全 文 ：摘 要：以不同浓度 Mn2+、Cd2+单一及其复合胁迫处理 7 d的伊乐藻为实验材料，研究了 Mn2+、Cd2+单一及其复合处理对伊乐藻叶片
叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2）、超氧阴离子（O-2·）含量以及抗氧化酶[超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶
（POD）和过氧化氢酶（CAT）]活性的影响。结果表明，低浓度的 Mn2+（≤1 mg·L-1）能够促进叶绿素和可溶性蛋白的合成，刺激 MDA、
H2O2、O-2·的生成，抗氧化酶活性也逐步上升；高浓度时，叶绿素和可溶性蛋白含量开始减少，MDA、H2O2、O-2·含量仍继续上升，伊乐
藻叶片内酶活性机制受到不同程度的抑制，SOD继续上升，POD、CAT开始下降。Cd2+胁迫下，叶绿素和可溶性蛋白的含量随着浓度
的增加而降低，呈明显的剂量-效应关系，MDA、H2O2、O-2·含量均显著增加，抗氧化酶活性均随着 Cd2+浓度呈先上升后下降的趋势，
Cd2+浓度 0.01 mg·L-1时 CAT活性达到最大，1 mg·L-1时 SOD、POD活性达到最大。Cd2+对植物生理生化的影响较 Mn2+大，伊乐藻对
Cd2+污染的抵御能力较差。高浓度重金属胁迫时，SOD起主要的保护作用，POD和 CAT的保护作用相对降低。Mn2+和 Cd2+复合胁迫
较单一胁迫对伊乐藻的影响大，Mn2+含量较高时表现为协同作用。
关键词：Mn2+；Cd2+；复合胁迫；伊乐藻；生长；生理生化
中图分类号：X171.5 文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2014）06-1112-06 doi:10.11654/jaes.2014.06.009
Mn、Cd单一及其复合胁迫对伊乐藻生长
及生理生化的影响
龙 瑞，张 明，张光生，成小英 *
（江南大学环境与土木工程学院，江苏 无锡 214122）
Effects of Mn and Cd and Their Combination on Growth and Physiological and Biochemical Characteristics of
Elodea nutttallii
LONG Rui, ZHANG Ming, ZHANG Guang-sheng, CHENG Xiao-ying*
（School of Environmental and Civil Engineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, China）
Abstract：Elodea nutttallii, an aquatic plant, has showed potential for ecological restoration of polluted water. Here, we examined chloro－
phyll, soluble protein, malondialdehyde（MDA）, hydrogen peroxide（H2O2）, and superoxide anion（O-2·）contents, and superoxide dismutase
（SOD）, peroxidase（POD）and catalase（CAT））activities in Elodea nutttallii under different Mn2+ and Cd2+ stresses for 7 days. Low concen－
trations of Mn2+ promoted contents of chlorophyll, soluble protein, MDA, H2O2 and O -2·, and stimulated activities of antioxidant enzymes.
Under high concentrations of Mn2+, the chlorophyll and soluble protein contents and POD and CAT activities decreased, while MDA, H2O2
and O-2·contents and SOD activity increased. Under Cd2+ stresses, the chlorophyll and soluble protein contents decreased, showing a dose-
response relationship; whereas MDA, H2O2 and O-2·significantly increased the activities of antioxidant enzymes at low Cd2+ stresses but de－
creased at high Cd2+ concentrations. The CAT activity was greatest at 0.01 mg Cd·L-1, while the activities of SOD and POD were highest at 1
mg Cd·L-1. Compared with POD and CAT, SOD played greater protection under high concentrations of heavy metals. The combined effects
of Mn2+ and Cd2+ on the plant were greater than their single. The synergy effects of Mn2+ and Cd2+ were observed under the high Mn2+ concen－
trations. In conclusion, Cd has greater stresses than Mn2+ on the physiological and biochemical characteristics of the plant. Elodea nutttallii
shows poorer resistance to Cd2+ than Mn2+ stresses.
