全 文 ：·园林花卉·植物 北方园艺２０１１（２４）：８４～８６
第一作者简介：朱广慧（１９６９－），女，硕士，副教授，现主要从事植物
与植物生理教学与研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｇｈｕｉ２００２＠１６３．ｃｏｍ。
基金项目：江苏省林业三项工程资助项目（ｌｙｓｘ（２００９）１６）；江苏省
高校高级访问学者资助项目（２００８）；江苏省大学生创新训练计划
资助项目（２００９）。
收稿日期：２０１１－０９－２８
镉、铜胁迫对路易斯安娜鸢尾生理生化的影响
朱 广 慧，唐 　 蓉，高 　 莉，倪 红 莲
（苏州农业职业技术学院 园艺与园林系，江苏 苏州２１５００８）
　　摘　要：通过溶液培养的方法，研究了Ｃｄ、Ｃｕ胁迫对路易斯安娜鸢尾幼苗生长及生理生化的
影响。结果表明：Ｃｄ、Ｃｕ胁迫下，路易斯安娜鸢尾幼苗生长缓慢，地上、地下干重下降，叶片中的
叶绿素含量均随胁迫浓度的增加而降低；植株叶片的丙二醛和游离脯氨酸含量、超氧化物岐化酶
活性均随处理浓度、处理时间的延长而增加。
关键词：Ｃｄ、Ｃｕ胁迫；生理效应；路易斯安娜鸢尾
中图分类号：Ｓ　６８２．２＋９　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－０００９（２０１１）２４－００８４－０３
　　随着电子、电镀、印染、制革、矿产品开采与加工等
与金属有关工业的发展，土壤和水体中的重金属污染
已成为重要的环境问题，直接或间接地威胁着人类健
康。在水资源愈来愈紧缺的形势下，水污染的控制和
治理已引起社会各界人士的巨大关注。最近，北京、上
海、苏州、杭州、昆明等大城市已启动重建和修复水体
生态环境工程，并且取得了一定的成效。试验证明，在
治理湖水、净化水质、恢复水体生态环境中，水生植物
扮演着重要角色。
路易斯安娜鸢尾（Ｉｒｉｓ　ｈｅｘａｇｏｎａ）为鸢尾科鸢尾属
的挺水类植物，原产美国路易斯安娜州。经苏州农业
职业技术学院多年引种、驯化、栽培试验证明，该种植
物具有适应性广、抗性强、生物量大、栽培管理粗放等
特性，在长江流域地区，叶片冬季保持翠绿，初夏开花，
花色丰富，色彩鲜艳，已成为一类兼具景观功能和生态
功能于一体的优良生态园林植物。
已有研究表明，黄菖蒲、鸢尾（Ｉｒｉｓ　ｔｅｃｔｏｒｕｍ）、马蔺
（Ｉｒｉｓ　ｌａｃｔｅａｌ　ｖａｒ．ｃｈｉｎｅｓｉｓ）和喜盐鸢尾（Ｉｒｉｓ　ｈａｌｏｐｈｉｌａ）
对重金属Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ具有耐受和富集能力，具备植物
修复潜力［１－２］。关于路易斯安娜鸢尾对重金属的耐性
尚未见报道。现以路易斯安娜鸢尾为试材，研究Ｃｄ、
Ｃｕ胁迫对其几项生理生化指标的影响，以便深入了解
路易斯安娜鸢尾的品种特性及抗性机理，为路易斯安
娜鸢尾在生产上的推广和应用提供理论依据。
１　材料与方法
１．１　试验材料
选取苏州农业职业技术学院园艺中心经组培练苗
生长１个月、长势、株高一致的路易斯安娜鸢尾幼苗作
为供试材料。
１．２　试验方法　
把幼苗取来后，在培养箱中进行溶液培养，预培养
２周后，添加不同重金属浓度的处理液。以 Ｈｏａｇｌａｎｄ
营养液为对照（ＣＫ）、镉胁迫浓度为低镉５０μＭ（处理
１）、高镉１００μＭ（处理２）、铜胁迫浓度为低铜２５μＭ
（处理３）、高铜５０μＭ（处理４）。试剂金属铜以ＣｕＳＯ４
的形式，金属镉以ＣｄＣｌ２的形式。３次重复，每重复１０
株植物，每４ｄ换１次处理液。定期观察记录路易斯
安娜鸢尾生长情况、测定其生理指标。
１．３　项目测定
１．３．１　形态指标的测定　用直尺分别测量各处理植
物株高、计算其株高增长率；处理１５ｄ后取样，分别测
定其地上部分和地下部分的鲜重与干重。
１．３．２　生理指标的测定　叶绿素含量、丙二醛含量、
脯氨酸含量含量测定参照李合生等［３］的方法。ＳＯＤ活
性测定采用ＮＢＴ光还原法［４］的方法，并加以改进。用
