鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊、黑青楊生長及生理的影響1)

易嘉欣 馬曉雨 孫國語 龐忠義 蘇偉斌 張芳平 張春華 李開隆

(東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱，150040) ( 遼寧省新民市機(jī)械林場) ( 黑龍江省富錦縣林業(yè)局) ( 東北林業(yè)大學(xué))

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，工業(yè)“三廢”大量排放和農(nóng)藥化肥大量施用，造成大量土壤污染物累積[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年排放到環(huán)境中的重金屬Cd約為2.20×104噸、Pb約為7.83×105噸，Zn約為1.35×106噸，我國耕地受污染總面積達(dá)2 000萬hm2，糧食年產(chǎn)量減少1 200多萬噸，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)200億元[2]。Pb是長期存在土壤中危害性極高的重金屬污染物之一，對植物、動(dòng)物、人類都有很高的毒性[3-4]。過量的Pb會(huì)破壞葉綠素酸脂還原酶活性，影響氨基-γ-酮戊酸合成，導(dǎo)致植物葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少[5]。當(dāng)馬藺(Irislactea)生存環(huán)境中Pb摩爾體積分?jǐn)?shù)達(dá)到6 mmol·L-1時(shí)，生長會(huì)受到顯著抑制[6]。自然界中Pb通常與Zn礦共存。Zn是植物生長所必需的微量元素，植物缺Zn會(huì)引起生理病害，過量Zn會(huì)改變?nèi)~綠素合成時(shí)幾種酶肽鏈的正常構(gòu)型，通過抑制酶活性阻礙葉綠素合成，對植物產(chǎn)生毒害作用[7]。多立安等[8]研究認(rèn)為，鋅脅迫對早熟禾種子萌發(fā)和幼苗生長有低質(zhì)量濃度促進(jìn)、高質(zhì)量濃度抑制的作用。因此，研究重金屬Pb、Zn復(fù)合脅迫對植物生長及生理的影響，對植物修復(fù)土壤重金屬污染具有重要意義。

楊樹(PopulusL.)分布范圍廣，適應(yīng)能力強(qiáng)，對干旱、鹽堿、寒冷、瘠薄、營養(yǎng)虧缺等逆境均有一定程度的抗性，因此，發(fā)展楊樹人工林很大程度解決了我國用材林稀缺等問題[9]。黑青楊(Populuseuramericana‘N3016’×P.ussuriensis)是美洲黑楊(P.euramericana‘N3016’)和大青楊(P.ussuriensis)的雜交品種，樹干通直、生長迅速、材質(zhì)優(yōu)良，是營造紙漿林等用材林的優(yōu)良樹種[10]。小黑楊(P.simonii×P.nigra)是中國林科院1959年以小葉楊(P.simonii)和歐洲黑楊(P.nigra)為親本雜交培育的新品種，是我國東北地區(qū)主要的綠化及用材樹種[11]。因此，本研究以小黑楊、黑青楊為試驗(yàn)材料，研究楊樹對重金屬脅迫的適應(yīng)性和耐受程度，對于我國干旱、寒冷、瘠薄、重工業(yè)地區(qū)楊樹的培育及利用具有重要意義。

目前對楊樹重金屬逆境脅迫的研究主要集中于單一脅迫[12-13]，復(fù)合脅迫研究較少。因此，本研究以鉛鋅復(fù)合脅迫處理小黑楊和黑青楊，了解其在鉛鋅共同脅迫下的反應(yīng)機(jī)理，為今后土壤重金屬污染修復(fù)、我國抗逆栽培技術(shù)、楊樹常規(guī)育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

