馬纓丹對銅的生理響應及亞細胞分布特征

張春梅，張長鋒，朱青青，賈永霞*，羅　弦，張世熔，李　云，李　婷

（1.四川農業大學資源學院，四川溫江611130；2.四川農業大學園藝學院，四川溫江611130；3.四川農業大學環境學院，四川溫江611130）

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馬纓丹對銅的生理響應及亞細胞分布特征

張春梅1，張長鋒1，朱青青1，賈永霞1*，羅弦2，張世熔3，李云1，李婷1

（1.四川農業大學資源學院，四川溫江611130；2.四川農業大學園藝學院，四川溫江611130；3.四川農業大學環境學院，四川溫江611130）

摘要：通過盆栽試驗，分析了不同濃度銅處理下馬纓丹（Lantanacamara L.）的生物量、抗氧化酶活性及其對銅的吸收、轉運和亞細胞分布。結果表明：低于600 mg.kg-1的銅處理下，馬纓丹根、莖、葉的生物量分別較對照增加了6％～23％、4％～29％、6％～19％；而高于此濃度時，根系生物量無顯著降低，但莖和葉的生物量分別較對照下降了26％～39％和19％～37％。銅處理下，其體內銅含量僅為12.45～59.17 mg.kg-1，且根系中銅含量均高于地上部，根系抑制了銅的吸收和轉運；亞細胞分布研究表明，銅主要固定于根的可溶性部分（37％～64％）和莖、葉的細胞壁（40％～43％、29％～38％），具有保護細胞器的分布特征。此外，低于600 mg.kg-1的銅處理下，其根系和葉片中SOD、CAT、APX的活性顯著高于對照，植株能夠緩解低于600 mg.kg-1銅處理誘導的氧化脅迫；而高于此濃度時，葉片中POD、CAT、APX活性顯著下降，抗氧化能力減弱，葉片受到氧化脅迫傷害，但根系受到的影響較小。因此，馬纓丹是一種銅耐性植物，且根部的耐性強于地上部，其主要耐性機制是根系對銅的限制、可溶性部分和細胞壁對銅的固定及抗氧化酶對活性氧物質的?除。

關鍵詞：馬纓丹；銅；亞細胞分布；抗氧化酶

張春梅，張長鋒，朱青青，等.馬纓丹對銅的生理響應及亞細胞分布特征[J].農業環境科學學報，2016，35（1）：21-28.

ZHANG Chun-mej，ZHANG Chang-feng，ZHU Qjng-qjng，et a1. Physjo1ogjca1 response and subce11u1ar djstrjbutjon of copper jn Lantanacamara L.[J]. Journal of Agro-Environment Science，2016，35（1）：21-28.

銅（Cu）是植物生長所必需的營養元素，廣泛參與植物體內一些含銅蛋白及酶的合成，如金屬硫蛋白、銅鋅超氧化物歧化酶等，與植物的耐性密切相關[1]。然而，Cu也是環境污染的重金屬元素，易被植物吸收并積累。當植物體內Cu濃度提高至某一閾值時，其細胞內色素合成、蛋白質代謝及膜透性等會受到不良影響，導致植物的生長發育受阻甚至死亡[2]。

近年來，植物的逆境耐性已成為逆境生態學研究的熱點。研究表明，植物重金屬耐性一般通過兩基本途徑實現，一是金屬外部排斥機制，即避免過量有毒重金屬被吸收進入植物細胞或在植物體內運輸，如旱柳和金絲柳[3]等主要通過限制根部對Cu的吸收，避免過量的Cu在其體內積累，從而提高對Cu的耐受性；商陸[4]、駱駝蓬[5]、鹽生草[6]等則主要通過根系對Cu的固持作用，限制Cu向地上部的運輸，有效降低Cu對地上部的傷害。另一途徑是內部耐受機制，即通過一系列的解毒機制使重金屬在植株內以不具生物活性的解毒形式存在，如小飛蓬[7]和輪葉黑藻[8]等將吸收的Cu固定在細胞壁上，減少Cu離子的跨膜運輸，以降低Cu對細胞原生質體的傷害；紫鴨跖草[9]、車前草[10]等則主要利用細胞原生質體中的氨基酸、蛋白質等結合大量的Cu，以降低其生物毒性。過多的重金屬進入原生質體的毒害作用主要表現為活性氧物質（ROS）大量積累，丙二醛（MDA）和細胞質膜透性顯著增加[11-12]。然而，植物體內的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）等能夠在一定范圍內?除ROS，減弱氧化損傷[13-15]。Cu脅迫下，豌豆幼苗[11]內MDA大量積累，SOD、POD和CAT活性顯著降低；而海州香糯[14]、玉米[15]體內的SOD、POD和CAT等活性有所提高，植株有效緩解了Cu脅迫引起的氧化損傷。這表明，不同植物對重金屬Cu的耐性機制不同，且重金屬亞細胞分布和抗氧化酶在提高植物重金屬耐性上有重要作用，對植物逆境耐性研究具有重要意義。