岛津ＵＶ分光光度计在５６０ｎｍ下测定光密度，以抑制
光还原５０％的酶作为１个酶活力单位（Ｕ）。
１．４　数据分析
数据处理采用Ｅｘｃｅｌ软件处理。
２　结果与分析
２．１　Ｃｄ、Ｃｕ处理对路易斯安娜鸢尾幼苗生长的影响
由表１可知，Ｃｄ、Ｃｕ处理对路易斯安娜鸢尾幼苗
生长有明显的抑制作用，延缓株高的增加。处理１５ｄ
后，植株地上部、根系干重均随着Ｃｄ、Ｃｕ处理浓度的
增加而显著下降。
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北方园艺２０１１（２４）：８４～８６ 植物·园林花卉·
　　表１ 不同浓度Ｃｄ、Ｃｕ处理１５ｄ
对路易斯安娜鸢尾生长的影响
　　Ｔａｂｌｅ　１ Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｃｄ　ａｎｄ　Ｃｕ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ｏｎ　ｔｈｅ　Ｉｒｉｓ　ｈｅｘａｇｏｎａ　ｇｒｏｗｔｈ　ｆｏｒ　１５ｄａｙｓ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
株高增长率
Ｐｌａｎｔ　ｇｒｏｗｔｈ　ｒａｔｅ
／％
地上部干重
Ｓｈｏｏｔ　ｄｒｙ　ｗｅｉｇｈｔ
／ｇ·株－１
地下部干重
Ｒｏｏｔ　ｄｒｙ　ｗｅｉｇｈｔ
／ｇ·株－１
ＣＫ　 ２２．６７±０．６９ａ １．１７±０．０３ａ ０．６４±０．０２ａ
１　 １７．８７±０．３５ｂ １．０８±０．０６ｂ ０．５６±０．０１ｂ
２　 １２．６７±０．４５ｂ ０．８１±０．０２ｂ ０．４７±０．０１ｂ
３　 １９．５±０．４４ｂ １．０５±０．０２ｂ ０．５７±０．０３ｂ
４　 １４．５±０．７９ｂ ０．９４±０．０４ｂ ０．４０±０．０５ｂ
　　注：不同字母表示（Ｐ＜０．０５）差异显著水平（平均值±标准误差）。
Ｎｏｔｅ：Ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌｅｔｔｅｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒａｎｋ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｓｈｏｗ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ａｔ
Ｐ＜０．０５（ｍｅａｎｓ±ＳＤ）．
２．２　Ｃｄ、Ｃｕ胁迫对路易斯安娜鸢尾叶绿素含量影响
由图１可知，２种重金属离子胁迫处理后均引起
路易斯安娜鸢尾叶片内叶绿素含量的变化，随着Ｃｄ、
Ｃｕ处理浓度的增大，植物叶片叶绿素含量都呈下降的
趋势，其中经Ｃｄ处理的叶片叶绿素含量低于Ｃｕ处理
下的水平。表明路易斯安娜鸢尾对铜的耐受性高
于镉。
图１　Ｃｕ和Ｃｄ胁迫对路易斯安娜鸢尾叶绿素含量的影响
Ｆｉｇ．１　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌ　ｃｏｎｔｅｎｔ
ｉｎ　Ｉｒｉｓ　ｈｅｘａｇｏｎａｌｅａｖｅｓ　ｕｎｄｅｒ　Ｃｕ　ａｎｄ　Ｃｄ　ｓｔｒｅｓｓ
２．３　Ｃｄ、Ｃｕ胁迫对路易斯安娜鸢尾丙二醛含量影响
丙二醛（ＭＤＡ）是膜脂过氧化作用的产物，其含量
变化通常作为植物逆境下膜脂过氧化反应的参数。由
图２可知，随着处理浓度的增加和处理时间的延长，植
物叶片中 ＭＤＡ含量与对照相比都有不同程度的增
加，其中处理２增加幅度最大。说明在高镉胁迫下，植
物受伤害程度最大。
２．４　Ｃｄ、Ｃｕ胁迫对路易斯安娜鸢尾脯氨酸含量影响
一般情况下，植物体内的游离脯氨酸（Ｐｒｏ）含量较
低，当植物受到环境胁迫时，植物体内的游离脯氨酸含
量增加，来减轻植物受到的环境伤害，因此植物体内脯
氨酸含量可反应植物抗性能力的大小。由图３可知，
路易斯安娜鸢尾叶片Ｐｒｏ含量随Ｃｄ、Ｃｕ胁迫处理浓度