Keywords：Mn2+; Cd2+; combined stress; Elodea nutttallii; growth; physiological and biochemical characteristics
收稿日期：2013－10－15
基金项目：国家科技重大专项（20122X07101-013-04）
作者简介：龙 瑞（1989—），女，硕士研究生，主要研究方向为湖泊生态。E-mail：longrui8964@163.com
*通信作者：成小英 E-mail：chengxiaoysytu@163.com
2014，33（6）:1112-1117 2014年 6月农 业 环 境 科 学 学 报
Journal of Agro-Environment Science
第 32卷第 1期2014年 6月
伊乐藻原产于美洲，于 20世纪 80年代从日本琵
琶湖引入中国。伊乐藻为一年生高等沉水植物，冬春
至初夏生长，夏季生长停滞或部分死亡，但在人工栽
培条件下一年四季都能正常生长[1]。伊乐藻耐污性强、
适应性高、繁殖快、生长期长、较耐寒，因而伊乐藻在
水体生态修复中越来越受到关注。段德龙等[2]对伊乐
藻与狐尾藻、苦草和金鱼藻的竞争力强弱进行了研
究，结果表明，伊乐藻较强的耐寒能力使它在时空竞
争中更早地显示出优势。
Mn是植物生长和发育的必需微量元素，能直接
参与植物光合作用中电子传递系统的氧化还原过程，
对叶绿素维持正常的膜结构具有重要作用[3-4]。适量的
Mn能加强植物中氧化酶吸收氧的能力，但浓度过高
也会表现毒害作用[5]，抑制植物生长，扰乱营养元素的
平衡，可诱导产生大量的活性氧，导致植物体内代谢
失调。徐小颖等[6]研究发现，Mn2+对植物的毒害是通过
对植物体内生理生化和细胞结构造成整体伤害，导致
植物体内活性氧清除系统被破坏，活性氧大量积累，
使植物的生理代谢紊乱并最终衰老和死亡。
Cd污染在全球范围内普遍存在。Cd对人体、动
物和植物都是非必需的，不参与生物有机体的任何结
构组成和代谢活动，而且具有极强的毒性。1955年，
发生在日本富山县的“骨痛病”就是由于过量摄入 Cd
而引发的。2013年 2月，湖南“万吨镉超标大米”事件
也引起了社会的广泛关注。大量研究表明，Cd对植物
生长有毒害作用，Cd毒害首先胁迫植物体内的抗氧
化系统，导致氧化还原失衡，活性氧大量积累，从而造
成植物细胞受损甚至死亡[7]。
自然状态下，Mn、Cd主要以水溶态、可交换态与
碳酸盐结合态存在，这种形态分布特征决定了 Mn、
Cd有较大的释放潜力，生物可利用性较大，具有较大
的潜在危害[8]，且污染多呈复合型，故研究 Mn、Cd单
一及其复合胁迫具有一定的理论价值和实践意义。目
前，关于 Cd对水生植物的研究较多，但对单一 Mn胁
迫及 Mn、Cd复合胁迫对高等水生植物的毒害影响的
研究资料较少。同时，有关伊乐藻生理生态及对富营
养化水体的修复功能方面的报道较多，但有关重金属
对伊乐藻毒害的研究少有报道。鉴于此，本研究以伊
乐藻为研究对象，对不同浓度的 Mn、Cd单一及其复
合胁迫下伊乐藻的生理生化指标进行初步研究，以期
为评价伊乐藻的水环境修复功能提供基础信息，以便
于在水生态修复工程中更加科学合理地利用这一物
种资源。
1 材料与方法
1.1 材料与处理
伊乐藻采自湖北荆州，后移植于江南大学玻璃温室
水生植物培育池中培育。2013年 1月，选取生长旺盛、
长势和大小一致（长度为 15 cm左右）的植株作为实验
材料，将实验植株先种在实验室铺好洁净石英砂的 60
cm×55 cm×41 cm 的透明塑料箱中，用 1/10 浓度的
Hoaglands营养液驯化 10 d后，称取相同质量（约 20
g）的伊乐藻，分别栽入 3 L玻璃烧杯中，烧杯底部预先
铺好等量的洁净石英砂，试验水体积为 3 L。试验共分
为 13组：对照组（CK）用 1/10 Hoaglands营养液培养，
其余 12组用含有不同浓度的 Mn2+或/和 Cd2+的 1/10
Hoaglands营养液培养（表 1），每组设 3个重复。Mn2+用
MnSO4·H2O配制，Cd2+用 CdSO4配制，重金属浓度取值
范围的选择参考相关文献[6，9-11]，同时结合预试验结果，
以对植物有一定胁迫效应为宜。持续培养 7 d后，每天
用 0.1 mol·L-1 NaOH或 0.1 mol·L-1 HCl调节营养液 pH
至 7.5左右，在第 8 d取材，用蒸馏水洗净，吸干，测定
叶绿素、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）、过氧化氢（H2O2）、
超氧阴离子（O-2·）的含量和超氧化物歧化酶（SOD）、过
氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性。
1.2 测定方法
叶绿素含量采用二甲亚砜法测定[12]；可溶性蛋白
含量采用 Bradford[13]的考马斯亮蓝 G-250法测定；丙
二醛含量采用硫代巴比妥酸法（TBA法）[14]测定。H2O2、
O-2·含量和 SOD、POD、CAT活性采用购自上海颖心实
验室设备有限公司的植物 Elisa检测试剂盒测定。
1.3 数据分析
所有数据均为 3 次独立实验的平均值±标准差
（Mean±SD），并用 SPSS 17.0进行方差分析，经分析有
效的数据（P＜0.05）进行 LSD多重分析比较。
2 结果与分析
2.1 Mn2+、Cd2+单一及其复合胁迫对伊乐藻叶绿素、可
溶性蛋白含量的影响
由图 1可看出，低浓度（≤1 mg·L-1）单一 Mn2+胁
