吲哚乙酸和激動(dòng)素配合施用對(duì)蜈蚣草土壤砷提取效率的影響

吳東墨，王宏鑌，王海娟，王忠振，蔡文昌

（昆明理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，昆明 650500）

隨著含砷（As）礦石的開(kāi)采、冶煉以及含As農(nóng)藥的不合理施用，環(huán)境中的As污染嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，破壞生態(tài)環(huán)境并威脅人類健康。2010年，中國(guó)消耗了33.8億t煤，有可能排放了9000 t As[1]?！度珖?guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》[2]顯示，我國(guó)土壤As的點(diǎn)位超標(biāo)率為2.7%，在8種無(wú)機(jī)污染物中僅次于鎘（Cd）和鎳（Ni），位居第三位。另有調(diào)查發(fā)現(xiàn)，廣西南丹大廠超大型錫多金屬礦田的開(kāi)發(fā)導(dǎo)致刁江沿岸土壤As超過(guò)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—1995）（Ⅲ級(jí)）36～276倍[3]。因此，As污染土壤的修復(fù)顯得尤為重要和迫切。

自Ma等[4]和Chen等[5]發(fā)現(xiàn)蜈蚣草（Pteris vittata）超量富集As以來(lái)，利用蜈蚣草修復(fù)As污染土壤便受到廣泛關(guān)注。植物修復(fù)技術(shù)因具有操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)有效和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而成為眾多修復(fù)技術(shù)中的優(yōu)選，然而由于重金屬超富集植物普遍具有發(fā)芽率低、生長(zhǎng)緩慢和生物量低等缺陷，使得修復(fù)周期長(zhǎng)、效率低。為提高植物修復(fù)效率，孫約兵等[6]提出可利用植物激素打破修復(fù)植物的種子休眠、發(fā)芽和快速生長(zhǎng)。有研究表明，植物激素對(duì)超富集植物的生長(zhǎng)和重金屬吸收具有促進(jìn)作用。據(jù)Cassina等[7]報(bào)道，在葉面、土壤和二者聯(lián)合施用細(xì)胞分裂素（CTK）后，Ni超富集植物Alyssum murale的生物量分別增加了53%、41%和75%；鋅（Zn）/Cd超富集植物滇苦菜（Picris divarica?ta）經(jīng) 10 μmol·L-1和 100 μmol·L-1吲哚乙酸（IAA）處理，葉片鉛（Pb）富集量分別上升了28.4%和37.3%[8]；何冰等[9]發(fā)現(xiàn)葉噴一定濃度脫落酸（ABA）、IAA和6-芐氨基嘌呤（6-BA）可提高Zn/Cd超富集植物東南景天（Sedum alfredii）的生物量，并促進(jìn)其對(duì)Cd的吸收和富集。

外源植物激素可有效緩解重金屬對(duì)植物的毒害，提高植物對(duì)重金屬的耐受性和提取能力[10]，但目前單一噴施某一種（類）植物激素的研究較多，而針對(duì)不同激素配合施用改善超富集植物重金屬提取效率的研究尚少。植物激素中，生長(zhǎng)素（AUX）可調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育、細(xì)胞分裂和伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，而CTK在細(xì)胞擴(kuò)增和分化、種子萌發(fā)及延緩衰老中也起著關(guān)鍵作用。IAA和激動(dòng)素（KT）分別是AUX和CTK的典型代表，而蜈蚣草是全球公認(rèn)的As超富集植物，因此，探討IAA和KT配合施用對(duì)蜈蚣草As提取效率的影響，對(duì)協(xié)同使用植物激素以提高超富集植物對(duì)重金屬污染土壤修復(fù)效率具有重要意義。為此，我們提出植物激素配合施用可以改善As超富集植物蜈蚣草As提取效率的研究假設(shè)。為驗(yàn)證這一假設(shè)，本文首先采用盆栽正交實(shí)驗(yàn)，在低As污染土壤中種植蜈蚣草，考察2個(gè)因素（IAA和KT）、4個(gè)不同的激素水平（不施加、低、中和高濃度）下蜈蚣草As提取效率的變化，找出使As提取效率最高的兩種激素的最佳配比。然后研究最佳濃度配比下蜈蚣草生理生化的響應(yīng)，確定與As提取效率具有顯著相關(guān)性的生理生化因素，探究激素聯(lián)合施用提高植物As提取效率的原因，為在重金屬污染土壤修復(fù)中合理使用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試植物