小黑楊、黑青楊穗條由佳木斯市富錦縣林業(yè)局東風(fēng)崗林場提供。

1.2 試驗(yàn)方法

在東北林業(yè)大學(xué)國家白樺良種基地中進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。將1年生小黑楊、黑青楊穗條扦插于營養(yǎng)缽，每個(gè)營養(yǎng)缽扦插1株，土壤基質(zhì)為草炭土和沙子，以4∶1比例充分混勻。培養(yǎng)溫度控制在22～30 ℃，相對濕度為50%～70%。自然光條件培養(yǎng)苗木至1 m左右，選擇長勢一致的健康苗木進(jìn)行重金屬脅迫處理。將Pb(NO3)2和ZnSO4按比例與去離子水混合，再按對應(yīng)配比稀釋，使Pb2+與Zn2+形成4個(gè)質(zhì)量濃度梯度，分別為100/200、200/400、400/800、800/1 600 mg·L-1，均勻施加相同體積于對應(yīng)處理的營養(yǎng)缽中，每3 d澆灌1次，以澆水為對照，每個(gè)處理設(shè)15株重復(fù)。于9月初測生長指標(biāo)并取樣，每個(gè)單株選取從上至下第3、4片功能葉，每個(gè)處理選取10～12片功能葉以便于完成3次試驗(yàn)重復(fù)，將取下的植物樣本放入液氮中保存，帶回置于超低溫冰箱中待測。

脯氨酸(PRO)質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用酸性茚三酮法測定[14]，丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度采用硫代巴比妥酸(TBA)法測定[14]，過氧化氫酶(CAT)采用紫外分光光度法測定[15]，過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[15]，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍(lán)四唑(NTB)光化還原法測定[15]?？扇苄缘鞍踪|(zhì)量分?jǐn)?shù)采用考馬斯亮藍(lán)G-250法測定[16]，可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用蒽酮比色法測定[16]，葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用80%丙酮萃取法測定[16]，每個(gè)處理指標(biāo)設(shè)3次生物學(xué)重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用SPSS 22.0軟件、Duncan多重比較法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊和黑青楊幼苗生長的影響

不同質(zhì)量濃度的鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊和黑青楊苗高、地徑的影響結(jié)果見表1。隨著脅迫質(zhì)量濃度增加，小黑楊苗高、地徑均呈降低趨勢，苗高、地徑均在高質(zhì)量濃度(Pb2+/Zn2+為800/1 600 mg·L-1)脅迫時(shí)，抑制程度最大，分別較對照組降低了34.62%、23.45%；鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度高于100/200 mg·L-1時(shí)，苗高、地徑均與對照組差異顯著(P<0.05)。黑青楊苗高、地徑均隨著復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度增加而降低，苗高在100/200、200/400、400/800、800/1 600 mg·L-1質(zhì)量濃度處理時(shí)分別比對照降低了14.19%、21.62%、30.41%、41.89%，與對照組差異顯著(P<0.05)。地徑在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為100/200 mg·L-1時(shí)比對照下降了9.68%，與對照組差異不顯著；在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為200/400、400/800、800/1 600 mg·L-1時(shí)分別減少了16.42%、16.67%、18.75%，與對照組差異顯著(P<0.05)。由此說明，鉛鋅復(fù)合脅迫抑制楊樹生長，脅迫質(zhì)量濃度越大，抑制作用越強(qiáng)。

2.2 Pb、Zn復(fù)合脅迫對小黑楊和黑青楊葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

不同質(zhì)量濃度脅迫對小黑楊和黑青楊的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a+b)、總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響見表2。在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為100/200 mg·L-1時(shí)，小黑楊葉綠素a、葉綠素(a+b)、總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比對照增加了11.39%、3.73%、4.00%；當(dāng)Pb2+/Zn2+>200/400 mg·L-1時(shí)，小黑楊和黑青楊總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著脅迫質(zhì)量濃度增加而減少；當(dāng)鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度最高時(shí)，即Pb2+/Zn2+為800/1 600 mg·L-1時(shí)，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a+b)、總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比對照降低了23.47%、55.83%、30.49%、36.00%。黑青楊總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著脅迫質(zhì)量濃度增加，呈先增后減趨勢，在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為200/400 mg·L-1時(shí)，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a+b)、總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到峰值，分別為5.00、1.09、6.09、0.61 mg·g-1，較對照增加了10.38%、17.20%、11.33%、10.91%；當(dāng)鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為800/1 600 mg·L-1時(shí)，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a+b)、總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最低值，分別為2.55、0.68、3.22、0.27 mg·g-1，較對照減少了43.71%、26.88%、41.13%、50.91%。結(jié)果表明，小黑楊總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的峰值先于黑青楊出現(xiàn)。