表 1 Mn、Cd及其复合胁迫的浓度设计（mg·L-1）
Table 1 Concentrations of Mn and Cd used in the experiment
重金属 处理 1 处理 2 处理 3 处理 4
Mn 0.1 1 10 20
Cd 0.001 0.01 1 10
Mn+Cd 0.1+0.001 1+0.01 10+1 20+10
龙 瑞，等：Mn、Cd单一及其复合胁迫对伊乐藻生长及生理生化的影响 1113
农业环境科学学报 第 33卷第 6期
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
重金属处理组
0 1 2 3 4
i
f
j
hhh
d
ffg
d
a
c
e
b
g
图 1 Mn2+、Cd2+单一及其复合胁迫对伊乐藻叶片叶绿素、
可溶性蛋白含量的影响
Figure 1 Effects of Mn2+ and Cd2+ and their combination on contents
of chlorophyll and soluble protein in leaves of Elodea nutttallii
不同字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）
Different letters mean significant difference among different
treatments（P<0.05）
迫下，叶绿素和可溶性蛋白含量显著上升（P<0.05）。
而在高浓度 Mn2+（逸10 mg·L-1）胁迫下，叶绿素和可溶
性蛋白含量显著下降（P<0.05），当 Mn2+浓度为 20 mg·
L-1时，下降至最低点。单一 Cd2+胁迫下，随着 Cd2+浓度
的增加，叶绿素和可溶性蛋白含量呈下降趋势。结果
表明，与 CK相比，各个 Cd2+处理水平可明显降低伊
乐藻叶片叶绿素和可溶性蛋白含量。
复合胁迫下，低浓度处理（0.1 mg·L-1 Mn2++0.001
mg·L-1 Cd2+和 1 mg·L-1 Mn2++0.01 mg·L-1 Cd2+）时，叶绿
素含量低于相应的Mn2+单一处理，但高于相应的 Cd2+
单一处理，表明少量 Mn2+一定程度上缓解了 Cd2+对伊
乐藻的毒害作用。高浓度处理时，均低于相应的单一处
理，表明高浓度的 Mn2+和 Cd2+复合处理表现出协同作
用。可溶性蛋白含量随着复合强度的增强而降低，呈明
显的剂量-效应关系，降幅均高于相应的单一处理，表
明 Mn2+和 Cd2+复合处理表现出协同作用。
2.2 Mn2 +、Cd2 +单一及其复合胁迫对伊乐藻 MDA、
H2O2、O-2·含量和 SOD、POD、CAT活性的影响
如表 2所示，低浓度（<1 mg·L-1）单一 Mn2+的胁迫
下，MDA含量有所上升但不明显，而 H2O2、O-2·含量均
急剧上升，随着Mn2+胁迫浓度的上升，三者含量均显著
上升，20 mg·L-1浓度时达到最大值。SOD活性变化随处
理浓度的升高总体呈上升趋势，20 mg·L-1浓度时，达到
最大值，增幅为 123%。POD、CAT活性则随着处理浓度
的升高呈先上升后下降的趋势，10 mg·L-1时达到最大
值，在 20 mg·L-1浓度时两种酶活性有所下降但仍高于
CK值。单一 Cd2+胁迫下，MDA、H2O2、O-2·含量均迅速
上升，10 mg·L-1时，增幅分别为 175%、169%、153%。
SOD、POD、CAT活性的变化在整个浓度梯度中均表
现为先上升后下降。SOD、POD活性在 1 mg·L-1达到
最大，增幅分别为 119%和 86%，在 10 mg·L-1时活性
有所下降但仍高于 CK。CAT活性在 0.01 mg·L-1时达
到峰值，增幅为 65%，10 mg·L-1时活性仅为 CK 的
89%。这与周红卫等[15]及马剑敏等[16]的研究结果不完
全一致，可能与植物种类和培养时间有关。
Mn2+和 Cd2+复合胁迫时，MDA、H2O2、O -2·含量变
化趋势和单一胁迫时相似，随复合处理浓度的增加而
上升，MDA含量在高浓度处理（>0.01 mg·L-1 Cd2++1
mg·L-1 Mn2+）时，高于相应的单一处理；而 H2O2、O-2·含
量在各浓度处理下，均高于相应的单一处理。SOD、
POD、CAT活性均为先上升后下降，0.1 mg·L-1 Mn2++
0.001 mg·L-1 Cd2+时 SOD活性迅速上升，增幅为 99%，
而 POD、CAT的活性的增幅仅为 10%、25%；1 mg·L-1
Mn2++0.01 mg·L-1 Cd2+处理时三种酶活性均达到最大
值，20 mg·L-1 Mn2++10 mg·L-1 Cd2+时三种酶活性均显
著降低，SOD活性仍高于 CK，而 POD、CAT活性，与
CK相比降幅分别为 25%和 33%（表 2）。
3 讨论
叶绿素是植物光合作用的主要色素，其含量高低
和植物光合作用水平的强弱密切相关[17]。低浓度单一
Mn2+（0.1 mg·L-1和 1 mg·L-1）胁迫下，叶绿素含量显著
增加，可能是由于 Mn2+是叶绿体结构的必要组成成
分，低浓度 Mn2+能够促进叶绿素合成。但当处理浓度
升高时（逸10 mg·L-1），过量的 Mn2+能够抑制一些必需
元素的吸收，最终导致叶绿素合成的减少，光合作用
效率下降[18]。单一 Cd2+胁迫下，叶绿素含量随着 Cd浓
度的增加而下降，可能是 Cd胁迫致使叶片中 Fe含
量减少和 Cd自身对叶绿素新陈代谢的消极影响，导
致叶绿素的降解和生物合成受到抑制[19]。Mn2+、Cd2+复