蜈蚣草初生小苗采自云南省紅河州開(kāi)遠(yuǎn)市郊區(qū)的桉樹(shù)林，進(jìn)行修剪后，在溫室的清潔土壤中培養(yǎng)1個(gè)月，選取長(zhǎng)勢(shì)良好、大小一致的幼苗（高7～8 cm、帶3～4片小葉）進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)。

1.2 供試土壤

采集昆明理工大學(xué)呈貢校區(qū)校園土，自然風(fēng)干后過(guò)5 mm尼龍篩，將校園土、河沙和腐殖土按2∶1∶1的比例充分混勻。供試土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)（n=4）Table 1 Basic physical and chemical properties of soil（n=4）

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在供試土壤中添加 50 mg·kg-1As（以NaAsO2形式加入，As濃度以純As計(jì)）代表輕度污染條件（土壤總As含量為55 mg·kg-1），并加入N、P、K營(yíng)養(yǎng)元素（N∶P2O5∶K2O=0.15∶0.10∶0.15 g·kg-1土，干質(zhì)量）作基肥，平衡6周后裝盆（1 kg·盆-1，干質(zhì)量），每盆種植2株植物，在室溫自然光下培養(yǎng)，溫度變幅為15～25℃。

激素最佳配比篩選實(shí)驗(yàn)：葉噴IAA濃度為0、25、50、100 mg·L-1，KT濃度為0、20、40、60 mg·L-1，以2因素4水平進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)（表2）。植物種植2個(gè)月，每個(gè)處理設(shè)置4個(gè)重復(fù)，兩種激素噴施量均為10 mL·盆-1，7 d一次。當(dāng)IAA和KT水平為0 mg·L-1時(shí)，噴灑相同體積去離子水。

表2 正交實(shí)驗(yàn)方案表Table 2 Orthogonal design of experiment

最佳激素配比下植物生理生化的響應(yīng)實(shí)驗(yàn)：供試As污染土壤和基肥處理同前，As含量仍為55 mg·kg-1。設(shè)IAA和KT的最佳配比為（X，Y），其中X是IAA，Y是KT，設(shè)計(jì)施用濃度為CK（0，0）、IAA（X，0）、KT（0，Y）、IAA+KT（X，Y）。植物種植1個(gè)月，噴灑量與方法同前。

1.4 樣品處理及測(cè)定

篩選IAA和KT最佳配比的植物培養(yǎng)2個(gè)月后收獲。先用自來(lái)水清洗，再用0.1 mol·L-1HCl沖洗以去除表面附著的As，最后用去離子水洗凈[11]。用濾紙吸干植物表面水分，測(cè)量其株高。將植株分為地上部分（葉柄和葉片）和地下部分（根），于烘箱105℃殺青30 min后，70℃烘干至恒質(zhì)量，稱量各部分干質(zhì)量，再將地上和地下部分分別磨碎混勻，以測(cè)定植物含As量。

考慮到冬季氣候條件的影響，IAA和KT最佳配比下植物生理生化響應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的植物在種植1個(gè)月后收獲。清洗后，測(cè)量株高、干質(zhì)量、As含量、根長(zhǎng)、根尖數(shù)、根表面積、根系活力、光合色素（葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素）、脯氨酸和可溶性糖含量，以及抗氧化酶活性和細(xì)胞膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）含量。植物株高和干質(zhì)量測(cè)定方法同前，土壤As消化采用王水-HClO4法，植物As消化采用HNO3-H2O2法，土壤有效態(tài)As浸提采用0.5 mol·L-1NaH2PO4法[12]。土壤和植物As含量均用原子熒光法進(jìn)行測(cè)定，具體操作和儀器參照和淑娟等[13]。測(cè)定As的工作曲線為：