表1 不同質(zhì)量濃度鉛鋅復(fù)合脅迫下小黑楊、黑青楊苗高、地徑生長比較

表2 不同質(zhì)量濃度鉛鋅復(fù)合脅迫下小黑楊和黑青楊葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較

2.3 鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊和黑青楊滲透作用調(diào)節(jié)機(jī)制的影響

2.3.1鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊和黑青楊可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

小黑楊和黑青楊可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著重金屬復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度增加，呈先升后降趨勢(表3)。小黑楊可溶性蛋白在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為100/200 mg·L-1時(shí)達(dá)到峰值，為57.68 mg·g-1，較對照上升了24.74%；在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為800/1 600 mg·L-1時(shí)達(dá)到最低值，為25.51 mg·g-1，較對照降低了44.83%。黑青楊可溶性蛋白在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為200/400 mg·L-1時(shí)達(dá)到峰值，為54.5 mg·g-1，較對照上升了20.18%；Pb2+/Zn2+>200/400 mg·L-1時(shí)，黑青楊可溶性蛋白隨著脅迫質(zhì)量濃度增加而降低，且低于對照；在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為800/1 600 mg·L-1時(shí)出現(xiàn)最低值，為28.48 mg·g-1，較對照組降低了37.25%。

表3 不同質(zhì)量濃度鉛鋅復(fù)合脅迫下小黑楊、黑青楊可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較

2.3.2鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊和黑青楊可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

隨著鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度增加，小黑楊和黑青楊中可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈先升后降趨勢(表4)。小黑楊可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為200/400 mg·L-1時(shí)達(dá)到峰值，為17.54 mg·g-1，較對照增加了49.19%；黑青楊可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為100/200 mg·L-1時(shí)達(dá)到峰值，為27.45 mg·g-1，較對照增加了63.37%。小黑楊、黑青楊可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為800/1 600 mg·L-1時(shí)達(dá)到最低值，分別為10.69、9.96 mg·g-1，較對照降低了9.04%、40.74%。不同質(zhì)量濃度復(fù)合脅迫下小黑楊、黑青楊可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對照差異顯著(P<0.05)。小黑楊在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度高于為800/1 600 mg·L-1時(shí)、黑青楊在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為400/800 mg·L-1時(shí)，其可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于對照，說明高質(zhì)量濃度鉛鋅復(fù)合脅迫阻礙了小黑楊、黑青楊可溶性糖生成。

表4 不同質(zhì)量濃度鉛鋅復(fù)合脅迫下小黑楊、黑青楊可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較

2.3.3鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊和黑青楊脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

如表5所示，在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為100/200 mg·L-1時(shí)，小黑楊PRO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.01 μg·g-1，與對照差異不顯著；高于該質(zhì)量濃度時(shí)，與對照差異性顯著(P<0.05)。黑青楊PRO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在鉛鋅復(fù)合脅迫各質(zhì)量濃度處理時(shí)均差異性顯著。當(dāng)鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為800/1 600 mg·L-1時(shí)，小黑楊、黑青楊PRO質(zhì)量分?jǐn)?shù)均達(dá)到最大值，分別為11.10、16.69 μg·g-1，是對照處理的3.39倍、3.40倍。小黑楊、黑青楊PRO質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨處理質(zhì)量濃度增大而增加，各脅迫質(zhì)量濃度處理時(shí)均高于對照。由此說明，逆境脅迫破壞了小黑楊和黑青楊的滲透能力，加快PRO的生成及累積。