合胁迫下，除 0.001 mg·L-1 Cd2++0.1 mg·L-1 Mn2+叶绿
素含量有所上升外，其余复合处理胁迫下，叶绿素含
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
重金属处理组
0 1 2 3 4
i
g
h
ggg
e fd bc ab
cdb
f
单一 Mn 单一 Cd Mn+Cd
1114
第 32卷第 1期2014年 6月
表 2 Mn2+、Cd2+单一及其复合胁迫对伊乐藻叶片 MDA、H2O2、O-2·含量和 SOD、POD、CAT活性的影响
Table 2 Effects of Mn2+ and Cd2+ and their combination on contents of MDA，H2O2，and O-2·and activities of SOD，POD，and CAT
in leaves of Elodea nutttallii
处理/mg·L-1 MDA/nmol·g-1 FW H2O2/ng·g-1 FW O-2·/ng·g-1 FW SOD/U·g-1 FW POD/U·g-1 FW CAT/U·g-1 FW
CK 13.28±0.83a
（100）
1.53±0.07a
（100）
1.17±0.02a
（100）
157.58±4.46a
（100）
1 545.91±42.11b
（100）
758.97±12.96c
（100）
Mn1
0.1
14.89±0.79a
（112）
1.84±0.05b
（120）
1.34±0.02b
（114）
181.57±7.67b
（115）
1 805.23±44.51d
（117）
842.24 ±13.56d
（111）
Mn2
1
17.96±0.60b
（135）
2.07±0.06c
（135）
1.43±0.03c
（122）
217.37±7.22c
（138）
1 959.17±56.70ef
（127）
981.46±16.47fg
（129）
Mn3
10
19.13±0.51bc
（144）
2.88±0.11f
（188）
1.73±0.01e
（148）
259.61±4.12d
（165）
2 870.11±63.92h
（186）
1 295.35±13.49h
（171）
Mn4
20
22.73±1.75de
（171）
3.32±0.05g
（217）
2.13±0.04g
（182）
351.15±8.19f
（223）
1 731.07±56.70cd
（112）
939.08±52.62ef
（124）
Cd1
0.001
21.02±1.01cd
（158）
2.23±0.08d
（146）
1.54±0.03d
（131）
205.95±4.10c
（131）
1 693.64±40.65c
（110）
976.90±13.42fg
（129）
Cd2
0.01
24.22±1.05e
（182）
2.91±0.09f
（190）
1.89±0.08f
（162）
307.77±6.46e
（195）
2 543.41±44.40g
（165）
1 248.79±52.41i
（165）
Cd3
1
31.21±1.25f
（235）
3.57±0.04h
（233）
2.48±0.04i
（212）
344.96±6.84f
（219）
2 880.42±46.80h
（186）
891.02±15.99de
（117）
Cd4
10
36.55±1.34g
（275）
4.12±0.10j
（269）
2.96±0.05k
（253）
266.37±5.89d
（169）
1 997.92±73.06f
（129）
678.52±47.43b
（89）
Mn1+Cd1
0.1+0.001
17.93±1.05b
（135）
2.46±0.12e
（161）
1.80±0.08e
（154）
312.93±8.31e
（199）
1 702.21±44.91c
（110）
947.43±36.87ef
（125）
Mn2+Cd2
1+0.01
22.80±0.79de
（172）
3.29±0.06g
（215）
2.28±0.09h
（195）
472.42±8.55g
（300）
3 188.35±42.87i
（206）
1 503.54±44.76j
（198）
Mn3+Cd3
10+1
38.56±0.79h
（290）
3.83±0.11i
（250）
2.83±0.05j
（242）
345.23±9.76f
（219）
1 900.16±45.03e
（123）
1 031.39±41.10g
（136）
Mn4+Cd4
20+10
43.55±2.17i
（328）
4.77±0.03k
（312）
3.33±0.04l
（284）
213.67±8.91c
（136）
1 152.97±55.54a
（75）
506.31±14.48a
（67）
注：表中数据为平均值±标准差（n=3），括号内为相对值；不同字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。
Note: Data in table are mean value ± standard deviation（n=3），data in bracket are the relative value. Different letters indicate significant difference be－
tween different treatments（P<0.05）.