式中：y為熒光強(qiáng)度；x為標(biāo)樣As濃度，μg·L-1。

As的加標(biāo)回收率為94%～97%，符合As測(cè)定質(zhì)量控制要求。根長(zhǎng)、根尖數(shù)和根表面積的測(cè)定先用掃描儀（HP Laser Jet M1005 MEP）掃描完整根系圖像，再用Winrhizo根系系統(tǒng)分析軟件分析[14]；根系活力測(cè)定采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法，光合色素測(cè)定采用95%乙醇提取-分光光度法，脯氨酸測(cè)定采用酸性茚三酮法，可溶性糖測(cè)定采用苯酚法，超氧化物歧化酶（SOD）活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑法，過(guò)氧化氫酶（CAT）活性測(cè)定采用高錳酸鉀滴定法，過(guò)氧化物酶（POD）活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法，MDA含量的測(cè)定采用硫代巴比妥酸法，具體見(jiàn)文獻(xiàn)[15]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Microsoft Excel 2010處理，用SPSS 20.0進(jìn)行方差和相關(guān)分析，Origin 9.0繪圖。運(yùn)用Tukey′s HSD（Honestly significant difference）法進(jìn)行多重比較，顯著性差異水平取0.05，極顯著性差異水平取0.01。指標(biāo)計(jì)算所用公式如下：

植物提取As量=植物地上部分As含量×植物地上部分干質(zhì)量

As提取效率=植物提取As量/（土壤As含量×土壤干質(zhì)量）×100%

植物As富集系數(shù)（Bioconcentration factor，BCF）=地上部分As含量/土壤As含量

植物As轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（Translocation factor，TF）=地上部分As含量/地下部分As含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 IAA和KT配合施用對(duì)蜈蚣草As提取效率的影響

2.1.1 對(duì)蜈蚣草株高和干重的影響

55 mg·kg-1As處理下，IAA和KT的不同配比對(duì)蜈蚣草株高和干重的影響不同。5、6、8、9、10、13、14、15號(hào)處理組（組號(hào)具體含義見(jiàn)表2）蜈蚣草株高均顯著高于未施用激素的對(duì)照組（1號(hào)處理組）（p＜0.05，圖1A）。2、3、4、6、8、10號(hào)處理組蜈蚣草地上部分干重與對(duì)照組相比顯著增加（p＜0.05，圖1B），4、6、7、8、9號(hào)處理組地下部分干重顯著提高（p＜0.05），其余處理組則與對(duì)照無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)，6號(hào)和8號(hào)處理組的激素配比條件下，蜈蚣草的株高、地上和地下部分干質(zhì)量均顯著增加。

2.1.2 對(duì)蜈蚣草As吸收和提取效率的影響

圖1 不同濃度IAA和KT配合施用對(duì)蜈蚣草株高和干質(zhì)量的影響Figure 1 Effects of IAA and KT with combined application on plant height and dry weight of P.vittata

盆栽2個(gè)月后，與對(duì)照組相比，9、11、12、13、15處理組的IAA和KT配合施用顯著提高了蜈蚣草地上部As含量和富集系數(shù)（p＜0.05，圖2A，表3），其中地上部As含量顯著增加了56.6%～92.9%。IAA和KT的施用也使植物地下部分As含量顯著增加（p＜0.05，圖2A），且各處理組轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1（表3）。

另外，除12號(hào)處理組As提取效率與對(duì)照組無(wú)顯著差異外，其余處理組As提取效率均顯著高于對(duì)照組（p＜0.05，圖2B）。其中，6號(hào)處理組As提取效率最高，為6.49%，是對(duì)照的4.7倍。同時(shí)，測(cè)得6號(hào)處理組土壤總As含量為（51.5±1.0）mg·kg-1（n=4），這與植物提取As量基本對(duì)應(yīng)。結(jié)合2.1.1結(jié)果，25 mg·L-1IAA和20 mg·L-1KT為使蜈蚣草砷提取效率最佳的配比。

2.2 激素最佳配比下蜈蚣草的生理生化響應(yīng)

2.2.1 蜈蚣草的生長(zhǎng)狀況

從圖3可知，種植1個(gè)月后，與未施用激素的對(duì)照（CK）和單一激素處理相比，最佳配比IAA+KT處理使蜈蚣草株高、地上部和地下部干質(zhì)量顯著增加并達(dá)到最大值（p＜0.05）。

圖2 不同濃度IAA和KT配合施用對(duì)蜈蚣草As吸收和提取效率的影響Figure 2 Effects of IAA and KT with combined application on As uptake and extraction efficiency of P.vittata

表3 IAA和KT配合施用下蜈蚣草As富集特征Table 3 Arsenic accumulation by P.vittata with IAA and KT combined application