的增加也在逐渐增加，并随时间延长而增加，说明植物
图２　Ｃｕ和Ｃｄ胁迫对路易斯安娜鸢尾 ＭＤＡ的影响
Ｆｉｇ．２　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ＭＤＡ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　Ｉｒｉｓ　ｈｅｘａｇｏｎａ
ｕｎｄｅｒ　Ｃｕ　ａｎｄ　Ｃｄ　ｓｔｒｅｓｓ
图３　Ｃｕ和Ｃｄ胁迫对路易斯安娜鸢尾Ｐｒｏ含量的影响
Ｆｉｇ．３　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　Ｐｒｏ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｎ　Ｉｒｉｓ　ｈｅｘａｇｏｎａ
ｕｎｄｅｒ　Ｃｕ　ａｎｄ　Ｃｄ　ｓｔｒｅｓｓ
对Ｃｄ、Ｃｕ胁迫有一定程度的忍耐能力。
２．５　Ｃｄ、Ｃｕ胁迫对路易斯安娜鸢尾ＳＯＤ活性影响
植物对逆境抵抗能力与体内的超氧化物歧化酶
（ＳＯＤ）活性水平有一定关系。由图４可知，经不同浓
度Ｃｄ、Ｃｕ胁迫处理５、１０、１５ｄ后分别测定路易斯安娜
鸢尾叶片ＳＯＤ活性，均比对照高且呈上升趋势，并且
随着胁迫时间的延长，其含量也显著上升。
图４　Ｃｕ和Ｃｄ胁迫对路易斯安娜鸢尾叶片ＳＯＤ活性的影响
Ｆｉｇ．４　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ＳＯＤ　ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　ｉｎ　Ｉｒｉｓ　ｈｅｘａｇｏｎａｌｅａｖｅｓ
ｕｎｄｅｒ　Ｃｕ　ａｎｄ　Ｃｄ　ｓｔｒｅｓｓ
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·园林花卉·植物 北方园艺２０１１（２４）：８４～８６
３　讨论与结论
重金属Ｃｄ是一种重要的环境污染物，对植物的生
长发育具有明显的毒害作用，Ｃｕ虽然是植物必需的微
量元素，但过量的Ｃｕ也会对植物造成伤害［５］。
叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，叶绿素
含量的高低能够反映光合作用水平的强弱［６］。
Ｓｏｍａｓｈｅｋａｒａｉｓｈ　Ｂ　Ｖ等［７］指出重金属离子抑制叶绿素
生物合成途径的几种酶的活性，从而阻碍了叶绿素的
合成。该试验研究表明，经不同浓度Ｃｄ、Ｃｕ胁迫下，
路易斯安娜鸢尾幼苗产生明显的毒害作用，主要表现
在降低植株地上、地下部干重、延缓植株生长、降低叶
绿素含量和光合作用能力。Ｃｄ、Ｃｕ胁迫程度越高，鸢
尾叶片叶绿素下降程度越大。这与试验中观测到的植
株叶片黄化程度一致。ＭＤＡ是膜脂过氧化反应的产
物，当植物遭受逆境胁迫时，其含量会大大提高［８］。该
试验中，无论是重金属Ｃｄ还是Ｃｕ，浓度越大，植物叶
片 ＭＤＡ值越大，表明植物受到了氧化胁迫。胁迫浓
度越大，膜脂过氧化程度越严重。Ｐｒｏ亲水性极强，能
稳定原生质胶体及组织内的细胞代谢过程，有防止细
胞脱水的作用，当植物在逆境条件下，Ｐｒｏ的累积主要
起到渗透调节作用，提高植物的抗性。Ｓｈａｒｍａ等［９］指
出，脯氨酸可以螯合Ｃｄ，形成无毒害的Ｃｄ－Ｐｒｏ复合体
来减轻Ｃｄ对植物的伤害。Ｂａｃｋｏｒ等［１０］指出，Ｐｒｏ的累
积与苔藓的耐Ｃｕ性呈正相关，说明Ｐｒｏ的累积在植物
耐重金属胁迫中起到一定的作用。该试验结果表明，
随着处理浓度的增加及处理时间的延长，游离Ｐｒｏ含
量增加，并且在较高浓度处理时增幅较大，说明游离
Ｐｒｏ产生对提高植物对重金属抗性能力有一定的
作用。
已有研究表明，植物是通过提高抗氧化酶活性来
适应逆境的，其中ＳＯＤ是逆境下植物清除体内活性氧
和其它氧化物自由基的关键酶之一，ＳＯＤ能将Ｏ·２ 歧
化成Ｈ２Ｏ２和Ｏ２［１１－１２］，其活性的提高意味着抗氧化保
护能力的增强。该研究发现在Ｃｄ、Ｃｕ胁迫处理下，