量均显著下降，且降幅均随着复合强度的增加而增
加。换句话说，在低浓度复合胁迫下，Mn2+对 Cd2+的毒
害作用有一定的缓解，而在更高浓度复合胁迫下，
Mn2+和 Cd2+对植物的毒害体现为协同作用。
可溶性蛋白含量的高低体现植物生理活动的旺
盛程度[20]。单一 Mn2+胁迫下，低浓度的 Mn2+（0.1 mg·L-1
和 1 mg·L-1）可造成伊乐藻可溶性蛋白含量增加，而
后随着 Mn2+浓度的增加伊乐藻可溶性蛋白含量逐渐
降低。这可能由于 Mn2+是植物生长必需的微量元素，
低浓度 Mn2+能够参与植物体内代谢，促进蛋白质合
成，但更高浓度的 Mn2+则抑制了蛋白质的合成。而单
一Cd2+胁迫时，可溶性蛋白含量随着 Cd2+浓度的上升
而显著降低，说明 Cd2+对蛋白质的合成与代谢有严重
的破坏作用[15]。Mn2+、Cd2+复合胁迫下，随着重金属浓度
的增加伊乐藻可溶性蛋白含量减小，Mn2+和 Cd2+对植
物的毒害体现为协同作用。这可能是蛋白活性受到抑
制或蛋白质发生降解，也可能是蛋白质合成酶的失活
或 DNA转录翻译途径受阻，影响了蛋白质的合成[21]。
植物在逆境条件下会发生氧化胁迫，活性氧物质
如 O-2·和 H2O2等的产生及累积会损伤细胞进而影响
植物生长。SOD、POD和 CAT是植物抗氧化保护系统
中主要的酶，其中 SOD的主要作用是将 O-2·歧化成
H2O2，再由 CAT、POD 将 H2O2分解成 H2O，从而缓解
O-2·和 H2O2的积累[22]。只有三者协同才有利于清除过
多的活性氧并使之维持在较低水平。
单一 Mn2+胁迫时，MDA、H2O2、O-2·含量均随着处
理浓度的增加而上升，SOD活性变化随处理浓度的升
高总体呈上升趋势，20 mg·L-1浓度时达到最大值。
POD、CAT活性随处理浓度的升高呈先上升后下降的
趋势，在 10 mg·L-1时达到最大值，但在 20 mg·L-1浓
度时仍高于 CK。徐小颖等[6]研究说明低浓度 Mn2+能
使SOD、POD和 CAT活性逐渐增加，是植物对防止活
龙 瑞，等：Mn、Cd单一及其复合胁迫对伊乐藻生长及生理生化的影响 1115
农业环境科学学报 第 33卷第 6期
性氧伤害的一种保护性适应；高浓度 Mn2+时，SOD起
主要的保护作用，而 POD和 CAT的保护程度降低，
POD、CAT也是活性氧清除系统的重要保护剂，它们活
性的降低又在一定程度上加重了活性氧对膜的伤害。
单一 Cd2+胁迫下伊乐藻叶片中 MDA、H2O2、O-2·
含量逐渐上升，常福辰等[23]研究表明，在 Cd2+胁迫下
O-2·含量上升表明植物体内的活性氧自由基系统已不
能有效的发挥作用。SOD、POD、CAT的活性均随处理
浓度的增高呈先上升后下降的趋势。有研究表明低浓
度 Cd2+可以促进植物呼吸酶和三羧酸循环，随着 Cd2+
浓度升高，酶活性受抑制[24]，叶片内的抗氧化酶不足
以抵御活性氧含量的升高[25]，伊乐藻表现出损伤，叶
绿素显著减少。
Mn2+和 Cd2+共同胁迫时，MDA、H2O2、O-2·含量均
随着处理浓度的增加而上升。低浓度时（≤1 mg·L-1
Mn2++0.01 mg·L-1 Cd2+）MDA 含量升幅低于H2O2、O-2·
含量升幅，而高浓度（≥10 mg·L-1 Mn2++1 mg·L-1 Cd2+）
