Pb單一及Pb-Cu復合脅迫對香蒲部分生理指標的影響

徐小穎， 徐義昆， 池 源， 金銀根

(揚州大學生物科學與技術學院， 江蘇 揚州 225009)

Pb單一及Pb-Cu復合脅迫對香蒲部分生理指標的影響

徐小穎①， 徐義昆， 池 源， 金銀根

(揚州大學生物科學與技術學院， 江蘇 揚州 225009)

近年來，許多研究者[1-4]針對重金屬脅迫條件下植物生理生化指標變化和體內礦質元素積累規律進行了相關研究，以期篩選出重金屬超富集植物，用于重金屬污染環境的修復。香蒲屬(TyphaLinn.)植物寬葉香蒲(T.latifoliaLinn.)和狹葉香蒲(T.angustifoliaLinn.)均對Pb具有較強的耐性及吸附能力[5-6]，可用于Pb污染水體的凈化和修復；同屬植物香蒲(T.orientalisPresl)為多年生挺水植物，繁殖能力及適應性強，其葉片挺拔、花序粗壯，常作為觀賞花卉使用，亦用于污水凈化。相關研究結果表明：東方香蒲(TyphaorientalisPresl)對Pb具有較強的耐受能力和富集作用，其根部是主要的Pb積累器官[7-8]。通常，Pb和Cu在自然環境中普遍共存，容易形成Pb-Cu復合污染或與其他重金屬元素形成復合污染環境，然而關于香蒲對Pb-Cu復合脅迫的耐性尚不明確，一定程度上限制其在重金屬污染環境修復中的應用。因此，亟待明確香蒲對Pb-Cu復合脅迫的耐性。

1 材料和方法

1.1 材料

供試香蒲植株采自江蘇揚州的無污染水域，經馴化培養后將具有嫩芽的地下莖置于溫度24 ℃、光照度17 600 lx、光照時間12 h·d-1的光照培養箱中培養，待新生植株高達40 cm時置于無底泥玻璃缸中，用1/10 Hoagland營養液預培養5 d，選取生長狀況一致的植株進行脅迫實驗。

1.2 方法

1.2.1 脅迫處理 采用單因素實驗設計，設置Pb單一脅迫處理液中的Pb終濃度為50 μmol·L-1、Pb-Cu復合脅迫處理液中的Pb和Cu終濃度均為50 μmol·L-1。于2014年7月16日8:00分別在1/10 Hoagland營養液中一次性加入一定體積的50 mmol·L-1Pb(NO3)2和50 mmol·L-1CuSO4溶液配制成Pb單一脅迫處理液和Pb-Cu復合脅迫處理液，對照組為不添加Pb和Cu的1/10 Hoagland營養液。每缸種植5株，每處理組各3缸(視為3次重復)；按照上述條件處理15 d，期間每2天更換1次培養液。

1.3 數據統計分析

采用STATISTICA 6.0 統計分析軟件對原始數據進行處理，并進行差異顯著性分析。

2 結果和分析

2.1 對香蒲葉片光合色素含量的影響

實驗結果(表1)顯示：在Pb單一及Pb-Cu復合脅迫條件下香蒲葉片中的葉綠素b和類胡蘿卜素含量均略低于對照但無顯著差異，葉綠素a含量則顯著低于對照；且在Pb單一脅迫條件下3類光合色素的含量均最低，但與Pb-Cu復合脅迫處理組間無顯著差異。

濃度/μmol·L-1 Conc.PbCu色素含量/mg·g-1 PigmentcontentChlaChlbCar000.49±0.06a0.25±0.08a0.11±0.03a5000.18±0.06b0.12±0.06a0.05±0.03a50500.22±0.04b0.14±0.01a0.11±0.02a

1)Chla: 葉綠素aChlorophylla; Chlb: 葉綠素bChlorophyllb; Car: 類胡蘿卜素Carotenoid. 同列中不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different small lettersinthesame column indicate the significant difference (P<0.05).