馬纓丹（Lantana camara L.），別名五色梅，馬鞭草科馬纓丹屬常綠小灌木，原產于美洲熱帶，其生物量大，生態適應性強，在我國四川地區廣泛分布，是四川漢源鉛鋅礦區的一種自然植被。本研究組前期研究發現，馬纓丹能夠在Cu濃度達到316.11～615.73 mg.kg-1的礦區土壤中正常生長，對Cu具有較強的耐性，但其對Cu的耐性機制尚不明確。因此，本文以漢源鉛鋅礦區的馬纓丹為試驗材料，通過盆栽試驗，研究Cu在其組織器官和亞細胞中的分布特征以及Cu脅迫下其抗氧化酶活性的變化，探討其耐Cu機制，以期為植物逆境生理學研究提供一定的理論基礎。

1　材料與方法

1.1供試材料

試驗材料為馬纓丹，?自四川省漢源縣富泉鉛鋅礦區。馬纓丹株高1～3 m，莖枝帶刺，葉對生，花冠有紅、粉紅、黃、橙黃、白等多種顏色，故又稱五色梅。其株型美觀，觀賞期長，可植于公園、庭院中做花籬、花叢，也可于道路兩側、曠野形成綠化覆蓋植被。

試驗所用土壤?自四川省成都市溫江區公平鎮輕壤質潮土，其理化性質如表1所示。

表1　供試土壤的基本理化性質Tab1e 1 Physjca1 and chemjca1 propertjes of soj1 used jn experjment

1.2盆栽試驗

試驗于2014年4—10月在四川農業大學溫江校區塑料大棚內進行。試驗土壤?風干、壓碎、過5 mm篩后，裝入30 cm×40 cm塑料盆中，每盆裝土8.0 kg并添加復合肥3 g，以供植物生長所需。根據前期對馬纓丹生長環境Cu濃度的測定，設置0（對照，不添加Cu）、100、300、600、900、1200、1500、1800 mg.kg-1共8 個Cu處理，每個處理設置3個重復。將相應量的CuSO4.5H2O（分析純）配制成溶液，與土壤混合均勻，平衡4周待用。?測定，平衡后土壤pH為7.50～7.85。

馬纓丹?用扦插方式育苗。2014年4月中下旬，剪取當年生長勢一致的嫩枝作插穗，長度15 cm左右，保證每個插穗帶2～3片葉，以便進行光合作用。待扦插成活長出2～3片新葉后（30～40 d），選取長勢基本一致的幼苗隨機移栽至上述8個Cu處理土壤中，每盆4株，植于根袋內，以便于收集根系。盆底加托盤，避免重金屬流失和環境污染。所有處理隨機擺放，定期相互更換位置，以減少環境影響。試驗期間，每天18：00—19：00根據水分損失情況合理澆灌，使土壤水分含量保持在20％～25％（根據氣溫變化調節），以保證植株生長所需水分，觀察并記錄其生長狀況，60 d后?樣進行各項指標的測定。

1.3測定方法

1.3.1生物量的測定

將?集的植物樣品用自來水沖洗干凈，并將根部在1％ HC1中浸泡5 mjn，去除根表吸附的重金屬，用蒸餾水沖洗3～4次后擦干。洗凈的植株分為根、莖、葉三部分，分別測定鮮重，然后在105℃下殺青30 mjn，再?70℃烘干至恒重，測其干重。

1.3.2銅含量分析

植物中Cu含量測定參照Zhang等[16]的濕灰化法：分別稱取粉碎混勻的根、莖、葉干樣各0.300 0 g于錐形瓶，加入HNO3/HC1O4（4∶1）混合液消化至無色透明，用蒸餾水定容至25 mL容量瓶，過濾，待測。?用原子吸收光譜儀（AAS）測定待測液中Cu的含量。1.3.3亞細胞分級

亞細胞組分分離參照Fu等[17]的分級方法：將各盆中的植物鮮樣分為根、莖、葉三部分，每部分全部剪碎混勻，各稱取3.00 g，?用預冷溶液（0.25 mo1.L-1蔗糖，0.05 mo1.L-1Thrjs-HC1緩沖液，10 mmo1.L-1半胱氨酸，1 mmo1.L-1氯化鎂，pH 7.8）將鮮樣研磨勻漿，通過差速離心法分離為細胞壁、細胞器、可溶性部分及細胞膜四個組分。所有勻漿和分離過程溫度控制為4℃。每個組分用HNO3/HC1O4（4∶1）混合液消煮至無色透明，定容至25 mL容量瓶，?用原子吸收光譜儀（AAS）測定各組分Cu含量。