表5 不同質(zhì)量濃度鉛鋅復(fù)合脅迫下小黑楊、黑青楊脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較

2.3.4鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊和黑青楊細(xì)胞膜透性的影響

不同鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度處理時(shí)，小黑楊和黑青楊MDA質(zhì)量摩爾濃度均較對照差異顯著(P<0.05)，各質(zhì)量濃度之間也差異顯著(表6)。在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為800/1 600 mg·L-1時(shí)，小黑楊、黑青楊MDA質(zhì)量摩爾濃度上升最快，分別為12.88、10.31 nmol·g-1，是對照處理的1.91倍、2.22倍。小黑楊、黑青楊中MDA質(zhì)量摩爾濃度均隨著鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度增加而增加，說明鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度越高，MDA質(zhì)量摩爾濃度越高，對小黑楊、黑青楊細(xì)胞膜破壞能力越強(qiáng)，對植物損害越嚴(yán)重。

表6 不同質(zhì)量濃度鉛鋅復(fù)合脅迫下小黑楊和黑青楊丙二醛質(zhì)量摩爾濃度比較

2.4 鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊和黑青楊抗氧化酶活性的影響

2.4.1鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊、黑青楊幼苗過氧化物酶的影響

小黑楊、黑青楊中POD活性均隨著復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度增加呈先升后降趨勢(表7)。各脅迫質(zhì)量濃度處理時(shí)，小黑楊、黑青楊POD活性差異性顯著(P<0.05)。小黑楊、黑青楊POD活性均在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為400/800 mg·L-1時(shí)上升最快，且在該質(zhì)量濃度處達(dá)到峰值，分別為224.67、199.93 U·g-1·min-1，是對照的2.50倍、2.27倍。當(dāng)鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為800/1 600 mg·L-1時(shí)，小黑楊、黑青楊POD活性均降低，較脅迫質(zhì)量濃度為400/800 mg·L-1時(shí)降低了35.07%、27.54%。不同脅迫質(zhì)量濃度下，POD活性均高于對照，說明重金屬復(fù)合脅迫激發(fā)了楊樹幼苗抗氧化酶活性，但未超出調(diào)控閾值。

表7 不同質(zhì)量濃度鉛鋅復(fù)合脅迫下小黑楊、黑青楊過氧化物酶活性比較

2.4.2鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊、黑青楊過氧化氫酶活性的影響

隨鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度增加，小黑楊、黑青楊中CAT活性呈先升后降趨勢(表8)。小黑楊、黑青楊CAT活性均在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為400/800 mg·L-1時(shí)達(dá)到峰值，分別為402.7、465.12 μmol·g-1·min-1，較對照增加了51.98%、63.96%。當(dāng)鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為800/1 600 mg·L-1時(shí)，CAT活性開始下降但高于對照，比對照增加了16.06%、26.69%。小黑楊各質(zhì)量濃度脅迫間CAT活性差異性均顯著，各質(zhì)量濃度脅迫下黑青楊CAT活性較對照差異性均顯著(P<0.05)。小黑楊、黑青楊CAT活性在達(dá)到峰值后，繼續(xù)增加脅迫質(zhì)量濃度，CAT活性顯著下降，說明高質(zhì)量濃度的復(fù)合脅迫對楊樹機(jī)體損傷嚴(yán)重，導(dǎo)致過氧化氫酶合成受到阻礙。

2.4.3鉛鋅復(fù)合脅迫對小黑楊、黑青楊超氧化物歧化酶活性的影響

小黑楊、黑青楊中SOD活性均隨重金屬復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度增加呈先升后降趨勢(表9)。在鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度為200/400 mg·L-1時(shí)，SOD活性增長趨勢最大且達(dá)到峰值，分別為52.15、56.27 U·g-1，較對照增加了84.71%、74.87%，高于該質(zhì)量濃度則顯著下降。小黑楊、黑青楊在各質(zhì)量濃度復(fù)合脅迫下較對照差異性顯著(P<0.05)，說明鉛鋅復(fù)合脅迫顯著影響了小黑楊和黑青楊體內(nèi)的超氧化物歧化酶活性。

