空氣污染對延邊地區(qū)植物過氧化氫酶活性的影響

摘要 [目的] 篩選敏感植物，為延邊地區(qū)利用植物進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測與評價提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。[方法] 以延邊地區(qū)具有代表性的城市綠化植物赤松（Pinus densiflora Sieb. et Zucc.）、紅皮云杉（Picea koraiensis Nakai）、旱柳（Salix matsudana Koidz）、丁香（Syringa oblata Lindl.）4種植物為研究對象，采用過氧化氫氧化法測定過氧化氫酶的活性，研究不同空氣污染環(huán)境下4種植物葉內(nèi)過氧化氫酶活性。[結(jié)果] 空氣污染影響植物過氧化氫酶活性;不同植物對空氣污染物的敏感程度不同。[結(jié)論] 旱柳可作為城市空氣污染敏感植物，用于延邊地區(qū)空氣環(huán)境的監(jiān)測與評價。

關(guān)鍵詞 大氣污染;植物;過氧化氫酶活性

中圖分類號 S181.3 "文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A "文章編號 0517-6611（2014）32-11477-02

Impact of Air Pollution for Plants Catalase Activity in Yanbian Area

XU Tongliang， FAN Liqing*， ZHANG Li et al "（Yanbian University， Yanji， Jilin 133002）

Abstract "[Objective] The aim was to provide the theoretical basis for plant monitoring in Yanbian. [Method] Using the hydrogen peroxide oxidation method to detect the catslase activity， the changes of catalase activity of plants in Yanbian area under different air pollution were studied with the representative plants such as Pinus densiflora Sieb. et Zucc.， Picea koraiensis Nakai， Salix matsudana Koidz and Syringa oblata Lindl. in Yanbian area as research subjects. [Result] Air pollution affect plant catalase activity; Different plants are different to air pollutants in sensitivity. [Conclusion] Salix matsudana can be used as sensitive plants of urban air pollution， and applied to monitor and evaluate the air environment in Yanbian.

Key words Air pollution; Plant; Catalase activity

近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快，市民生活水平的提高，城市車輛數(shù)量急速擴(kuò)增，城市生活環(huán)境受到了不容忽視的影響，其中大氣污染對城市居民生活的危害尤為嚴(yán)重，監(jiān)測與控制大氣污染已經(jīng)成為一項刻不容緩的工程[1]。自然界中植物比動物更容易受到大氣污染的影響，當(dāng)大氣污染超過植物的耐受程度，就會導(dǎo)致植物在各級生物學(xué)水平上的傷害，產(chǎn)生一系列受害癥狀。所以可利用植物對大氣污染進(jìn)行監(jiān)測。過氧化氫酶是植物體內(nèi)主要的防御過氧化損害系統(tǒng)酶之一，為植物重要的生理生化指標(biāo)。研究不同污染條件下植物過氧化氫酶活性的變化，可以更好地了解大氣污染對植物產(chǎn)生的影響[2-3]。筆者選擇延邊地區(qū)幾種具有代表性的市區(qū)綠化植物作為研究對象，研究空氣污染對延邊地區(qū)植物過氧化氫酶活性的影響，旨在為延邊地區(qū)城市大氣污染的監(jiān)測和評價提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與來源

采樣地點設(shè)在大氣污染存在明顯差異的延邊大學(xué)新校區(qū)和市區(qū)道路車流量較大的地段，選擇具有代表性的共同栽植的赤松（Pinus densiflora Sieb. et Zucc.）、紅皮云杉（Picea koraiensis Nakai）、旱柳（Salix matsudana Koidz）、丁香（Syringa oblata Lindl.）4種植物當(dāng)年生的葉片作為試驗材料。定期定點進(jìn)行采樣，自5月末始至8月末為止，每月15號和30號各采樣一次，樣品采集后放入透明的標(biāo)記好的自封袋中，放入冰盒，帶回實驗室放入-22 ℃的冰箱內(nèi)保存，備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 過氧化氫酶液提取。

稱取0.5 g 鮮樣，加入石英砂冰浴粗研后，加入6 ml 0.05 mol/L磷酸緩沖液，冰浴研磨至勻漿，轉(zhuǎn)入離心管中。在4 ℃下，4 000 r/min離心10 "min，取上清液為酶提取液。

1.2.2 酶活性測定。

采用過氧化氫氧化法，以每分鐘內(nèi)△OD240減少0.1的酶量為1個酶活性單位（U）。取50 μl酶提液，加入2.5 ml 0.05 mol/L磷酸緩沖液和1 ml蒸餾水，設(shè)置不加酶液為對照。反應(yīng)體系在30 ℃水浴中保溫10 min后，逐管加入0.3 ml 0.1 mol/L的H2O2，每加完一管立即計時，并迅速倒入比色杯中，于240 nm下測定吸光度，每30 s讀數(shù)一次，共測3次。

1.2.3 數(shù)據(jù)計算與統(tǒng)計分析。CAT活性（U/g）=（△A240* VT）/（0.1 *VS *W*T）

式中，△A240為反應(yīng)時間內(nèi)吸光值的變化值;VT為提取酶液總體積;VS為測定時取用酶液體積;W為鮮樣品質(zhì)量;T為測試用時間。應(yīng)用SPSS17.0軟件進(jìn)行多重性比較和獨立樣本t檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 赤松過氧化氫酶活性比較

不同大氣污染環(huán)境下赤松過氧化氫酶的比較分析結(jié)果見表1。由表1可知，在測試時間內(nèi)，赤松葉內(nèi)過氧化氫酶活性校園內(nèi)略高于校外，但差異不顯著（Pgt;0.05）。

