全 文 ：第 1期
在水草的体内，某些营养元素的含量只有 10-5~10-8，
这些元素被称为“微量元素”。这些微量元素担负十分
重要的作用，影响着水草正常的生命过程。已知水草所
必须的微量元素有铁、锰、铜、钼、氯以及硼等等，当然，
还有一些微量元素尚未被人所发现，每种微量元素的
作用也有待进一步研究，其中砷元素对水草的作用或
者生理影响也鲜有报道。
本文对沉水植物轮叶狐尾藻在不同砷浓度下必
需金属元素含量的变化和生化指标变化的特征的研
究，为污染重金属元素、沉水植物必需金属元素含量、
沉水植物的生化指标三者之间的影响提供了重要的
依据。
1 材料与方法
1.1 材料的采集和处理
本研究采用的轮叶狐尾藻采于广西境内清水河
内，采集整株高约 30 cm、长势良好。
《环境科学与技术》编辑部：（网址）http://fjks.chinajournal.net.cn（电话）027-87643502（电子信箱）hjkxyjs@vip.126.com
收稿日期：2014-02-16；修回 2014-03-29
作者简介：毛敬英（1986-），女，硕士，从事环境分析、环境与健康研究等方向，（电子信箱）1146847395@qq.com；*通讯作者，男，工程师，硕士，从事环
境与健康、环境大气控制研究等方向，（电话）0771-2289792（电子信箱）65678503@qq.com。
Environmental Science & Technology
第 38卷 第 1期
2015年 1月
Vol. 38 No.1
Jan. 2015
毛敬英，莫招育，林清，等.狐尾藻体内金属元素与生化指标相关性[J].环境科学与技术，2015，38（1）：35-38.MaoJingying，MoZhaoyu，LinQing，etal.
CorrelationbetweenmetalelementsandbiochemicalindicatorsinMyriophyllum verticillatum[J].EnvironmentalScience&Technology，2015，38（1）：35-38.
狐尾藻体内金属元素与生化指标相关性
毛敬英 1，2， 莫招育 1*， 林清 2， 陈志明 1， 梁桂云 1， 魏艳红 1， 凌慧娇 1
（1.广西壮族自治区环境保护科学研究院，广西 南宁 530022； 2.广西师范学院，广西 南宁 530001）
摘 要：该文以沉水植物——轮叶狐尾藻为对象，将其暴露于砷浓度为 0、0.005、0.015、0.05、0.1、0.2 mg/L下进行培养 7 d，定时取样
测定植物叶片中叶绿素、可溶性蛋白质的含量，过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）的活性等生理生化指标，并在收集上述样品测
定植物中 As和 Ca、Mg、K、Na、Mn、Fe、Al、Cu、Zn、Mo等 10种常见必需金属元素的含量。试验数据显示：不同砷浓度培养液下轮叶狐尾
藻中必需金属元素含量的变化，而 4个生理生化指标与金属元素之间存在一定的相关性，从而引起轮叶狐尾藻叶片中金属元素含量和生
理生化指标随砷培养浓度变化而变化。
关键词：砷； 轮叶狐尾藻； 必需金属元素； 生理生化指标； 相关性
中图分类号：X173 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-6504.2015.01.008 文章编号：1003-6504(2015)01-0035-04
Correlation Between Metal Elements and Biochemical Indicators
in Myriophyllum verticillatum
MAO Jingying1，2， MO Zhaoyu1*， LIN Qing2， CHEN Zhiming1，
LIANG Guiyun1， WEI Yanhong1， LING Huijiao1
（1. Guangxi Research Institute of Environmental Protection，Nanning 530022，China；
2. Guangxi Normal College，Nanning 530001，China）
Abstract：A common submerged plant，Myriophyllum verticillatum，was hydroponically cultured in the laboratory being
exposed to arsenic （As） of different concentrations in water for seven days，during which biochemical indicators were
measured，such as chlorophyll，soluble protein content，peroxidase （POD）and superoxide dismutase （SOD）in the leaves of
Myriophyllum verticillatum；besides，in addition to As，10 vital and ubiquitous metal elements such as Ca，Mg，K，Na，Mn，
Fe，Al，Cu，Zn and Mo in leaves were determined. The experimental data showed the varied concentrations of the metal
elements and the biochemical parameters in leaves of Myriophyllum verticillatum with respect to different As concentrations in
water，suggesting that there existed a certain correlation between metal elements and biochemical indicators.