2.2 對香蒲根和葉片中與過氧化傷害相關的生理生化指標的影響

濃度/μmol·L-1 Concentration PbCuMDA含量/nmol·g-1MDAcontent根Root葉LeafO-·2產生速率/nmol·min-1·g-1O-·2productionrate根Root葉LeafH2O2含量/mmol·g-1H2O2content根Root葉Leaf009.72±0.07b5.51±0.05b1.64±0.60a1.73±0.33a1.21±0.13a1.13±0.13a50013.41±0.15a5.05±0.06c1.78±0.14a1.48±0.08a1.00±0.08a1.11±0.09a50504.15±0.08c8.98±0.11a1.55±0.13a1.99±0.12a0.63±0.07b1.08±0.12a

濃度/μmol·L-1ConcentrationPbCuSOD活性/U·g-1SODactivity根Root葉LeafCAT活性/U·g-1CATactivity根Root葉LeafPOD活性/U·g-1·min-1PODactivity根Root葉Leaf0023.44±9.61c 185.45±2.58a 148.60±28.17b 615.08±11.45b 7386.67±104.10a 1179.26±134.90b 500235.64±3.73a 136.67±1.68b 208.29±6.96a708.20±3.80a7866.67±344.13a2776.89±133.90a5050128.13±18.83b 188.07±3.70a 164.19±5.82b383.83±41.90c5469.63±564.22b2278.52±308.48a

1)同列中不同的小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different small letters in the same column indicate the significant difference (P<0.05).

由表2還可見：在3個處理組中，Pb單一脅迫處理組根的SOD、CAT和POD活性以及葉片的CAT和POD活性均最高，而其葉片的SOD活性最低，且總體上與對照有顯著差異。Pb-Cu復合脅迫處理組根的SOD活性顯著高于對照但顯著低于Pb單一脅迫處理組，而葉片的SOD活性顯著高于Pb單一脅迫處理組但與對照無顯著差異；根的CAT活性顯著低于Pb單一脅迫處理組但與對照無顯著差異，葉片的CAT活性顯著低于Pb單一脅迫處理組和對照；根的POD活性顯著低于對照和Pb單一脅迫處理組，葉片的POD活性顯著高于對照但與Pb單一脅迫處理組無顯著差異。

3 討論和結論

植物體內葉綠素含量的變化可在一定程度上反映重金屬脅迫對機體的傷害程度[15]。經Pb單一脅迫后香蒲葉片的葉綠素含量均低于對照，可能由于Pb2+能夠降低葉綠素合成必需的原葉綠素還原酶活性[16]，并可取代葉綠素分子中的Mg2+，進而直接破壞葉綠素結構[17]。而經Pb-Cu復合脅迫后香蒲葉片的葉綠素含量略高于Pb單一脅迫處理組，說明Cu能夠在一定程度上緩解Pb脅迫對葉綠素的破壞作用。

在重金屬脅迫條件下植物體內的MDA含量會不同程度增加[6]，但經Pb-Cu復合脅迫后香蒲根的MDA含量卻顯著低于對照，可能是因為其根部細胞膜上的多元不飽和脂肪酸易發生過氧化損傷[18]，從而導致根中MDA含量顯著降低。

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(責任編輯: 佟金鳳)

Effects of Pb single and Pb-Cu complex stresses on some physiological indexes ofTyphaorientalisPresl

XU Xiaoying①, XU Yikun, CHI Yuan, JIN Yin’gen

(College of Bioscience and Biotechnology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China),

J.PlantResour. &Environ., 2015, 24(4): 105-107

香蒲； Pb單一脅迫； Pb-Cu復合脅迫； 光合色素含量； 過氧化傷害； 保護機制

TyphaorientalisPresl; Pb single stress; Pb-Cu complex stress; photosynthetic pigment content； peroxide damage; protection mechanism

2015-03-26

國家自然科學基金青年科學基金資助項目(31300324)； 江蘇省高校自然科學研究面上項目(13KJB180028)

徐小穎(1985—)，女，山東淄博人，博士，講師，主要從事植物生理與分子生物學研究。

①通信作者E-mail: xuxiaoying@yzu.edu.cn

Q945.78; S682.32; X53

A

1674-7895(2015)04-0105-03

10.3969/j.issn.1674-7895.2015.04.14