ＳＯＤ活性上升，可能是对逆境伤害的适应性反应，一定
程度上缓解了Ｃｄ、Ｃｕ对植物的毒害。
综上所述，Ｃｄ、Ｃｕ胁迫下，路易斯安娜鸢尾幼苗生
长受到影响，叶片中的叶绿素含量均随胁迫浓度的增
加而降低。植株叶片的丙二醛和游离脯氨酸含量、超
氧化物歧化酶活性均随处理浓度、处理时间的延长而
增加，表明植物体内可通过抗氧化酶系统和Ｐｒｏ等来
有效缓解伤害，增加耐重金属胁迫能力。至于路易斯
安娜鸢尾对重金属的吸收及富集能力还有待于在今后
的研究中继续探索和发现。
参考文献
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ｔｏｌｅｒａｎｔ　Ｅｌｓｈｏｌｔｚｉａ　ｈａｉｃｈｏｗｅｎｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｍｅｌｉｎａ　ｃｏｍｍｕｎｉｓ　ｆｒｏｍ　Ｃｈｉｎａ［Ｊ］．
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｓｏｉｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｐｌａｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ，２００１，３２（５２６）：
８９５－９０５．
Ｔｈｅ　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｃｄ　ａｎｄ　Ｃｕ　Ｓｔｒｅｓｓ　ｏｎ　Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｉｒｉｓ　ｈｅｘａｇｏｎａ
ＺＨＵ　Ｇｕａｎｇ－ｈｕｉ，ＴＡＮＧ　Ｒｏｎｇ，ＧＡＯ　Ｌｉ，ＮＩ　Ｈｏｎｇ－ｌｉａｎ
（Ｓｕｚｈｏｕ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｓｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ　２１５００８）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｒｉｓ　ｈｅｘａｇｏｎａ　ｗｅｒｅ　ｇｒｏｗｎ　ｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃａｌｙ　ｔｏ　ｅｘａｍｉｎｅ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｆｅｃｔｓ　ｕｎｄｅｒ　Ｃｄ　ａｎｄ　Ｃｕ　ｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ａｓ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　Ｃｄ　ａｎｄ　Ｃｕ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｐｌａｎｔ　ｇｒｏｗｔｈ　ｗａｓ　ｐｕｔ　ｏｆ，ｔｈｅ　ｄｒｙ　ｗｅｉｇｈｔ　ｏｆ　ｓｈｏｏｔ
ａｎｄ　ｒｏｏｔ　ｄｅｓｃｅｎｔ，ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌ　ｄｅｃｒｅａｓｅ，ＭＤＡ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅ，ＳＯＤ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｖｅｒ
ｔｉｍｅ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｄ，Ｃｕ　ｓｔｒｅｓｓ；ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｆｅｃｔｓ；Ｉｒｉｓ　ｈｅｘａｇｏｎａ
６８