1.3.4抗氧化酶活性的測定

取新鮮葉片和根系各0.5 g，加入5 mL 50 mo1.L-1pH 7.8的磷酸緩沖液研磨勻漿，于4℃4000 r.mjn-1離心15 mjn，得上?液后置于低溫環境備用。SOD、POD和CAT活性測定參照李玲等[18]的方法，SOD以抑制氮藍四唑（NBT）還原50％為一個酶活性單位（U），POD和CAT以每分鐘吸光度值變化0.01為一個酶活性單位（U）；APX活性測定參照Rao等[19]的方法，以每分鐘吸光度值變化0.01為一個酶活性單位（U）。1.3.5丙二醛及細胞質膜透性的測定

MDA含量的測定?用硫代巴比妥酸法[18]，以μmo1.g-1FW表示MDA含量。細胞質膜透性?用相對電導率法用DDS-12A型電導儀測定[18]，以相對電導率表示細胞質膜透性的大小。

1.4數據?理與分析

試驗所得數據?Mjcrosoft Exce1和SPSS 20軟件處理，用單因子方差分析法（ANOVA）和最小差異顯著法（LSD）進行組間差異性檢驗。

2　結果與分析

2.1銅脅迫對馬纓丹生長的影響

通過表2分析可知，隨著Cu處理濃度的增加，馬纓丹根、莖和葉的生物量均呈?增加后降低的趨勢。在Cu處理濃度為300 mg.kg-1時，其根、莖和葉的生物量均達到最大值，分別為對照的1.23、1.29倍和1.19倍；Cu處理濃度高于600 mg.kg-1后，其莖和葉的生物量顯著低于對照，并在1800 mg.kg-1Cu處理時達到最小值，分別僅為對照的61％和63％，而根部無顯著下降，表明馬纓丹根部對銅的耐性強于地上部。

表2　不同濃度銅脅迫下馬纓丹根、莖和葉的生物量Tab1e 2 Root，stem and 1eaf bjomass of L. camara exposed to djfferent Cu concentratjons

2.2馬纓丹各組織器官中的銅含量

從表3可知，外源Cu處理下，馬纓丹根系中Cu含量隨著外源Cu處理濃度的增加?增加后降低，并于1200 mg.kg-1外源Cu處理時達到最大值，為對照的4.75倍；高于此濃度時，根系中Cu含量顯著降低。然而，其莖和葉中Cu含量隨著外源Cu處理濃度的增加逐漸增加：莖中Cu含量于1800 mg.kg-1外源Cu處理時達到最大值，為對照的2.05倍；葉中Cu含量于1500 mg.kg-1外源Cu處理時達到最大值，為對照的1.55倍，雖然在1800 mg.kg-1外源Cu處理時有小幅度下降，但并不顯著。根、莖、葉不同之處在于Cu處理濃度高于1200 mg.kg-1后，根中Cu含量顯著降低，而莖和葉中Cu含量顯著增加。這可能是因為濃度高于1200 mg.kg-1的Cu處理下馬纓丹根系對Cu的固持能力降低，Cu向地上部轉移。

表3　不同濃度銅脅迫下馬纓丹根、莖和葉中的銅含量Tab1e 3 Content of Cu jn roots，stems and 1eaves of L. camara exposed to djfferent Cu concentratjons

2.3馬纓丹各組織器官中銅的亞細胞分布

如圖1所示，馬纓丹體內的Cu在根、莖、葉各亞細胞組分中的分配比例及變化趨勢不同。從分配比例來看，Cu在根中主要分布于可溶性部分，占總量的37％～64％；其次是細胞壁，占總量的23％～29％，細胞器和細胞膜中的分配比例較低；隨著Cu處理濃度的增加，可溶性部分中Cu的分配比例增加，而細胞壁、細胞器和細胞膜中的分配比例降低。與根中的分布不同，莖中Cu主要分布于細胞壁，占總量的40％～43％；其次是可溶性部分，占總量的35％～37％，細胞器和細胞膜中的分配比例最低；隨著Cu處理濃度的增加，各亞細胞組分的分配比例變化不大。然而，葉中Cu在細胞壁和可溶性部分的分配比例相當，分別占總量的29％～38％和30％～34％，且隨著Cu處理濃度的增加，可溶性部分和細胞器中的分配比例升高，而細胞壁和細胞膜中的比例降低。這表明，莖和葉中可溶性部分銅的分配比例相當，而細胞壁中的比例差異卻較大，與小麥[20]上的研究結果相似，其原因可能是植株不同部位的特點和功能不同，對銅的亞細胞分布有一定影響。

圖中不同字母表示各處理間差異顯著（P<0.05）。下同Djfferent sma11 1etters jndjcate sjgnjfjcant djfferences（P<0.05）between djfferent treatments. The same be1ow圖1　不同濃度銅脅迫下馬纓丹各器官亞細胞組分中銅的分配比例Fjgure 1 Percentages of Cu jn djfferent subce11u1ar fractjons of L. Camara organs under djfferent Cu concentratjons

