鉛脅迫對(duì)國(guó)槐幼苗的耐性生理的影響

曾晨園

1、江西財(cái)經(jīng)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院 2、南昌工學(xué)院

鉛脅迫對(duì)國(guó)槐幼苗的耐性生理的影響

曾晨園12

1、江西財(cái)經(jīng)大學(xué)藝術(shù)學(xué)院 2、南昌工學(xué)院

為了探討國(guó)槐(Sophora japonica)對(duì)Pb污染土壤的耐性，采用盆栽方法研究了不同Pb含量對(duì)國(guó)槐生理指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：國(guó)槐細(xì)胞膜透性呈不斷下降趨勢(shì)，與對(duì)照相比差異不顯著；隨著Pb脅迫濃度的增加，國(guó)槐相對(duì)電導(dǎo)率、SOD活性抗壞血酸均呈先下降后上升的趨勢(shì)，與對(duì)照處理相比差異顯著，表現(xiàn)出一定的適應(yīng)能力。為利用國(guó)槐(Sophora japonica)修復(fù)Pb污染土壤提供參考。

國(guó)槐；鉛脅迫；重金屬

由于城市化與工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，環(huán)境中的重金屬污染愈發(fā)嚴(yán)重，重金屬污染土壤的情況也十分嚴(yán)峻。國(guó)槐（Sophora japonica）是城市綠化樹(shù)和行道樹(shù)的優(yōu)良品種，具有抗逆性強(qiáng)、觀賞價(jià)值高、栽植范圍廣、生物量大等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為各地園林栽培中綠化樹(shù)種之一。目前關(guān)于鉛對(duì)植物生理指標(biāo)及耐性機(jī)理的研究主要以豆科草本植物為主，以木本豆科植物對(duì)重金屬耐性機(jī)理的研究較少。因此，生物量大、對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的耐性植物，是修復(fù)重金屬污染土地的關(guān)鍵。本研究旨在通過(guò)不同鉛濃度處理對(duì)國(guó)槐生理指標(biāo)的影響，探討國(guó)槐在重金屬鉛脅迫下的適應(yīng)機(jī)制，為修復(fù)重金屬污染的土壤環(huán)境提供理論參考及技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料國(guó)槐種子購(gòu)于江蘇省宿遷市四季種業(yè)有限公司。

試驗(yàn)基質(zhì)供試土壤使用江西財(cái)經(jīng)大學(xué)麥廬園校區(qū)東部農(nóng)田園土，經(jīng)自然風(fēng)干后，過(guò)孔徑4cm篩后裝盆。

1.2 試驗(yàn)方法

采用Han[1]等的方法培養(yǎng)國(guó)槐幼苗。選擇生長(zhǎng)一致的幼苗（株高約10cm）栽植于10×15×15cm的塑料盆中，先在盆內(nèi)套好塑料袋，防止培養(yǎng)土及水溶液從盆中漏出。盆栽試驗(yàn)分為5個(gè)處理：將鉛以Pb(NO3)2水溶液的形式加入基質(zhì)中，制成鉛濃度(以1kg風(fēng)干基質(zhì)中含純鉛毫克數(shù)計(jì))為100、200、400、800 mg/kg的人工污染土壤，另設(shè)不添加污染物的基質(zhì)為對(duì)照。每處理3次重復(fù)（盆），每盆中5株幼苗。自然光照下栽培，根據(jù)土壤濕度情況，補(bǔ)充適量水分。處理30天后將幼苗取出，沖洗干凈，吸干表面水分后選取國(guó)槐幼苗地上和地下部鮮樣相同部位各項(xiàng)生理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

國(guó)槐膜透性、超氧化歧化酶（SOD）活性、丙二醛（MDA）含量參考李合生的方法[2]；抗壞血酸（AsA）含量參考Kampfenkel等的方法[3]。

1.3 分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和方差分析（ANOVA）主要利用WPS 2016和SPSS13.0分析軟件，數(shù)據(jù)的差異顯著性分析采用鄧肯氏新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度Pb脅迫對(duì)國(guó)槐細(xì)胞膜透性、丙二醛(MDA)和抗壞血酸含量（AsA）的影響

圖1 鉛脅迫對(duì)國(guó)槐相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛和抗壞血酸的影響

由圖1可知，隨著Pb處理濃度的增大，國(guó)槐地上部電導(dǎo)率都呈先下降后上升趨勢(shì)，在400mg/kg濃度下的達(dá)到最高水平，比對(duì)照上升了10%，其余均低于對(duì)照。國(guó)槐地下部電導(dǎo)率均低于對(duì)照，并與對(duì)照達(dá)到顯著差異，與Pb脅迫水平表現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)。其中在處理100 mg/kg濃度下，地下部電導(dǎo)率相比對(duì)照下降明顯，比對(duì)照下降25%。從差異水平上來(lái)看，在400 mg/kg、800mg/kg時(shí)與對(duì)照相比達(dá)到極顯著差異（p＜0.05）。

由圖1可看出，隨著Pb處理濃度的增加，國(guó)槐地上部分MDA含量呈不斷下降的趨勢(shì)。在800 mg/k g處理濃度下，MDA含量下降明顯，相比對(duì)照下降28%。地下部MDA隨著鉛濃度的增加而增加，在400 mg/kg處理時(shí)達(dá)到最大；在100 mg/kg、400 mg/kg處理下，MDA含量分別比列對(duì)照增加了16%、28%。

國(guó)槐地上部抗壞血酸含量在不同Pb濃度處理下，呈先下降后上升趨勢(shì)，在100 mg/kg處理濃度下降低，與對(duì)照相比下降9%，其他均比對(duì)照高，在800 mg/g處理下上升到最高，比對(duì)照增加9%。地下部抗壞血酸含量均比對(duì)照低，呈不斷下降的趨勢(shì)，在400 mg/kg處理濃度下，抗壞血酸含量達(dá)到最低。從差異水平來(lái)看，在800mg/kg時(shí)，抗壞血酸含量與對(duì)照差異達(dá)到極顯著（p＜0.05）。