时 MDA含量升幅反而高于 H2O2、O-2·的含量升幅。一
方面可能是由于 H2O2和 O-2·的大量积累直接导致膜
脂过氧化，另一方面可能是由于 SOD的过量表达加
速了 O-2·的歧化，导致 H2O2的大量产生，而 O-2·和
H2O2反应产生活性更强的 OH·[26]，进而导致膜脂过氧
化加剧，因而 MDA含量开始增加缓慢，随后显著上
升。高浓度复合处理（≥10 mg·L-1 Mn2++1 mg·L-1 Cd2+）
时，MDA含量高于相应的单一处理，说明复合处理加
剧了膜脂过氧化程度。同时，各处理组的 H2O2、O-2·含
量均高于相应的单一处理，说明 Mn2+和 Cd2+均表现出
协同作用。此外，各处理组的 SOD、POD、CAT活性均
呈现低浓度上升、高浓度下降的趋势，也都在 1 mg·L-1
Mn2++0.01 mg·L-1 Cd2+处理时活性达到最高。这说明低
浓度胁迫下，植物能够积极地调动其防御系统抵抗胁
迫。而在高浓度（≥1 mg·L-1 Mn2++0.01 mg·L-1 Cd2+）胁
迫下，三种酶活性逐步降低，可能是由于受害严重，防
御能力也随之下降[15]，进而导致植物细胞受损过大，保
护能力显著下降，细胞结构及生理生化反应受到破
坏，最终加速植物的衰老和死亡[27]。
4 结论
由于 Mn2+是植物生长的必需元素，低浓度的
Mn2+（<1 mg·L-1）对伊乐藻的生长有一定的促进作用，
但高浓度的 Mn2+会对植物产生毒害作用。植物对超过
需求量的 Mn2+的胁迫也非常敏感。
Cd2+胁迫对伊乐藻的毒害作用较大，微量 Cd2+
（0.001 mg·L-1）即可抑制伊乐藻叶片叶绿素和可溶性
蛋白的合成。
两种重金属均不同程度地加快了 MDA、H2O2和
O-2·的产生，MDA、H2O2和 O-2·含量随着胁迫浓度的升
高而增加。SOD、POD、CAT活性也能够被诱导，随着
重金属浓度增加呈先升高后下降的趋势。表明重金属
胁迫下，植物发生氧化胁迫产生活性氧，通过自身抗
氧化系统的应激性清除过多的活性氧，增强抗逆性。
但随着重金属浓度的增加，重金属会钝化植物的保护
酶活性，酶活性受到抑制，植物抗氧化酶系统不足以
抵御活性氧含量的增高，重金属毒害作用开始显现，
植物叶绿素显著减少，表现出明显的损伤作用。
高浓度重金属胁迫时，SOD起主要的保护作用，
POD和 CAT的保护作用有所降低。
较低浓度胁迫下，Mn2+对 Cd2+的毒害作用有一定
的缓解。总的来说，Mn2+和 Cd2+复合胁迫较单一胁迫
对伊乐藻的毒害作用有所增强。复合胁迫下，Mn2+含
量较高时表现为协同作用。
参考文献：
[1]朱 伟,陈清锦,张兰芳.伊乐藻在冬季低温条件下对污染水体的净
化效应[J].生态环境, 2004, 13（4）：497-499.
ZHU Wei, CHEN Qing -jin, ZHANG Lan -fang. Purification effect of
polluted water in low temperature in winter by Elodea nuttallii[J]. Ecol－
ogy and Environment, 2004, 13（4）：497-499.
[2]段德龙,于金金,杨 静.伊乐藻与狐尾藻、苦草和金鱼藻的竞争研
究[J].河南农业科学, 2011, 40（8）：149-152, 155.