Keywords：arsenic；Myriophyllum verticillatum；vital metal elements；biochemistry indicators；correlation
第 38卷
1.2 实验的培养
底泥：北海石英砂→化学纯硝酸清洗（1∶100）→
自来水冲洗→去离子水冲洗→巴氏漂洗液浸泡 1 d→
清水冲洗至无氯味→去离子水冲洗一遍→烘箱中 160℃
烘 4 h→凉至室温待用。
植物的种植：选用长势一致、茁壮的植株，分别栽
培在口径为 15 cm 的圆形玻璃水缸中，每缸放入 8～
12株植物（80 g左右）。加入营养液：KNO3，Ca（NO3）2，
MgCl2，NaNO3，（NH4）2SO4，培养 2 d。
培养条件：室温，光强为 40 μE/（m2·s）个日光灯
进行光照，周期为 14 h，黑暗 10 h。
经 48 h适应性培养后，在培养液中分别加入砷标
准容液，浓度分别为 0、0.005、0.015、0.05、0.1、0.2 mg/L，
暴露处理时间总共为 7 d。在第 6天测定各项生理指
标，每次取植物距叶尾 5~15 cm部位的叶子，用蒸馏
水把叶片反复冲洗干净，吸干水分后称重，然后进行
测定。每一次测定时在同一缸中均取两个样品同时
测定，取平均值为该缸内植物该指标测定结果，同
时取 3 个平行样测定结果的平均值为该浓度下的测
定结果。
1.3 测定步骤及方法
1.3.1 酶活性的测定
（1）过氧化物酶活性（POD）的测定。过氧化物酶
活性的测定参照愈创木酚比色法方法[1]。
（2）超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定。超氧
化物歧化酶（SOD）活性的测定参照氮蓝四唑（NBT）
法[2]。
1.3.2 蛋白质含量测定
蛋白质含量的测定参照紫外吸收法方法[3]。
1.3.3 叶绿素含量的测定
叶绿素含量的测定参照丙酮提取比色法方法[2]。
1.3.4 砷含量测定
采集第 6天的草样，室温下自然晾干，磨碎待测。
采用 ICP-AES法测定轮叶狐尾藻中的砷含量，取植
物样品，加入 2 mL超纯水，5 mL 70％硝酸和 2 mL
48％氢氟酸，于 CEM MSD2000微波消解系统完全消
化。消化液转入塑料离心管，加入 1 g超纯硼酸，并用
超纯水稀释至 30 mL，振荡 24 h备用。
1.3.5 数据统计分析方法
采用 SPSS软件，对生化指标与金属元素之间进
行相关性分析[4]，文中 r代表相关系数，P为显著水平，
当 0<|r|<1时存在相关，r >0时称为正相关，r<0称为
负相关，P<0.05表示相关显著，P<0.01表示相关极显
著性。
2 结果与讨论
2.1 不同砷培养浓度下轮叶狐尾藻叶片中砷含量分析
在 0、0.005、0.015、0.050、0.100、0.200 mg/L砷浓度
培养液处轮叶狐尾藻叶片中砷的含量分别为（25.7±11.9）、
（21.7±9.12）、（26.0±1.24）、（37.7±15.9）、（38.6±13.3）、
（34.0±6.70）mg/kg。轮叶狐尾藻叶片中砷含量的变化
趋势见图 1，可知砷含量的变化先减少后增大再缓
慢的减少，在 0.005 mg/L 砷培养浓度处砷含量达到
最低值，比对照组少 15.4%，这说明在 0.005 mg/L 砷
浓度培养液处轮叶狐尾藻叶片对砷的吸收受到了抑
制。在 0.1 mg/L砷培养浓度处砷的含量达到最高值，是
对照组的 150%，在 0.2 mg/L砷培养浓度处叶片中砷
的含量比 0.1 mg/L减少了 11.9%。即在 0.015~0.1 mg/L
砷浓度培养液促进轮叶狐尾藻叶片对砷的吸收并在
0.1 mg/L砷培养浓度处达到最大的吸收值，在 0.2 mg/L
处轮叶狐尾藻叶片对砷的吸收开始受到抑制。试验表
明轮叶狐尾藻叶片对砷的吸收受到培养液砷浓度的
影响。
2.2 轮叶狐尾藻叶片中必需金属元素的分布特征
不同砷培养浓度轮叶狐尾藻叶片中必需金属元
素的含量趋势不同，见表 1。表 1中列出了常见的 Ca、
Mg、K、Na、Mn、Fe、Al、Cu、Zn、Mo 等 10 种常见必需
金属元素在轮叶狐尾藻叶片中的含量，各个砷培
养浓度（0.00、0.005、0.015、0.05、0.1、0.2 mg/L）处轮
叶狐尾藻叶片中必需金属元素的含量大小顺序均为
