全 文 ：基金项目:浙江省水利厅科技计划项目(RC1110)。
作者简介:陈海生(1965 －) ，男，浙江临海人，博士后，副教授，现从事水污染治理研究 收稿日期:2012 － 05 － 24
灯心草(Juncus effuses)对不同浓度废水胁迫的生理响应研究
陈海生1 魏章焕2
(1 浙江同济科技职业学院，浙江杭州 311231;2．宁海县农业技术推广总站，浙江宁海 315600)
摘 要:在浙江省长潭水库集雨区农田沟渠里采集灯心草，观察其在不同浓度废水胁迫下生态适应性的生理机制。
结果表明，灯心草生长在不同浓度的污水中，前期其植株的 SOD、POD、CAT 酶活性均有所提高，说明其能在较短的
时间内提高植物体内保护酶系统的活性，从而提高植株对废水逆境的适应能力。高浓度废水胁迫下生长的灯心草
植株的保护酶活性要始终高于低浓度废水下生长的植株。
关键词:灯心草;废水胁迫;保护酶活性
中图分类号 Q949. 71 + 8. 21 文献标识码 A 文章编号 1007 － 7731(2012)11 － 40 － 02
浙江省长潭水库是一座以供水、防洪、灌溉为主的大
型水库，主要提供台州市“三区”(椒江区、黄岩区、路桥
区)及玉环、温岭两县市的 200多万城乡居民的生活用水。
长潭水库集雨区内有宁溪、富山、上郅、屿头、上垟乡等 5
个乡镇以及北洋镇、平田乡等 23 个村，人口约 10 万多
人［1］。生活污水和农业面源污染常沿着山区梯田的农田
沟渠流向水库库体，造成水库的富营养化。这些沟渠湿地
中常自然生长着一种抗污力强的水生植物—灯心草。灯
心草(Juncus effusus)是灯心草科灯心草属，具有耐寒、喜水
等特性。利用灯心草治理污水的研究已有报道［2］。而关
于灯心草在污水胁迫下生态适应性方面的生理机制研究
还未见报道。本研究拟以高浓度废水和低浓度废水胁迫
下灯心草的抗氧化酶活性的变化趋势，研究该水生植物在
秋冬低温季节对废水胁迫的生态适应性的生理机制，为建
设库区农田生态沟渠，进行水库富营养化治理提供依据。
1 材料与方法
1． 1 试验设计 于 2011 年 11 月份采集在长潭水库集
雨区农田沟渠湿地中自然生长的灯心草，选择生长健壮、
无枯黄叶的健康植株，在自来水中驯养 3d，用自来水反复
清洗，再用去离子水清洗晾干。挑选株型大小和生物量较
为接近的植物备用。培养容器采用 4 L红色塑料桶，每桶
盛装 3 L营养液，灯心草穿入打有孔洞的白色泡沫板，并
用海绵填堵植物与泡沫板之间的空隙以固定植株，将植物
分别移入低浓度和高浓度的模拟污水中进行水培试验，设
3个重复。试验期间通过添加蒸馏水来补充蒸发、植物蒸
腾和采样所消耗的水分，保持桶中水位。
模拟废水是在 Hoagland 营养液的基础上配制而成，
设计 2 个浓度的模拟废水，低浓度(总氮 30mg /L，总磷
8mg /L) ，高浓度(总氮 80mg /L，总磷 25mg /L)。
1． 2 测定方法 SOD、POD、CAT 酶液的制备:称取新鲜
植物样品 0． 5 g于预冷研钵中，加入 0． 02 mol /L磷酸二氢
钾溶液 5mL，冰浴下研磨成匀浆，于冷冻离心机内 10000
r /min低温离心 20 min，倾出上清液保存在冷处，残渣再用
5mL 磷酸二氢钾溶液提取 1 次，合并 2次上清液即为所需
要的酶液。
SOD活性的测定采用化学比色法;CAT活性的测定采
用分光光度法;POD 活性的测定采用愈创木酚法［3］。试
验数据均采用 3 次结果的平均值。
2 结果与分析
2． 1 灯心草植株 SOD 酶对废水胁迫的响应 SOD 酶活
性的提高能增强植物的抗逆能力［4］。在处理期间，2 种浓
度废水胁迫下植株的 SOD 酶活性都有升高的现象，说明
N、P的胁迫诱导了 SOD 酶活性的提高，但随着废水处理
时间的延长，细胞内的活性物质包括 SOD 酶也会受到损
害，而使 SOD酶活性有下降的趋势。
表1 不同浓度废水胁迫下灯心草植株 SOD酶活性(U·mL －1)
处理后天数(d) 高浓度废水 低浓度废水
0 78． 16 78． 16
10 90． 11 85． 41
20 86． 31 83． 03
2． 2 灯心草植株 POD 酶对废水胁迫的响应 从表 2 可
以看出，在不同浓度废水胁迫条件下，灯心草 POD 酶活性
被不同程度地激活，处理 10d后，植株 POD 酶活性分别与