2.4銅對馬纓丹抗氧化酶活性的影響

如圖2所示，馬纓丹根系和葉片中SOD、CAT和APX活性均隨Cu處理濃度的增加呈?增加后降低的趨勢。根系中APX活性于Cu處理濃度為300 mg. kg-1時達到最大值，且在Cu處理濃度高于1500 mg. kg-1后顯著低于對照；SOD和CAT活性均于Cu處理濃度為600 mg.kg-1時達到最大值，并均于Cu處理濃度達到1800 mg.kg-1時顯著低于對照。葉片中APX 和SOD活性均于Cu處理濃度為300 mg.kg-1時達到最大值，且APX活性在Cu處理濃度高于600 mg.kg-1后顯著低于對照，而SOD活性雖然逐漸降低，但與對照無顯著差異；CAT活性于600 mg.kg-1Cu處理時達到最大值，并在Cu處理濃度高于1500 mg.kg-1后顯著低于對照。不同的是，根系中POD活性隨Cu處理濃度的增加?增加后降低，且均顯著高于對照；而葉片中POD活性卻隨Cu處理濃度的增加逐漸降低，并在300 mg.kg-1Cu處理時顯著低于對照。這可能與根和葉對銅的耐受性不同有關。

2.5銅脅迫下馬纓丹體內丙二醛和細胞質膜透性的變化

如圖3所示，馬纓丹根系和葉片中MDA含量和細胞質膜透性均隨著Cu處理濃度的增加逐漸增加。根系中MDA含量和細胞質膜透性分別于Cu處理濃度為600 mg.kg-1和900 mg.kg-1時顯著高于對照，而葉片中MDA含量和細胞質膜透性分別于Cu處理濃度為300 mg.kg-1和900 mg.kg-1時顯著高于對照。隨著Cu處理濃度增加，根系中MDA含量和細胞質膜透性的增加幅度小于葉片，可能是因為根對銅的耐受性強于葉。

圖2　不同濃度銅脅迫下馬纓丹根系和葉片抗氧化酶活性Fjgure2 Antjoxjdant enzyme actjvjtjes of roots and 1eaves of L. camara exposed to djfferent Cu concentratjons

圖3　不同濃度銅脅迫下馬纓丹根系和葉片中丙二醛含量和細胞質膜透性Fjgure 3 MDA content and ce11 membrane permeabj1jty jn roots and 1eaves of L. camara under djfferent Cu concentratjons

3　討論

作為植物生長發育的必需元素，適量的Cu能夠促進植株的生長，而過量的Cu會對植株產生毒害作用，導致其生長受阻甚至死亡[21-22]。本研究發現，0～600 mg.kg-1的Cu處理促進了馬纓丹的生長，其根、莖、葉的生物量分別比對照增加了6％～23％、4％～29％、6％～19％；濃度高于600 mg.kg-1的Cu處理卻顯著抑制了其莖和葉的生長，導致莖和葉的生物量分別比對照降低了26％～39％和19％～37％（表2），但其對根部生物量的影響較小，表明馬纓丹根部對Cu的耐性強于地上部。這與劉鑫等[23]對紫蘇的研究結果相似，其原因可能是濃度高于600 mg.kg-1的Cu處理超過了馬纓丹對Cu的忍耐極限，植株受到毒害，導致生長受到抑制。

研究表明，重金屬脅迫抑制植物生長的途徑之一是破壞植物體內ROS代謝平衡，使ROS大量積累，引起細胞膜質過氧化，從而導致代謝紊亂[24-25]。MDA是一種高活性的脂質過氧化產物，能交聯脂類、核酸及蛋白質等，從而破壞膜結構，導致電解質滲漏嚴重。本研究發現，高于600 mg.kg-1的Cu處理下，馬纓丹根系和葉片中MDA含量和細胞質膜透性均顯著增加（圖3），Cu脅迫打破了其體內的活性氧代謝平衡，引起過氧化傷害，細胞膜的完整性遭到破壞。為了緩解重金屬誘導的氧化脅迫，植物會啟動由SOD、POD、CAT、APX等抗氧化酶組成的自身保護系統，在一定范圍內?除ROS，提高自身的耐性。其中，SOD通過酶促反應將超氧陰離子歧化為氧化能力較弱的H2O2和O2，而H2O2則由POD、CAT和APX等催化或歧化生成H2O和O2，從而徹底?除ROS；只有SOD、POD、CAT和APX協同作用，才能維持機體內活性氧代謝的動態平衡[26-27]。研究表明，Cu脅迫下，駱駝蓬[5]、鹽生草[6]和玉米[15]體內SOD、POD、CAT活性較對照均有所提高，其植株能夠有效緩解Cu脅迫引起的氧化損傷。在本試驗中，馬纓丹根系中SOD、POD、CAT、APX活性和葉片中SOD、CAT、APX活性均隨著Cu處理濃度的增加呈?升高后降低的趨勢（圖2）。這符合植物應對脅迫反應的典型特征，即當Cu處理濃度低于600 mg.kg-1時，馬纓丹啟動了自身抗氧化系統，根系和葉片中的SOD、CAT和APX活性較對照顯著增加（圖2），植株抗氧化能力增強，有效緩解了Cu處理誘導的氧化脅迫。高于600 mg.kg-1的Cu處理誘導的氧化脅迫則超出了其葉片的忍受能力，葉片中POD、CAT和APX活性顯著降低（圖2），H2O2不能被及時?除，積累的H2O2可能與未被分解的超氧陰離子在Cu等的催化下形成氧化傷害更強的羥自由基[14]，加劇葉片的氧化傷害，使MDA含量和細胞質膜透性顯著升高（圖3），地上部生長受到抑制（表2）。然而，根系中SOD、POD和CAT活性在濃度高于600 mg.kg-1的Cu處理下均較高，抗氧化能力較強，MDA含量和細胞質膜透性小幅度增加，根系受到的傷害較小。這可能是馬纓丹根部耐性較強的原因。