Ca>K>Na>Fe>Al>Mg>Mn>Cu>Zn>Mo。从表 2可知不
同砷培养浓度轮叶狐尾藻叶片中必需金属元素含量
并不随砷培养液浓度增大而增大，而是先增后降近
趋于稳定在一个值域。这表明加入低—高砷培养浓度
后轮叶狐尾藻对必需金属元素吸收量受到了先促进
后抑制影响。
2.3 轮叶狐尾藻叶片中生理指标含量
在培养第 6 天时，轮叶狐尾藻叶片 POD、SOD、
36
第 1期
蛋白质、叶绿素含量见表 2和图 2~5。培养第 6天，
POD活性随砷培养浓度的增加缓慢先减小后增大，在
0.05 mg/L砷培养浓度受到最大的抑制其值达最小值
为（660±60.0）mg/kg，在 0.1 mg/L砷培养浓度达到最
大值（1 160±124）mg/kg，0.1 mg/L砷培养浓度后 POD
基本趋于稳定，含量变化甚少。轮叶狐尾藻叶片 SOD
的活性变化趋势先增加后有所减少并趋于稳定，其含
量随不同浓度的砷培养液变化微小。轮叶狐尾藻叶片
蛋白质含量在 0~0.1 mg/L 5个系列的砷培养浓度基
本没有变化，保持在 0.40%左右，但是在 0.2 mg/L砷
浓度培养液下异常增大达 0.66%。轮叶狐尾藻叶片叶
绿素含量呈先增后降的趋势，最大值在 0.05 mg/L砷
培养液中达 252 mg/L，最低值落在最高浓度的砷培养
中为 151 mg/L，其原因可能在于在高砷浓度下轮叶
狐尾藻生长受到抑制，甚至面临死亡，因此叶绿素含
量较低。
2.4 轮叶狐尾藻叶片中生化指标与必需重金属元素
的相关性分析
轮叶狐尾藻叶片中生化指标与必需重金属元素
的相关性结果见表 3。加入砷培养液后，POD的活性
受到了先抑制后促进影响可能由于轮叶狐尾藻叶片
中金属元素发生了变化而引起，如表 3所示。POD活
性与各种金属存在一定的相关性，其中与 Mo元素呈
显著的正相关（0
表 1 培养第 6天不同砷浓度培养液下轮叶狐尾草叶片中各种必需金属元素的含量
Table 1 The content of necessary metal elements on the sixth day （mg/kg）
砷浓度/mg·L-1 Cu Fe Zn Ca Mg Mn Mo K Na Al
0 56.3±11.0 43 933±177 1 73.8±4.80 94 540±553 5 1 560±47.8 428±247 1.86±0.13 14 991±193 3 333±421 1 790±390
0.005 67.7±0.38 6 472±369 1 63.5±4.65 111 782±479 2 1 685±15.8 498±15.7 1.96±0.01 18 167±249 4 504±76.9 750±205
0.015 110±12.1 896±842 6.79±2.09 135 634±951 3 1 764±113 465±81.7 1.94±0.09 16 382±97.9 3 549±329 2 219±654
0.05 66.6±0.24 3 447±361 45.2±4.85 111 036±90 06 1 880±89.73 437±109 1.4±0.42 15 218±307 4 266±315 2 239±26.0
0.1 84.8±2.89 3 138±253 50.1±2.79 123 196±102 21 1 797±68.6 562±182 2.48±0.42 17 772±208 4 404±2.91 2 042±80.5
0.2 73.5±5.78 3 525±976 54.3±2.88 129 891±4904 1 873±60.7 91.3±41.2 1.57±0.49 15 687±749 5 201±487 1 981±11.6
表 2 轮叶狐尾藻培养第 6天各生化指标在不同砷培养浓度
的含量
Table 2 The content of biochemical indicators on the sixth day
砷浓度
/mg·L-1
POD
/U·g-1·min-1
SOD
/U·g-1FW
蛋白质
/%
叶绿素
/mg·L-1
0 900±0.00 275±7.76 0.40±0.07 215±14.9
0.005 820±34.6 317±3.32 0.35±0.05 212±47.6
0.015 860±69.3 278±5.95 0.40±0.07 228±13.6