2.2.2 蜈蚣草根系形態(tài)和根系活力的變化

最佳激素配比下，蜈蚣草根長(zhǎng)、根尖數(shù)、根表面積和根系活力均顯著高于CK和單一激素處理（p＜0.05，圖4）。除單獨(dú)KT處理下蜈蚣草根表面積與CK相比顯著降低外（p＜0.05，圖4C），單獨(dú)IAA或KT施用下蜈蚣草根長(zhǎng)、根尖數(shù)、根表面積和根系活力均與CK無(wú)顯著差異。

2.2.3 蜈蚣草葉片光合色素含量變化

與CK相比，蜈蚣草在IAA+KT處理時(shí)，葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素a+b含量均顯著增加（p＜0.05，表4）。而單一激素施用時(shí)，除葉綠素b含量顯著增加（p＜0.05）外，其余光合色素含量均與CK無(wú)顯著差異。

2.2.4 蜈蚣草葉片脯氨酸和可溶性糖的變化

圖3 激素最佳配比下蜈蚣草的株高和干重Figure 3 Plant height and dry weight of P.vittata under optimum matching of plant hormones

蜈蚣草在施用激素后，葉片脯氨酸含量顯著提高（p＜0.05，圖5A），并在單獨(dú)IAA處理時(shí)最高。另外，單獨(dú)KT處理和IAA+KT處理使蜈蚣草葉片可溶性糖含量較CK和單獨(dú)IAA處理顯著增加（p＜0.05，圖5B）。

2.2.5 蜈蚣草葉片抗氧化酶活性和丙二醛含量的變化

與CK相比，單一激素處理使蜈蚣草葉中SOD活性顯著提高（p＜0.05，圖6A），但I(xiàn)AA+KT處理則與CK無(wú)顯著差異。蜈蚣草葉片CAT活性在單獨(dú)IAA或激素復(fù)合處理下與CK相比顯著降低（p＜0.05，圖6B），但在KT單獨(dú)處理下與CK無(wú)顯著差異。POD活性在IAA+KT處理時(shí)較其他處理顯著提高（p＜0.05，圖6C）。從細(xì)胞膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物MDA的生成情況看，激素配合施用使蜈蚣草葉片MDA含量顯著降低（p＜0.05，圖6D），而單一激素處理則與CK無(wú)顯著差異。

表4 激素最佳配比下蜈蚣草葉片光合色素含量Table 4 Contents of photosynthetic pigments in fronds of P.vittata under optimum matching of plant hormones

圖4 激素最佳配比下蜈蚣草的根系形態(tài)和根系活力Figure 4 Root morphology and root activity of P.vittata under optimum matching of plant hormones

圖5 激素最佳配比下蜈蚣草葉片脯氨酸和可溶性糖含量Figure 5 Contents of proline and soluble sugar in fronds of P.vittata under optimum matching of plant hormones

2.2.6 蜈蚣草As吸收和提取效率的變化

如表5所示，與CK相比，蜈蚣草地上部As含量和富集系數(shù)除在單獨(dú)KT處理顯著增加（p＜0.05）外，其余處理均無(wú)顯著差異；地下部分As含量在單獨(dú)KT處理和IAA+KT處理下顯著降低（p＜0.05）。然而，蜈蚣草在最佳激素配比下，As提取效率相比其他處理顯著提高（p＜0.05），達(dá)3.31%。

2.2.7 土壤總As含量和有效態(tài)As含量的變化

與CK相比，單獨(dú)KT處理和IAA+KT處理使土壤總As含量顯著降低至（53.7±1.5）mg·kg-1和（53.1 ±1.8）mg·kg-1（p＜0.05，n=4，圖7A），單獨(dú)IAA處理則與對(duì)照無(wú)顯著差異。不同植物激素處理下土壤有效態(tài)As含量與CK無(wú)顯著差異（P＞0.05，圖7B）。

2.2.8 蜈蚣草As提取效率與生理生化指標(biāo)的相關(guān)分析

最佳激素配比下，蜈蚣草As提取效率與各形態(tài)和生理生化指標(biāo)之間的Pearson相關(guān)關(guān)系表明（表6），蜈蚣草As提取效率與其根長(zhǎng)、葉綠素a含量、葉綠素b含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素a+b值、葉綠素a/b值和POD活性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），與其地上部分干質(zhì)量和根系活力呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）。