处理前相比增加了 13． 81 %和 8． 29 %。这是由于在废水
胁迫条件下植株体内产生的过氧化物增加而诱导的结
果［5］，而当处理时间延长至 20d 时，废水胁迫超过了正常
的催化能力导致其活性下降，使植物体内 H2O2 大量积累，
进而对植物体内的膜系统造成潜在的冷伤害。由表 2 还
可看出，高浓度废水胁迫对灯心草 POD 的影响明显大于
低浓度废水胁迫。
04 安徽农学通报，Anhui Agri. Sci. Bull. 2012，18(11)
DOI:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2012.11.001
表2 不同浓度废水胁迫下灯心草植株 POD酶活性(U·min －1·g －1)
处理后天数(d) 高浓度废水 低浓度废水
0 278． 57 278． 57
10 317． 04 298． 88
20 292． 82 287． 03
2． 3 灯心草植株 CAT酶对废水胁迫的响应 在不同浓
度废水胁迫下，灯心草植株 CAT 酶活性都随着处理时间
的延长呈现先上升后下降的趋势。CAT 酶活性上升可以
提高植株清除 H2O2 的能力，在一定程度上能缓解 H2O2
积累对植物细胞的破坏［4］。但是，随着处理时间的延长，
超过植物所能忍受的极限时，作为防御体系的酶活性也相
应减弱。
表3 不同浓度废水胁迫下灯心草植株CAT酶活性(U·mL －1)
处理后天数(d) 高浓度废水 低浓度废水
0 14． 23 14． 23
10 17． 85 16． 05
20 15． 98 15． 27
从表 3可以看出，在处理后 10d，高浓度废水条件下植
株体内 CAT酶活性的上升幅度较大，比处理刚开始时上
升了 25． 47 %，低浓度废水条件下植株 CAT 酶活性也上
升了 12． 82%。随着处理时间的延长，高浓度废水胁迫下
植株 CAT酶活性从处理后 10d的 17． 85 U·mL －1降到处
理后 20d的 15． 98 U·mL －1。而低浓度废水条件下植株
CAT酶活性则从处理后 10d 的 16． 05 U·mL －1降到处理
后 20d的 15． 27 U·mL －1。
由表 3 还可看出，高浓度废水胁迫对灯心草 CAT 酶
活性的影响明显大于低浓度废水胁迫。
3 结论与讨论
灯心草生长在不同浓度的污水中，前期其植株的
SOD、POD、CAT酶活性均有所提高，在较短的时间内提高
植物体内保护酶系统的活性，减弱活性氧自由基在植物体
内的累积危害，从而提高植株对废水逆境的适应能力。高
浓度废水胁迫下生长的灯心草植株的 SOD、POD、CAT 酶
活性始终高于低浓度废水下生长的植株，说明在高浓度废
水胁迫条件下灯心草吸收了更多的 N、P 营养元素，促进
了植株生长，因而逆境适应性也得到了进一步的加强。
参考文献
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(责编:施婷婷)
(上接 33 页)率和吸附率结合考虑，确定最佳脱色工艺为
A2B1C2，即在 pH2 的条件下，加入 0. 5% 的活性炭，脱
色 20min。
表 3 实验结果分析
指标 A B C
脱色率
K1 67. 0 78. 2 78. 1
K2 78. 9 77. 6 79. 1
K3 88. 3 75. 1 76. 9
极差 R 21. 3 3. 1 2. 2
吸附率
K1 12. 3 29. 1 39. 6
K2 38. 1 40. 4 29. 5
K3 56. 9 37. 8 38. 2
极差 R 44. 6 11. 3 10. 1
3 结论与讨论
本文利用粉末活性炭对 L －色氨酸发酵液进行脱色
工艺的研究，通过单因素实验和正交实验，确定其最佳的
脱色工艺条件:活性炭用量 0. 5%，pH2. 0，室温，脱色时间
20min。在此工艺条件下 L －色氨酸发酵液的脱色取得了
一定的成效，但在脱色的同时 L －色氨酸的损失率偏高，
原因可能有以下几点:(1)发酵液中 L －色氨酸含量较低;
(2)脱色工艺尚不够完善，可通过适当的方法提高脱色温
度进行优化。
参考文献
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(责编:张琪琪)
1418 卷 11 期 陈海生等 灯心草(Juncus effuses)对不同浓度废水胁迫的生理响应研究