DUAN De-long, YU Jin-jin, YANG Jing. Research on competition of
Elodea nuttallii with Myrioph yllum verticillatum, Vallisneria natans
and Ceratoph yllum demersum [J]. Journal of Henan Agricultural Sci－
ences, 2011, 40（8）：149-152, 155.
[3]刘 铮.微量元素的农业化学[M].北京：农业出版社, 1991.
LIU Zheng. Agricultural chemical of trace elements[M]. Beijing：Agri－
cultural Press, 1991.
[4]任立民,刘 鹏.锰毒及植物耐性机理研究进展[J].生态学报, 2007,
27（1）：357-367.
REN Li-min, LIU Peng. Review of manganese toxicity & the mecha －
nisms of plant tolerance[J]. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27（1）：357-
367.
[5]畅喜云,范月君,陈志国.重金属 Cr6+, Mn2+污染对小麦幼苗生理生化
特性及生长的影响研究[J].种子, 2012, 31（8）：39-42.
CHANG Xi-yun, FAN Yue-jun, CHEN Zhi-guo. Effects of heavy metal
Cr6+ and Mn2+ on physiological-biochemical characteristic and growth of
wheat seedlings[J]. Seed, 2012，31（8）：39-42.
[6]徐小颖,施国新,徐勤松. Mn2+对菹草活性氧代谢及其亚显微结构的
影响[J].南京师大学报（自然科学版）, 2009, 32（1）：105-109.
XU Xiao-ying, SHI Guo-xin, XU Qin-song. Effect of manganese on re－
active oxygen species metabolism and submicroscopic structure of Pota－
1116
第 32卷第 1期2014年 6月
mogeton crispus[J]. Journal of Nanjing Normal University（Natural Sci－
ence Edition）, 2009, 32（1）：105-109.
[7]赵中秋,席梅竹. Cd对植物的氧化胁迫机理研究进展 [J].农业环境
科学学报, 2007, 26（增刊）：47-51.
ZHAO Zhong-qiu, XI Mei-zhu. Advances in research on mechanisms of
Cd-induced oxidative stress in plants[J]. Journal of Agro-Environment
Science, 2007, 26（Suppl）：47-51.
[8]程 杰.巢湖水体重金属污染评价及水中重金属污染的植物修复
研究[D].合肥：安徽农业大学, 2008：6.
CHENG Jie. Pollution evaluation of heavy metals in Chaohu Lake and
phytoremediation of heavy metals pollution in water[D]. Hefei：Anhui
Agricultural University, 2008：6.
[9]王 超,王丽娅,孙 琴,等.低浓度镉胁迫下 2种水生植物体内植物
络合素的响应[J].四川大学学报（工程科学版）, 2008, 40（6）: 86-91.
WANG Chao, WANG Li-ya, SUN Qin. Response of phytochelatins in
two macrophytes exposed to environmentally relevant lower concentra－
tions of cadmium[J]. Journal of Sichuan University（Engineering Science
Edition）, 2008, 40（6）: 86-91.
[10]吴振斌,马剑敏,赵 强,等. Hg2+、Cd2+及其复合胁迫对伊乐藻的毒
害[J].中国环境科学, 2005, 25（3）：262-266.
WU Zhen-bin, MA Jian-min, ZHAO Qiang, et al. Toxic harm of Hg2+、
Cd2+ and their combined stress on Elodea nuttallii[J]. China Environ－
mental Science, 2005, 25（3）：262-266.
[11] Dias M C, Monteiro C, Moutinho-Pereira J, et al. Cadmium toxicity af－
fects photosynthesis and plant growth at different levels[J]. Acta Physi－
ologiae Plantarum, 2013, 35：1281-1289.
[12]陈振德,傅以彬,邹 琦,等.二甲亚砜和丙酮混合法测定叶绿素含
量[J].山东农业大学学报, 1989（2）：31-35.
CHEN Zhen-de, FU Yi-bin, ZOU Qi, et al. Determination of chloro－
phyll content by the mixed method of dimethyl sulphoxide with acetone
[J]. Journal of Shandong Agricultural University, 1989（2）：31-35.
[13] Bradford M M. A rapid and sensitive method for the quantity of protein
dye binding[J]. Anal Biochem, 1976, 72：248-254.
[14]李 玲,郭日杰.植物生理学模块实验指导[M].北京：科学出版社,
2009.
LI Ling, GUO Ri -jie. Plant physiology block laboratory manual [M].
Beijing：Science Press, 2009.
[15]周红卫,施国新,徐勤松. Cd2+污染水质对水花生根系抗氧化酶活
性和超微结构的影响[J].植物生理学通讯, 2003, 39（3）：211-214.