圖6 激素最佳配比下蜈蚣草葉片抗氧化酶活性和丙二醛含量Figure 6 Activities of antioxidative enzymes and MDA content in fronds of P.vittata under optimum matching of plant hormones

表5 激素最佳配比下蜈蚣草對(duì)As的吸收Table 5 Arsenic uptake by P.vittata under optimum matching of plant hormones

圖7 激素最佳配比下蜈蚣草栽培土壤總As和有效態(tài)As含量Figure 7 Total and bioavailable As contents in soil after planting P.vittata under optimum matching of plant hormones

3 討論

3.1 配合施用IAA和KT能顯著提高蜈蚣草As提取效率

有研究表明，外源植物激素如IAA或KT的應(yīng)用是提高植物生物量、植物重金屬吸收量以及緩解重金屬脅迫導(dǎo)致的植物生長(zhǎng)代謝和生理失調(diào)狀況的有效方法[16-17]。然而，這些研究通常僅外源添加單一種類的激素?？紤]到植物激素之間有交叉反應(yīng)（Cross talking），激素間的比例調(diào)控著植物的生理效應(yīng)，因此利用植物激素提高植物重金屬提取效率不應(yīng)局限于單一激素的調(diào)控。盡管向言詞等[18]報(bào)道，15 mg·L-1IAA與100 mg·L-1赤霉素（GA）或40 mg·L-16-BA聯(lián)合作用可協(xié)同強(qiáng)化油菜對(duì)Cd的提取，但對(duì)As的提取是否有效尚缺乏研究。本研究16種不同IAA和KT濃度組合中，25 mg·L-1IAA和20 mg·L-1KT配合施用使蜈蚣草株高和干質(zhì)量顯著增加（圖1和圖3），在種植2個(gè)月后As提取效率達(dá)到6.49%（圖2B）。這表明為提高蜈蚣草的As提取效率，植物激素的配合施用是一個(gè)值得考慮的途徑。雖然目前很多提高植物重金屬提取效率的方法主要是通過(guò)添加活化劑如乙二胺四乙酸（EDTA）等以增加土壤重金屬有效態(tài)含量，但由于EDTA會(huì)對(duì)植物根系造成毒害，被活化的重金屬也會(huì)隨淋洗液大量流出，進(jìn)而增加環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[19]。

表6 激素最佳配比下蜈蚣草As提取效率與各生理生化指標(biāo)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)Table 6 Pearson correlation coefficients between As extraction efficiency of P.vittata and physiological and biochemical indexes

3.2 配合施用IAA和KT能有效改善植物根系形態(tài)和根系活力

在植物生長(zhǎng)過(guò)程中，任何一種生理活動(dòng)都不是受單一激素控制，而是多種激素相互作用的結(jié)果。AUX和CTK通過(guò)促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)育、調(diào)節(jié)自身代謝和信號(hào)傳遞等過(guò)程調(diào)控植物對(duì)非生物脅迫的耐性和適應(yīng)性[20]。本研究結(jié)果表明，與不添加激素和僅添加一種激素相比，配合添加IAA和KT后，植物的形態(tài)學(xué)指標(biāo)如根長(zhǎng)、根尖數(shù)和根表面積改善較大，均顯著增加（p＜0.05）并增加最多（圖4）。這可能是由于低濃度的AUX可以促進(jìn)器官的生長(zhǎng)、細(xì)胞核分裂以及側(cè)根和不定根的形成，而CTK促進(jìn)細(xì)胞質(zhì)的分裂、細(xì)胞擴(kuò)大，并延緩葉片的衰老。兩種激素的協(xié)同增效作用較好地改善了植物的生長(zhǎng)發(fā)育，根系形態(tài)的變化隨之影響其生理功能的發(fā)揮，根長(zhǎng)、根尖數(shù)和根表面積的提高有利于根系活力的增強(qiáng)（圖4D），植物干重也顯著增加（圖3B），從而有利于植物對(duì)As的吸收和富集。根系活力是植物生長(zhǎng)的重要生理指標(biāo)之一，可反映植物根吸收水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、合成某些化合物以及氧化/還原根際元素的能力[21]。在環(huán)境脅迫下，它還可反映植株的生長(zhǎng)健壯程度和抗逆能力[22]。我們先前的研究結(jié)果也表明，IAA的添加促使大葉井口邊草（Pteris cretica var.nervosa）保持較高的根系活力，進(jìn)而有助于其超量富集As[13]。