植物對重金屬的另一耐性機制是其對重金屬的吸收和分布。根部作為重金屬的主要吸收部位，有其特有的排斥和積累機制。研究表明，杞柳和金絲柳[3]等根部對Cu的吸收具有較強的限制作用，其體內銅含量極低；而紫蘇[23]和節節草[28]等能夠吸收較多的銅，但主要將其固定在根部，以提高地上部的耐性。本研究發現，銅脅迫下馬纓丹根、莖、葉中Cu含量僅為12.45～59.17 mg.kg-1，且根中的銅含量大于莖和葉（表3）。這說明馬纓丹不僅限制了根系對Cu的吸收，還限制了銅向地上部的轉運，可能是其忍耐Cu脅迫的重要機制。其體內銅含量較低的原因還可能是試驗土壤pH較高（表1），銅的移動性和有效性受到抑制，阻礙了其對銅的吸收；且銅含量在馬纓丹旺盛生長期測定，生長稀釋作用也可能是其銅含量較低的另一原因。

植物細胞壁被認為是保護原生質體免受金屬離子毒害的第一道屏障。研究發現，穗花狐尾藻[8]及紫鴨跖草根系[9]中分別有60％和33％以上的Cu被固定于細胞壁。其原因可能是細胞壁中含有多種能與金屬離子配位結合的多糖、蛋白質等，能夠與大量的金屬離子結合，從而減少金屬離子的跨質膜運輸，降低其對原生質體的傷害[7-8]。本研究發現，馬纓丹根、莖、葉中分別有23％～29％、40％～43％、29％～38％的Cu固定于細胞壁（圖1），表明其細胞壁對Cu具有較強的束縛作用，是其耐銅機制之一。對于已進入原生質體的金屬離子，還可以向液泡中輸送，使金屬離子在細胞內區隔化，從而降低其移動性和生理毒性，減輕或避免其對細胞內葉綠體、線粒體等重要功能性單位的損傷[29-30]。在馬纓丹根、莖、葉中，可溶性部分的Cu分別占總量的37％～64％、35％～37％和30％～34％（圖1），而可溶性組分以液泡為主，表明液泡區隔化可能是其細胞內部主要的Cu耐性機制，且隨著Cu處理濃度的增加，其根系和葉片中可溶性部分Cu的比例增加，細胞壁中的比例降低，而細胞器組分中Cu的比例變化不大（圖1）。這與秦建橋等[31]對五節芒的研究結果相似，其原因可能是隨著植物體內Cu濃度的升高，細胞壁上的重金屬結合位點達到飽和，細胞壁對Cu的固持作用減弱，于是將其余的Cu離子轉運到細胞可溶性部分，通過液泡區隔化來減弱Cu對植株的傷害?？梢姡毎诠坛旨耙号輩^隔化是阻?Cu向細胞器運輸、維持細胞核心功能、增強馬纓丹Cu耐性的重要機制。

4　結論

（1）馬纓丹是一種銅耐性植物，低于600 mg.kg-1的Cu處理促進其生長，高于600 mg.kg-1的Cu處理則顯著抑制其莖和葉的生長，但根部的耐性強于地上部，受到的影響較小。

（2）馬纓丹根系對銅吸收和轉運的限制降低了其根部和地上部的銅含量，且根系的可溶性部分和莖、葉的細胞壁對銅的固定有效地阻?了Cu向細胞膜和細胞器轉運，是馬纓丹重要的耐性機制。

（3）馬纓丹能有效緩解低于600 mg.kg-1Cu處理誘導的氧化脅迫，高于600 mg.kg-1Cu處理誘導的氧化脅迫則超出了其葉片的抗氧化能力，葉片受到氧化傷害，但根系的抗氧化能力較強，受到的影響較小，是馬纓丹根部耐性較強的原因之一。

參考文獻：

[1] Xu W H，Lj W Y，He J P，et a1. Effects of jnso1ub1e Zn，Cd，and EDTA on the growth，actjvjtjes of antjoxjdant enzymes and uptake of Zn and Cd jn Vetiveria zizanioides[J]. Journal of Environmental Sciences，2009，21（2）：186-192.