0.05 660±60.0 257±4.32 0.42±0.08 252±20.8
0.1 1 160±124 292±10.4 0.41±0.06 195±14.7
0.2 1 140±158 292±2.34 0.66±0.07 151±21.8
毛敬英，等 狐尾藻体内金属元素与生化指标相关性 37
第 38卷
CuZn-SOD3 种。蓝藻中极大螺旋钝顶螺旋藻和盐
泽螺旋藻中含 Fe-SOD，绿藻中不含 CuZn-SOD 而
含 Fe-SOD 和 Mn-SOD，轮藻中含 Fe-SOD、Mn-
SOD 和 CuZn-SOD 3 种类型 [5]，因此 Fe、Mn、Cu、Zn
的含量直接影响着 SOD的活性，表 3中 Fe、Mn、Cu、
Zn的含量与 SOD活性都存在一定的相关性；除了这
几种金属元素的影响外，K 与 SOD 活性极显著相
关（P=0.005<0.01）。叶狐尾藻叶片蛋白质含量与必
需金属元素有一定的相关性但相关性均不显著。叶
绿素含量与光合作用有着密切关系，叶绿素含量的高
低直接影响植物光合作用的能力。叶绿素含量的大小
与金属元素 Zn、Cu、Mn含量有着紧密的联系[6]。从
表 3可看出叶绿素的含量与这几种金属元素相关并
不显著。
表 3 生化指标与必需金属元素的相关性
Table 3 Correlation between necessary metal elements and biochemical indicators
指标 As Ca Mg K Na Mn Fe Al Cu Zn Mo
POD
r值 0.206 0.38 0.089 0.402 0.296 0.386 -0.243 -0.074 0.269 -0.03 0.584
P值 0.261 0.112 0.391 0.097 0.175 0.108 0.223 0.41 0.199 0.463 0.023
SOD
r值 -0.289 0.041 -0.262 0.703 0.383 0.268 0.368 -0.493 -0.126 0.454 0.365
P值 0.181 0.449 0.206 0.005 0.11 0.2 0.12 0.052 0.348 0.069 0.122
蛋白质
r值 0.259 0.193 0.229 -0.332 0.462 0.367 -0.382 -0.069 -0.214 0.129 -0.156
P值 0.208 0.274 0.237 0.146 0.065 0.121 0.11 0.416 0.252 0.345 0.314
叶绿素
r值 -0.21 -0.4 -0.258 0.096 -0.474 -0.394 0.349 0.009 -0.099 0.026 -0.116
P值 0.256 0.099 0.21 0.384 0.06 0.103 0.133 0.488 0.379 0.468 0.36
3 结论
（1）轮叶狐尾藻对砷的吸收量与砷培养浓度不呈
线性关系，轮叶狐尾藻中砷的含量先减少后增大再减
少。在 0.005 mg/L处狐尾藻叶片中砷的含量小于对照
组，说明在此浓度轮叶狐尾藻对砷的吸收受到抑制，
而在 0.1 mg/L处轮叶狐尾藻对砷的吸收作用较好，达
到最大值（38.6±13.3）mg/kg，在 0.2 mg/L处轮叶狐尾
藻对砷的吸收再次受到抑制。
（2）不同砷培养浓度下轮叶狐尾藻中的必需金属
元素分布特征不同。不同砷培养浓度下轮叶狐尾藻叶
片中砷的含量差异显著性虽然不明显，但由于砷与植
物体内的必需金属元素存在一定的相关性，同时必需
金属元素之间也存在一定的相关性，因此轮叶狐尾藻
中少量砷的变化会引起轮叶狐尾藻中的必需金属元
素含量的变化。
（3）轮叶狐尾藻中的各种生化指标 POD 活性、
SOD活性、蛋白质含量、叶绿素含量与金属元素存在
一定相关性，因此轮叶狐尾藻中的必需金属元素的变
化可能是引起了生化指标变化的重要因素。
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注：当 0<|r|<1时存在相关，r>0时称为正相关，r<0称为负相关；P<0.05表示相关显著，P<0.01表示相关极显著性。
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