3.3 配合施用IAA和KT能有效提高植物光合色素含量、滲透調(diào)節(jié)能力和過(guò)氧化物酶活性

通常，AUX能促進(jìn)葉綠體的光合磷酸化和碳同化，并提高葉綠體的高能態(tài)[23]；CTK也可刺激原生質(zhì)體到葉綠體的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)葉綠體超微結(jié)構(gòu)和葉綠素合成[24]。外源添加IAA或KT通過(guò)提高植物生物量和光合色素含量來(lái)促進(jìn)植物的光合效率，從而改善重金屬脅迫導(dǎo)致的植物光合功能下降[25-26]。此外，研究表明，植物受重金屬脅迫時(shí)葉片ABA/CTK比值顯著增加，CTK含量顯著降低，高水平的ABA抑制植物氣孔開(kāi)度和蒸騰作用，而IAA和CTK促進(jìn)氣孔開(kāi)放并抵消ABA誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉[27-28]。本研究發(fā)現(xiàn)，IAA和KT最佳配比下，蜈蚣草光合色素（葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素）含量顯著提高（表4）。因此，As處理下，IAA和KT的配合施加可能相比單一激素更有利于植物調(diào)節(jié)內(nèi)源激素平衡，增強(qiáng)其與ABA的拮抗作用，從而提高植物光合作用和蒸騰作用，以維持正常生長(zhǎng)代謝能力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)和對(duì)As的提取。

脯氨酸和可溶性糖可作為滲透劑和活性氧（ROS）清除劑來(lái)保護(hù)細(xì)胞免受重金屬脅迫帶來(lái)的損害。外源添加植物激素能顯著增加脯氨酸和可溶性糖含量[29]。在環(huán)境脅迫下，植物激素在脯氨酸的合成與代謝中起著重要作用[30]。Singh和Prasad[26]研究發(fā)現(xiàn)，Cd脅迫下外源添加KT能顯著增加茄子（Solanum melongena）幼苗脯氨酸含量。本研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論IAA和KT單獨(dú)或者復(fù)合添加，蜈蚣草葉片脯氨酸含量均顯著高于對(duì)照，尤其是IAA單獨(dú)處理下增加最多（圖5A）。究其原因：一方面IAA能增加植物根尖H2O2的含量[31]，此時(shí)脯氨酸大量積累有利于清除ROS；另一方面，IAA能提高As脅迫下植物的根系活力，從而有利于植物對(duì)As的吸收和富集[13]。大量As進(jìn)入植物體后，植物必然會(huì)啟動(dòng)一系列抗性機(jī)制，脯氨酸的合成便是滲透調(diào)節(jié)機(jī)制之一。然而，關(guān)于IAA和KT在植物受As脅迫時(shí)調(diào)節(jié)脯氨酸合成、代謝中作用的機(jī)理方面報(bào)道較少，還需要進(jìn)一步深入研究。此外，單獨(dú)KT處理和IAA+KT處理也顯著提高了蜈蚣草葉片可溶性糖含量（圖5B）。這可能是因?yàn)镃TK在誘導(dǎo)細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶和糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)、調(diào)節(jié)糖信號(hào)傳導(dǎo)中起重要作用，并介導(dǎo)硝酸鹽活化在植物光合作用中的基因表達(dá)[32]。另外，單獨(dú)KT處理和IAA+KT處理顯著提高蜈蚣草葉綠素b含量（表4），從而提高植物光合效率，促進(jìn)糖的合成。

AUX和CTK能提高一些抗氧化酶的活性，降低活性氧濃度，以緩解重金屬毒害。例如在Cd脅迫下，10 μmol·L-1KT處理使茄子幼苗SOD、CAT和POD活性顯著增加，H2O2和MDA含量顯著降低[26]。何冰等[9]也發(fā)現(xiàn)，添加0.2 mg·L-1IAA或6-BA能顯著提高東南景天葉中SOD活性。本研究也得出了類似的結(jié)果，IAA和KT的配合施用使蜈蚣草葉片POD活性顯著增加（圖6C），MDA含量則顯著降低（圖6D）。POD一方面通過(guò)調(diào)節(jié)活性氧水平，催化H2O2等物質(zhì)參與各種氧化反應(yīng)[33]；另一方面，POD對(duì)IAA在植物體內(nèi)的分解代謝也起到一定作用。過(guò)多的IAA會(huì)傷害植物體，此時(shí)植物體便會(huì)將IAA氧化，如增加吲哚乙酸氧化酶和IAA-POD活性[34]。