表9 不同質(zhì)量濃度鉛鋅復(fù)合脅迫下小黑楊、黑青楊超氧化物歧化酶活性比較

3 結(jié)論與討論

3.1 鉛鋅復(fù)合脅迫抑制小黑楊和黑青楊生長

鉛鋅是主要的重金屬環(huán)境污染物質(zhì)，當(dāng)植物體內(nèi)鉛鋅質(zhì)量濃度超過一定閾值會(huì)對植物產(chǎn)生毒害。楊玲等[17]研究表明，鉛鋅復(fù)合脅迫下，狗牙根(Cynodondactylon)幼苗根長、苗高、鮮質(zhì)量等生長指標(biāo)均隨著處理質(zhì)量濃度的增加而降低。高秉婷等[18]研究表明，低質(zhì)量濃度的Zn2+脅迫對白三葉(TrifoliumrepensL)等4種草的生長影響不大，當(dāng)Zn2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于800 mg·kg-1時(shí)，會(huì)顯著抑制白三葉等4種草正常生長。本研究中，隨著鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度增加，小黑楊、黑青楊的苗高、地徑較對照整體呈下降趨勢，說明復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度越大，抑制楊樹生長的作用越強(qiáng)。

3.2 鉛鋅復(fù)合脅迫影響小黑楊和黑青楊葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)代表植物通過光合作用獲取能量和有機(jī)物的程度，是反映植物葉片光合作用的1個(gè)重要指標(biāo)[19]。本研究中，小黑楊葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的峰值出現(xiàn)在Pb2+/Zn2+為100/200 mg·L-1脅迫時(shí)，黑青楊的峰值出現(xiàn)在Pb2+/Zn2+為200/400 mg·L-1脅迫時(shí)，繼續(xù)提高脅迫質(zhì)量濃度，小黑楊、黑青楊葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于對照，說明鉛鋅質(zhì)量濃度過高會(huì)抑制葉綠素的形成，阻礙了小黑楊和黑青楊葉片進(jìn)行光合作用。這與姜貝貝等[20]研究中高質(zhì)量濃度重金屬脅迫抑制長鬃蓼(PolygonumlongisetumDe Br.)光合作用的結(jié)果一致。

3.3 鉛鋅復(fù)合脅迫引起小黑楊和黑青楊滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)累積

可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸都是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，與植物體內(nèi)有機(jī)物轉(zhuǎn)化、養(yǎng)分循環(huán)、植物代謝及抗性等密切相關(guān)。姜貝貝等[20]研究表明，低質(zhì)量濃度Cu2+、Zn2+、Pb2+脅迫時(shí)，長鬃蓼可溶性糖、可溶性蛋白都有明顯的積累，但隨著質(zhì)量濃度增加，可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。鄭世英等[21]發(fā)現(xiàn)，隨Pb2+、Cd2+脅迫質(zhì)量濃度提高，MDA質(zhì)量摩爾濃度呈逐漸上升的趨勢，棉花中MDA質(zhì)量摩爾濃度與遭受Pb2+、Cd2+脅迫的質(zhì)量濃度呈正相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，Pb2+/Zn2+為100/200 mg·L-1脅迫時(shí)，小黑楊、黑青楊可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，隨著質(zhì)量濃度增加，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低，說明小黑楊、黑青楊在受到逆境脅迫時(shí)，為了維持細(xì)胞正常代謝，會(huì)促進(jìn)可溶性糖和可溶性蛋白合成，由此提高植物對逆境脅迫的耐受性。小黑楊、黑青楊PRO質(zhì)量分?jǐn)?shù)、MDA質(zhì)量摩爾濃度均隨著鉛鋅復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度增加而持續(xù)增加，隨著脅迫質(zhì)量濃度增大，植物體內(nèi)產(chǎn)生大量自由基，引起植物自由基清除物質(zhì)—脯氨酸大量生成并累積，同時(shí)自由基作用于脂質(zhì)，發(fā)生過氧化反應(yīng)，導(dǎo)致MDA大量生成[22]。MDA質(zhì)量摩爾濃度越高，植物受損傷越嚴(yán)重，PRO質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，抗逆境脅迫能力越強(qiáng)，這與劉蕊[23]的研究結(jié)果相似。