[2]翁南燕，周東美，武敬，等.銅鎘復合脅迫下溫度對小麥幼苗生長及其對銅、鎘和礦質營養元素吸收與各元素在亞細胞分布的影響[J].生態毒理學報，2011，6（6）：607-616. WENG Nan-yan，ZHOU Dong-mej，WU Jjng，et a1. Uptake，subce11u1ar djstrjbutjons of Cu，Cd and mjnera1 e1ements，and p1ant growth for wheat seed1jngs under stress of Cu and Cd as affected by temperature[J]. Asian Journal of Ecotoxicology，2011，6（6）：607-616.

[3]施翔，陳益泰，吳天林，等. 7個柳樹無性系在Cu/Zn污染土壤中的生長及對Cu/Zn的吸收[J].中國環境科學，2010，30（12）：1683-1689. SHI Xjang，CHEN Yj-taj，WU Tjan-1jn，et a1. P1ant growth and meta1 uptake by seven Salix c1ones on Cu/Zn contamjnated envjronment[J]. China Environmental Science，2010，30（12）：1683-1689.

[4]黃五星，高境?，黃宇，等.商陸對鎘鋅銅脅迫的生理響應與金屬積累特性[J].環境科學與技術，2010，33（1）：77-79. HUANG Wu-xjng，GAO Jjng-qjng，HUANG Yu，et a1. Bjoaccumu1atjon and physjo1ogjca1 response to cadmjum，zjnc and copper stress jn Phytolacca acinosa[J]. Environmental Science & Technology，2010，33（1）：77-79.

[5]魯艷，李新榮，何明珠，等. Nj和Cu脅迫對駱駝蓬抗氧化酶活性的影響[J].草業學報，2012，21（3）：147-155. LU Yan，LI Xjn-rong，HE Mjng-zhu，et a1. Effects of Nj and Cu on antjoxjdatjve enzymes jn Peganum haimala[J]. Acta Prataculturae Sinica，2012，21（3）：147-155.

[6]魯艷，李新榮，何明珠，等.礦業廢棄地?鋒植物鹽生草在鎳、銅處理下抗氧化酶系統的變化[J].中國沙漠，2013，33（1）：118-125. LU Yan，LI Xjn-rong，HE Mjng-zhu，et a1. Impact of sjng1e Nj and Cu treatment on actjvjtjes of antjoxjdatjve enzymes of Halogeton glomeratus，a pjoneer p1ant growjng jn Nj/Cu mjnjng wast1and[J]. Journal of Desert Research，2013，33（1）：118-125.

[7]丁佳紅，王洲，薛正蓮.小飛蓬的銅毒害和抗性機制研究[J].土壤通報，2010，41（1）：200-205. DING Jja-hong，WANG Zhou，XUE Zheng-1jan. Studjes on copper toxjcjty and mechanjsms of resjstance jn Conyza Canadensis[J]. Chinese Journal of Soil Science，2010，41（1）：200-205.

[8]薛培英，李國新，趙全利.輪葉黑藻和穗花狐尾藻對銅的吸收機制研究[J].環境科學，2014，35（5）：1878-1883. XUE Pej-yjng，LI Guo-xjn，ZHAO Quan-1j. Mechanjsms of copper uptake by submerged p1ant Hydrilla verticillata（L. f.）Roy1e and Myriophyllum spicatum L.[J]. Environmental Science，2014，35（5）：1878-1883.

[9]黃長干，付凌，梁英，等.紫鴨跖草細胞中銅的分配和化學形態特征研究[J].安徽農業科學，2008，36（33）：14499-14502. HUANG Chang-gan，FU Ljng，LIANG Yjng，et a1. Study on djstrjbutjon and chemjca1 characterjstjcs of copper jn ce11s of Setcreasea purpurea Boom[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences，2008，36（33）：14499-14502.

[10]楊櫻，張世熔，李婷，等.銅、鉛在車前草中的亞細胞分配[J].環境科學學報，2009，29（9）：1964-1969. YANG Yjng，ZHANG Shj-rong，LI Tjng，et a1. Subce11u1ar djstrjbutjons of copper and 1ead jn Herba plantaginis[J]. Acta Scientiae Circumstantiae，2009，29（9）：1964-1969.

[11]王蕊，王應軍，馬星宇.鑭、鈰對銅脅迫下豌豆幼苗抗氧化酶系統的影響[J].核農學報，2013，27（6）：873-878. WANG Ruj，WANG Yjng-jun，MA Xjng-yu. Effect of La and Ce on antjoxjdant enzymes system of pea seed1jngs under copper stress[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences，2013，27（6）：873-878.

[12]王川，李昆偉，魏宇昆，等. Cu2+脅迫對丹參生長及有效成分積累的影響[J].植物研究，2012，32（1）：124-128. WANG Chuan，LI Kun-wej，WEI Yu-kun，et a1. Effects of copper stress on seed1jngs growth and actjve jngredjents of Salvia miltiorrhiza [J]. Bulletin of Botanical Research，2012，32（1）：124-128.