3.4 配合施用IAA和KT盡管能顯著提高蜈蚣草As提取效率，但對(duì)土壤有效態(tài)As含量無(wú)顯著影響

重金屬脅迫下，植物會(huì)通過(guò)根系分泌物來(lái)改變根際微環(huán)境的生物和化學(xué)性質(zhì)，從而提高重金屬的生物有效性，以利于植物的吸收和積累[35]。已有很多研究表明，與非As超富集植物波士頓蕨（Nephrolepis exal?tata）相比，蜈蚣草根系能分泌更多的溶解性有機(jī)碳、草酸和植酸[36]以及提高根際土壤的pH值[37]，從而有利于土壤As的活化。因此，在蜈蚣草根系既吸收和富集As、并不斷活化As的情況下，加之種植時(shí)間短（1個(gè)月），造成不同激素處理下土壤有效態(tài)As含量并無(wú)顯著差異（圖7B）。當(dāng)然，在本研究中我們用NaH2PO4浸提有效態(tài)As，今后需進(jìn)一步用順序提取法分析更多的As形態(tài)及其隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化。

相比添加活化劑等提高植物提取效率的技術(shù)手段，IAA和KT直接施用于植物，易被植物吸收，并通過(guò)酶促反應(yīng)在植物體內(nèi)分解，對(duì)土壤質(zhì)量無(wú)負(fù)面影響。最近有研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用CTK在提高植物重金屬修復(fù)效率的同時(shí)還能顯著減少EDTA引起的滲濾液體積，從而降低重金屬淋溶的風(fēng)險(xiǎn)[19]。此外，廖曉勇等[38]通過(guò)田間試驗(yàn)，研究磷肥對(duì)58.0～67.7 mg·kg-1As污染土壤植物修復(fù)效率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)種植蜈蚣草7個(gè)月后，未施加磷肥的對(duì)照組和施磷量200 kg·hm-2的處理組修復(fù)效率分別達(dá)2.31%和7.84%。而本研究中，IAA和KT配合施用下蜈蚣草在1個(gè)月時(shí)As提取效率便達(dá)到了3.31%（表5）。因此，配合施用植物激素促進(jìn)植物重金屬提取效率的研究應(yīng)得到更多關(guān)注。當(dāng)然，如果將植物激素與化肥配合施用，效果可能更佳。需要說(shuō)明的是，由于本研究?jī)H限于室內(nèi)盆栽實(shí)驗(yàn)，其實(shí)際效果仍需在大田進(jìn)行驗(yàn)證。由于大田環(huán)境的復(fù)雜性，通過(guò)配合施用激素來(lái)強(qiáng)化植物修復(fù)As污染土壤的方式仍需進(jìn)一步優(yōu)化，如確定最佳施用量、施用時(shí)間、頻率和成本等。此外，本研究?jī)H對(duì)輕度As污染土壤應(yīng)用植物激素強(qiáng)化植物修復(fù)技術(shù)，而當(dāng)前土壤中As污染范圍廣，污染程度差異大，且As賦存形態(tài)眾多，因而如何推廣也是今后應(yīng)該關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

4 結(jié)論

（1）IAA和KT的配合施用可有效促進(jìn)超富集植物蜈蚣草快速生長(zhǎng)，并提高其As提取效率。輕度As污染條件下，盆栽2個(gè)月，復(fù)合施用25 mg·L-1IAA和20 mg·L-1KT使蜈蚣草As提取效率最高，達(dá)到6.49%。

（2）激素最佳配比能改善蜈蚣草As提取效率原因是由于其顯著增加了植物地上部干質(zhì)量、根長(zhǎng)、根系活力、光合色素含量和POD活性，As提取效率與這些指標(biāo)成顯著正相關(guān)。因此，保持較高的地上部生物量、根系活力、光合色素含量和POD活性有助于蜈蚣草As提取效率的提高。

致謝：衷心感謝美國(guó)加州大學(xué)河濱分校（University of Cali?fornia，Riverside）化學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)段文焱博士協(xié)助修改潤(rùn)色英文摘要。