表1 赤松葉內(nèi)過氧化氫酶活性比較

采樣時間校內(nèi)CATs活性

U/（g·min）街路CATs活性

U/（g·min）獨立樣本

t檢驗概率

05-304.000 0±0.400 02.800 0±0.800 00.251

06-102.800 0±0.400 01.600 0±0.692 80.101

07-302.400 0±0.692 82.200 0±0.346 40.881

08-151.200 0±0.692 82.000 0±1.058 30.561

08-302.000 0±0.400 01.200 0±00.374

2.2 紅皮云杉過氧化氫酶活性比較

不同大氣污染環(huán)境下紅皮云杉過氧化氫酶的比較分析結(jié)果見表2。由表2可知，在測試時間內(nèi)，紅皮云杉葉內(nèi)過氧化氫酶活性校園內(nèi)略高于市區(qū)街路，但差異不顯著（Pgt;0.05）。

表2 紅皮云杉葉內(nèi)過氧化氫酶活性比較

采樣時間校內(nèi)CATs活性

U/（g·min）街路CATs活性

U/（g·min）獨立樣本

t檢驗概率

05-303.000 0±0.346 42.000 0±0.400 00.132

06-152.800 0±0.400 01.200 0±0.692 80.116

06-301.600 0±0.400 02.000 0±0.400 00.519

07-152.000 0±0.400 02.400 0±0.692 80.643

08-152.800 0±0.400 03.000 0±0.346 40.725

2.3 丁香過氧化氫酶活性比較

不同大氣污染環(huán)境下丁香過氧化氫酶的比較分析結(jié)果見表3。由表3可知，在測試時間內(nèi)，丁香葉內(nèi)過氧化氫酶活性校園內(nèi)略高于校外，但差異不顯著（Pgt;0.05）。

表3 丁香葉片內(nèi)過氧化氫酶活性比較

采樣時間校內(nèi)CATs活性

U/（g·min）街路CATs活性

U/（g·min）獨立樣本

t檢驗概率

05-308.400 0±2.498 07.200 0±1.833 00.720

06-159.600 0±1.200 08.000 0±3.124 10.440

06-3014.023 0±2.433 113.613 0±1.058 30.890

07-159.986 0±0.800 09.996 0±1.743 60.990

08-3013.200 0±0.692 810.800 0±3.666 10.560

2.4 旱柳過氧化氫酶活性比較

不同大氣污染環(huán)境下旱柳過氧化氫酶的比較分析結(jié)果見表4。由表4可知，在測試時間內(nèi)，除5月30日外，旱柳葉內(nèi)過氧化氫酶活性校園與校外街區(qū)存在顯著或極顯著差異（Plt;0.05或Plt;0.01）。5月

表4 旱柳葉片內(nèi)過氧化氫酶活性比較

采樣時間校內(nèi)CATs活性

U/（g·min）街路CATs活性

U/（g·min）獨立樣本

t檢驗概率

05-3098.800 0±3.417 6103.200 0±10.252 80.705

06-15121.200 0±7.332 077.600 0±1.442 20.004**

06-3087.600 0±9.822 442.000 0±0.692 80.036*

07-1563.200 0±9.806 139.200 0±2.116 60.075*

07-30100.800 0±1.833 031.600 0±1.442 20.000**

08-15128.800 0±14.636 934.000 0±3.815 70.003**

08-3064.000 0±2.116 644.000 0±8.000 00.073*

注：*表示P在0.05水平顯著;**表示P在0.01水平顯著。

30日是延邊地區(qū)旱柳剛剛發(fā)芽不足一個月，應(yīng)為嫩葉期;6月15日至8月30日應(yīng)為旱柳葉片的成熟期。獨立樣本t檢驗概率結(jié)果表明，旱柳葉片成熟期對大氣污染敏感，為大氣污染的敏感植物。

3 結(jié)論與討論

在長期的進(jìn)化中，需氧生物發(fā)展了防御過氧化損害系統(tǒng)（Antioxidant Defense），過氧化氫酶是植物細(xì)胞中重要的抗氧化防御系統(tǒng)酶之一[4]。研究表明，在逆境（污染、干旱等）脅迫下，植物體內(nèi)過氧化氫酶活性會降低[5]。植物過氧化氫酶活性的變化是植物對逆境脅迫的一種生理生化反應(yīng)。

該研究結(jié)果表明，延邊地區(qū)植物過氧化氫酶活性，污染較重區(qū)域（車流量較多路段）與污染較輕區(qū)域（校園內(nèi)）存在差異。污染較重區(qū)域與污染較輕區(qū)域相比，過氧化氫酶活性均有所下降。這與楊成等[6]、李海亮等[7]的研究結(jié)果是一致的，說明大氣污染會對植物的過氧化氫酶活性產(chǎn)生影響。在大氣污染環(huán)境下，延邊地區(qū)不同植物種的過氧化氫酶活性變化存在較大差異，其中，赤松、紅皮云杉、丁香對大氣污染不敏感，而旱柳對大氣污染比較敏感，說明大氣污染對不同植物種葉片內(nèi)過氧化氫酶活性的影響不同，這一研究結(jié)果與李海亮等[7]、陶玲等[8]的研究結(jié)果是相同的。

延邊地區(qū)城市空氣污染主要是汽車尾氣污染。根據(jù)研究結(jié)果可初步認(rèn)為旱柳可作為延邊地區(qū)城市空氣污染的敏感植物，用以監(jiān)測和評價城市大氣污染。具體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還有待于深入細(xì)致的研究。

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