[13]陳柳君，馮海峰，朱雪梅，等.銅鋅復合污染對銅富集植物大聚藻抗氧化酶活性的影響[J].西北植物學報，2014，34（10）：2056-2062. CHEN Lju-jun，FENG Haj-feng，ZHU Xue-mej，et a1. Effect of Cu and Zn compound po11utjon on an antjoxjdant enzyme actjvjty of Cuenrjchment p1ant Myriophyllum aquaticum[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2014，34（10）：2056-2062.

[14]朱昌華，穆懷彬，錢猛.抗氧化系統在海州香薷耐銅機制中的作用[J].植物生理學報，2011，47（11）：1079-1085. ZHU Chang-hua，MU Huaj-bjn，QIAN Meng. Antjoxjdatjve defence systems jn a copper to1erant p1ant，Elsholtzia haichowensis，under copper stress[J]. Plant Physiology Journal，2011，47（11）：1079-1085.

[15]王曉維，黃國勤，徐健程，等.銅脅迫和間作對玉米抗氧化酶活性及丙二醛含量的影響[J].農業環境科學學報，2014，33（10）：1890-1896. WANG Xjao-wej，HUANG Guo-qjn，XU Jjan-cheng，et a1. Effects of copper stresses and jntercroppjng on antjoxjdant enzyme actjvjtjes and ma1ondja1dehyde contents jn majze[J]. Journal of Agro-Environment Science，2014，33（10）：1890-1896.

[16] Zhang S R，Ljn H C，Deng L J，et a1. Cadmjum to1erance and accumu-1atjon characterjstjcs of Siegesbeckia orientalis L.[J]. Ecological Engineering，2013，51（2）：133-139.

[17] Fu X P，Dou C M，Chen Y X，et a1. Subce11u1ar djstrjbutjon and chemjca1 forms of cadmjum jn Phytolacca americana L.[J]. Journal of Hazardous Materials，2011，186（1）：103-107.

[18]李玲，李娘輝，蔣素梅，等.植物生理學模塊實驗指導[M].北京：科學出版社，2009. LI Ljng，LI Njang-huj，JIANG Su-mej，et a1. The p1ant-physjo1ogy modu1e experjment jnstructs[M]. Bejjjng：Scjence Press，2009.

[19] Rao M V，Ha1e B A，Ormrod D P. Ame1joratjon of ozone-jnduced oxjdatjve damage jn wheat p1ants grown under hjgh carbon djoxjde（Ro1e of antjoxjdant enzymes）[J]. Plant Physiology，1995，109（2）：421-432.

[20]張雙，肖昕，賈紅霞，等.銅在拔節期小麥中的亞細胞分布[J].環境科學與技術，2011，34（5）：56-60. ZHANG Shuang，XIAO Xjn，JIA Hong-xja，et a1. Subce11u1ar djstrjbutjon of Cu jn jojntjng wheat[J]. Environmental Science & Technology，2011，34（5）：56-60.

[21] Cambro11é J，Mancj11a-Leytón J M，Mu?oz-Va11és S，et a1. To1erance and accumu1atjon of copper jn the sa1t-marsh shrub Halimione portulacoides[J]. Marine Pollution Bulletin，2012，64（4）：721-728.

[22] Cambro11é J，García J L，Ocete R，et a1. Growth and photosynthetjc responses to copper jn wj1d grapevjne[J]. Chemosphere，2013，93（2）：294-301.

[23]劉鑫，張世熔，朱榮，等.鎘銅脅迫下紫蘇的生長響應和富集特征研究[J].農業環境科學學報，2009，28（11）：2264-2269. LIU Xjn，ZHANG Shj-rong，ZHU Rong，et a1. Effect of cadmjum and copper stress on the growth response and accumu1atjon characterjstjcs of Perillafrutescens（L.）Brjtt[J]. Journal of Agro-Environment Science，2009，28（11）：2264-2269.

[24] Upadhyay R K，Panda S K. Zjnc reduces copper toxjcjty jnduced oxjdatjve stress by promotjng antjoxjdant defense jn fresh1y grown aquatjc duckweed Spirodela polyrhiza L.[J]. Journal of Hazardous Materials，2010，175（1）：1081-1084.

[25] Sa1azar M J，Rodrjguez J H，Njeto G L，et a1. Effects of heavy meta1 concentratjons（Cd，Zn and Pb）jn agrjcu1tura1 soj1s near djfferent emjssjon sources on qua1jty，accumu1atjon and food safety jn soybean [Glycine max（L.）Merrj11][J]. Journal of Hazardous Materials，2012，233 （10）：244-253.

[26] Ljn W J，Xjao T F，Wu Y Y，et a1. Hyperaccumu1atjon of zjnc by Corydalis davidii jn Zn-po11uted soj1s[J]. Chemosphere，2012，86（8）：837-842.

