroxidase（POD）activity and malondialdehyde content of 9 common indoor shade tolerant plants under different concentrations of benzene stress are studied by artificial fumigationmethod.The physiological indexes of Sansevieriatrifasciata var.laurentii has the strongest resistance to benzene pollution，followed by Neottopteris antique，and the weakest is Melissa officinalis.

benzene pollution；indoor plants；peroxidase；malondialdehyde；resistance ability

X171.4，X173

A

1673-7644（2017）03-0205-07

2017-04-16

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（20337010）；住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技計(jì)劃項(xiàng)目（2012-K6-5）；山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（2011YK046）；山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ZR2015PE014）

魯敏（1963-），女（滿族），教授，博士，主要從事室內(nèi)外污染氣體和污水的植物凈化與生態(tài)修復(fù)技術(shù)及吸污抗污植物的選擇與應(yīng)用等方面研究.E-mail:lumin＠sdjzu.edu.cn