ZHOU Hong-wei, SHI Guo-xin, XU Qin-song. Effects of Cd2+ polluted
water on the activities of antioxidant enzymes and ultrastructure in
roots of Alternanthera philoxeroides [J]. Plant Physiology Communica－
tions, 2003, 39（3）：211-214.
[16]马剑敏,靳同霞,李 今,等. Hg2+、Cd2+及其联合胁迫对伊乐藻的生
长及 POD和 SOD活性的影响[J]. 河南师范大学学报（自然科学
版）, 2006, 34（4）：125-128.
MA Jian-min, JIN Tong-xia, LI Jin, et al. Effects of Hg2+, Cd2+ and their
combined stress on the growth and activities of POD and SOD of Elodea
nuttallii [J]. Journal of Henan Normal University（Natural Science）,
2006, 34（4）：125-128.
[17] Arnon D I. Copper enzymes in isolated chloroplasts, Polyphennolxydase
in Beta vulgaris[J]. Plant Physiology, 1949, 24：1-5.
[18]许文博,邵新庆,王宇通,等.锰对植物的生理作用及锰中毒的研究
进展[J].草原与草坪, 2011, 31（3）：5-14.
XU Wen-bo, SHAO Xin-qing, WANG Yu-tong, et al . Research
progress in physiological function of manganese and manganese poison－
ing in plants[J]. Grassland and Turf, 2011, 31（3）：5-14.
[19] Bhaduri A M, Fulekar M H. Antioxidant enzyme responses of plants to
heavy metal stress[J]. Rev Environmental Science Bio/Technology, 2012
11（1）：55-69.
[20]王 学,施国新,徐勤松,等.镧、铈及重金属元素铬、锌对竹叶眼子
菜的毒害作用[J].中国稀土学报, 2004, 22（5）：682-686.
WANG Xue, SHI Guo-xin, XU Qin-song, et al. Toxic effects of lan －
thanum, cerium, chromium and zinc on Potamogeton Malaianus [J ] .
Journal of the Chinese Rare Earth Society, 2004, 22（5）：682-686.
[21]周长芳,吴国荣,施国新,等.水花生抗氧化系统在抵御 Cu2+胁迫中
的作用[J].植物学报, 2001, 43（4）：389-394.
ZHOU Chang-fang, Wu Guo-rong, Shi Guo-xin, et al. The role of an－
tioxidant systems in Cu2 + stress resistance in alternanthera philoxe－
roides[J]. Acta Botanica Sinica, 2001, 43（4）：389-394.
[22] Fecht-Christoffers M M, Horst W J. Does apoplastic ascorbic acid en－
hance manganese tolerance of Vigna unguiculata and Phaseolus vul－
garis[J]. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2005, 168：590-599.
[23]常福辰,施国新,丁小余,等. Cd2+、Hg2+复合污染下金鱼藻的细胞膜
脂过氧化和抗氧化酶活性的变化[J].南京师大学报（自然科学版）,
2002, 25（1）：45-48.
CHANG Fu-chen, SHI Guo-xin, DING Xiao-yu, et al. Changes of cell
membrance lipid peroxidation and activities of antioxidant enzyme sys－
tems of Ceratophyllum demersum L. in combinative pollution of Cd2 +
and Hg2+[J]. Journal of Nanjing Normal University（Natural Science
Edition）, 2002, 25（1）：45-48.
[24]杨红玉,王焕校.某些绿藻对镉的富集作用及其毒性反应[J].环境
科学学报, 1990, 10（1）：64-71.
YANG Hong-yu, WANG Huan-xiao. Accumulation and effect of cad－
mium on green algae[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 1990, 10（1）：
64-71.
[25]何 洁,高钰婷,贺 鑫,等.重金属 Zn和 Cd对翅碱蓬生长及抗
氧化系统酶系统的影响[J].环境科学学报, 2013, 33（1）：312-320.
HE Jie, GAO Yu-ting, HE Xin, et al. The effect of Zn and Cd on growth
and antioxidant enzymes activity of Suaeda heteroptera Kitagawa [J].
Acta Scientiae Circumstantiae, 2013, 33（1）：312-320.
[26] Shah K, Kumar R G, Verma A, et al. Effect of cadmium on lipid peroxi－
dation, superoxide anion generation and activities of antioxidant en －
zymes in growing rice seedlings[J]. Plant Science, 2001, 161：1135-
1144.
[27] Cobbett C S. Phytochelatin biosynthesis and function in heavy-metal
detoxification[J]. Current Opinion in Plant Biology, 2000, 3：211-216.
龙 瑞，等：Mn、Cd单一及其复合胁迫对伊乐藻生长及生理生化的影响 1117