[27] Go1am J A，Ruan Y P，Zhou J，et a1. Brassjnosterojd a11evjates po1ych1orjnated bjpheny1s-jnduced oxjdatjve stress by enhancjng antjoxjdant enzymes actjvjty jn tomato[J]. Chemosphere，2013，90（11）：2645-2653.

[28]李影，王友保. 4種蕨類草本植物對Cu的吸收和耐性研究[J].草業學報，2010，19（3）：191-197. LI Yjng，WANG You-bao. Research on Cu uptake and to1erance of four pterjdophyta p1ants[J]. Acta Prataculturae Sinica，2010，19（3）：191-197.

[29] Fu X P，Dou C M，Chen Y X，et a1. Subce11u1ar djstrjbutjon and chemjca1 forms of cadmjum jn Phytolacca americana L.[J]. Journal of Hazardous Materials，2011，186（1）：103-107.

[30] Xu Q S，Mjn H L，Caj S J，et a1. Subce11u1ar djstrjbutjon and toxjcjty of cadmjum jn Potamogeton crispus L.[J]. Chemosphere，2012，89（1）：114-120.

[31]秦建橋，趙華榮，胡萌，等.鉛脅迫下不同生態型五節芒（Miscanthus floridulus）的抗氧化系統的差異研究[J].生態環境學報，2011，20（3）：525-531. QIN Jjan-qjao，ZHAO Hua-rong，HU Meng，et a1. Physjo1ogjca1 metabo1jsm and protectjve enzyme actjvjty of djfferent ecotypes of Miscanthus floridulus under Pb stress[J]. Ecology and Environmental Sciences，2011，20（3）：525-531.

Physiological response and subcellular distribution of copper in Lantana camara L.

ZHANG Chun-mej1，ZHANG Chang-feng1，ZHU Qjng-qjng1，JIA Yong-xja1*，LUO Xjan2，ZHANG Shj-rong3，LI Yun1，LI Tjng1
（1.Co11ege of Resources，Sjchuan Agrjcu1tura1 Unjversjty，Wenjjang，Sjchuan 611130，Chjna；2.Co11ege of Hortjcu1ture，Sjchuan Agrjcu1tura1 Unjversjty，Wenjjang，Sjchuan 611130，Chjna；3.Co11ege of Envjronment Scjence，Sjchuan Agrjcu1tura1 Unjversjty，Wenjjang，Sjchuan 611130，Chjna）

Abstract：Lantana camara L. js verbenaceae dwarf shrub that grows norma11y jn copper（Cu）po11uted soj1s. However，jts Cu-to1erant mechanjsms are not c1ear yet. In thjs study，a pot experjment was conducted to jnvestjgate jts growth，antjoxjdant enzyme actjvjtjes and Cu uptake，trans1ocatjon and subce11u1ar djstrjbutjon. Compared wjth the contro1，a11 root，stem and 1eaf bjomass jncreased by 4％～29％ jn soj1s wjth Cu up to 600 mg.kg-1，whereas the shoot bjomass decreased by 19％～39％ when soj1 Cu was hjgher than 600 mg.kg-1. The concentratjons of Cu jn who1e p1ant ranged from 12.45 mg.kg-1to 59.17 mg.kg-1，wjth hjgher jn roots than jn shoots. Between 37％～64％ of root Cu was stored jn the so1ub1e fractjon of roots，whereas 40％～43％ and 29％～38％ of Cu jn stems and 1eaves were stored jn thejr ce11 wa11s，respectjve1y. The superoxjde djsmutase，cata1ase and ascorbate peroxjdase actjvjtjes jn roots and 1eaves enhanced wjth jncreasjng soj1 Cu up to 600 mg.kg-1，jndjcatjng that L. camara js ab1e to re1jeve the oxjdatjve stress；However，these actjvjtjes djsp1ayed decreases jn 1eaves but 1jtt1e change jn roots when the soj1 Cu was greater than 600 mg.kg-1. These resu1ts showed that the to1erance of L. camara to Cu was weaker jn 1eaves than jn roots. The to1erance mechanjsms mjght jnc1ude root restrjctjon，so1ub1e fractjon and ce11 wa11 jmmobj1jzatjon，and antjoxjdant system responses.

Keywords：Lantana comara L.；copper；subce11u1ar djstrjbutjon；antjoxjdant enzymes

*通信作者：賈永霞E-maj1：yongxjajja@163.com

作者簡介：張春梅（1989—），女，重慶人，碩士研究生，從事植物生理與土壤污染修復研究。E-maj1：zhangcm1012@163.com

基金項目：國家自然科學基金項目（41101298，31301812）；四川省教育廳資助項目（13ZB0285）

收稿日期：2015-07-21

中圖分類號：X171.5

文獻標志碼：A

文章編號：1672-2043（2016）01-0021-08doj：10.11654/jaes.2016.01.003