3.4 鉛鋅復(fù)合脅迫激活小黑楊和黑青楊抗氧化酶活性

逆境會(huì)使植物形成復(fù)雜的抗氧化系統(tǒng)，過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶是清除活性氧自由基的主要抗氧化酶，用于維持植物細(xì)胞在逆境脅迫中正常工作。14種禾本科牧草對重金屬Pb2+耐受性的研究發(fā)現(xiàn)，植物POD、SOD、CAT活性先增后減[24]。保志娟等[25]研究結(jié)果表明，鉛鋅復(fù)合脅迫下，低質(zhì)量濃度的Zn能激活煙草(NicotianatabacumL.)SOD及POD活性，高質(zhì)量濃度的Zn則抑制POD活性。本研究表明，隨著復(fù)合脅迫質(zhì)量濃度增加，小黑楊、黑青楊POD、SOD活性均呈先升后降趨勢，較對照差異顯著且均高于對照，可見，Pb2+/Zn2+為100/200 mg·L-1時(shí)對2個(gè)楊樹品種的POD、SOD活性有一定的促進(jìn)作用；處理至質(zhì)量濃度為Pb2+/Zn2+>400/800 mg·L-1時(shí)，POD、SOD活性顯著下降，說明小黑楊、黑青楊對重金屬脅迫有較高的耐受性；但當(dāng)脅迫強(qiáng)度超出所能調(diào)控的閥值范圍，自我修復(fù)系統(tǒng)受到破壞，導(dǎo)致POD、SOD活性下降，這與王婷[26]研究結(jié)果基本一致。小黑楊和黑青楊幼苗CAT活性在各質(zhì)量濃度脅迫下均高于對照，說明鉛鋅復(fù)合脅迫激發(fā)了其CAT活性。Pb2+/Zn2+為400/800 mg·L-1脅迫時(shí)，小黑楊和黑青楊CAT活性達(dá)到峰值，而高于此質(zhì)量濃度則CAT活性顯著降低，說明高質(zhì)量濃度脅迫對2個(gè)楊樹品種機(jī)體損傷嚴(yán)重，導(dǎo)致過氧化氫酶合成受到抑制。與Alonso-Blázquez et al.[27]研究結(jié)果一致。

總體來說，重金屬鉛鋅4種復(fù)合質(zhì)量濃度脅迫下，小黑楊、黑青楊幼苗在生長、生理方面有著顯著差異。綜合所有指標(biāo)來看，Pb2+/Zn2+<200/400 mg·L-1脅迫時(shí)，2個(gè)楊樹品種葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、MDA質(zhì)量摩爾濃度、PRO質(zhì)量分?jǐn)?shù)、CAT活性、SOD活性、POD活性均有一定程度增加，說明小黑楊和黑青楊能夠依靠自身保護(hù)酶系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，形成重金屬自我抵御機(jī)制以適應(yīng)Pb2+/Zn2+<200/400 mg·L-1質(zhì)量濃度脅迫。

重金屬復(fù)合脅迫對植物的影響與植物品種、重金屬復(fù)合類型、質(zhì)量濃度配比、脅迫時(shí)間、作用部位等諸多因素有關(guān)。相同重金屬對不同植物影響程度及周期存在差異，作用部位也可能導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)差異，重金屬間可能存在協(xié)同或拮抗作用，因此，重金屬復(fù)合污染這個(gè)復(fù)雜、多元化的問題，還有待更深入的研究。