2.2 不同濃度Pb脅迫對(duì)國(guó)槐植物抗氧化酶的影響

圖2 鉛脅迫對(duì)國(guó)槐植物抗氧化酶的影響

由圖2可以看出，國(guó)槐地上部SOD活性隨著Pb濃度的增加而不斷下降，在濃度400 mg/kg處理下，SOD活性最低，比對(duì)照下降11%。國(guó)槐地下部SOD活性隨Pb濃度的增加呈先下降后上升趨勢(shì)，在Pb濃度為100 mg/kg、200mg/kg，400 mg/kg的處理脅迫下，國(guó)槐的地下部分SOD活性均低于對(duì)照且逐漸遞減，在Pb處理濃度800 mg/kg時(shí)逐漸增加，接近對(duì)照值。

國(guó)槐地上部的POD活性與對(duì)照相比差異不顯著，呈不斷上升趨勢(shì)，在200 mg/kg處理濃度下達(dá)到最高，與對(duì)照相比增加78%。國(guó)槐地下部的POD活性與對(duì)照相比差異顯著（P＜0.05），各處理的酶活性均明顯高于對(duì)照，在800 mg/kg處理濃度條件下活性最高，比對(duì)照增加了72%。

3 結(jié)論

當(dāng)植物體內(nèi)的重金屬含量超出一定的限值，重金屬將對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制與毒害，因此，植物的生理指標(biāo)及耐性機(jī)理研究是當(dāng)今修復(fù)重金屬污染土壤的重要一環(huán)。

MDA含量的高低直接說(shuō)明植物受重金屬毒害的程度。趙飛宇研究發(fā)現(xiàn)在不同濃度Pb處理?xiàng)l件下小葉黃楊幼苗MDA含量隨Pb離子濃度升高而上升，在Pb濃度為3000mg/kg時(shí)，MDA含量最高。本次研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)槐葉片在不同濃度鉛處理下MAD含量不斷降低，說(shuō)明植物葉片抗逆性較好，地下部MDA含量比純園土條件處理下的高很多，表明該植物根系在鉛脅迫逆境所誘導(dǎo)的氧化傷害程度大，對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。

抗壞血酸降低表明植物體受重金屬脅迫時(shí)，植物產(chǎn)生自由基保護(hù)植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)不受破壞。司衛(wèi)靜研究表明在高濃度的Pb尾礦液中添加低濃度的P肥，荷花體內(nèi)的AsA含量高于對(duì)照，有利于提高AsA的酶活性，對(duì)植物形成保護(hù)。本次研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)槐地上部AsA含量在不同Pb濃度處理下，呈先下降后上升趨勢(shì)，在800 mg/kg處理下上升到最高，比對(duì)照增加9%。說(shuō)明在Pb含量為800 mg/kg時(shí)植物不會(huì)受明顯傷害。地下部AsA含量呈不斷下降的趨勢(shì)，在400 mg/kg處理濃度下，抗壞血酸含量達(dá)到最低，說(shuō)明國(guó)槐地下部分受到一定程度的脅迫。

在重金屬脅迫下，植物的抗氧化酶系統(tǒng)可保護(hù)植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，抵御重金屬毒害。顧曉涵研究表明在Pb尾礦滲出液處理下，慈姑、銅錢草和香蒲地上部分的SOD均高于對(duì)照，三種植物體內(nèi)SOD對(duì)膜系統(tǒng)具有一定的抗性保護(hù)能力。本次研究發(fā)現(xiàn)，在不同濃度的Pb處理脅迫下，國(guó)槐地上部SOD活性均低于對(duì)照，地下部SOD活性呈先下降后上升趨勢(shì)。說(shuō)明國(guó)槐幼苗受到一定脅迫。國(guó)槐幼苗地上和地下部分的過(guò)氧化物酶(POD)活性基本均顯著高于對(duì)照，說(shuō)明在鉛脅迫條件下國(guó)槐幼苗體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)被啟動(dòng)，對(duì)國(guó)槐抗鉛脅迫有重要作用。

綜上所述，國(guó)槐幼苗在低濃度脅迫下可以通過(guò)自身調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)適應(yīng)重金屬對(duì)其自身的氧化脅迫；當(dāng)脅迫強(qiáng)度超過(guò)國(guó)槐幼苗的耐受能力時(shí)，其抗氧化酶與活性氧平衡體系被打破，自身調(diào)節(jié)能力受到抑制，生長(zhǎng)受到抑制。

[1]韓玉林.喜鹽鳶尾鉛(Pb)脅迫耐性生理研究[J].廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué),2008,27(4).

[2]Kalman J,Bonnail-Miguel E,Smith B D,Bury N R, Rainbow P S.Toxicity and the fractional distribution of trace metals accumulated from contaminated sediments by the clam Scrobicularia plana exposed in the laboratory and the field[J]. Science of The Total Environment,2015,506 507:109～117.

[3]顧曉涵,韓玉林,原海燕.鉛尾礦滲出液脅迫對(duì)黃菖蒲的生長(zhǎng)與生理的影響[J].暨南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與醫(yī)學(xué)版),2014(03): 250～254．

曾晨園，女，1992年出生，江西贛州人，碩士，研究方向：豆科木本植物對(duì)重金屬富集及植物修復(fù)。

江西省研究生創(chuàng)新專項(xiàng)資金項(xiàng)目(201510421103)及江西財(cái)經(jīng)大學(xué)研究生院資助。