全 文 ：铅在茶树体内的分布及化学形态特征*
徐摇 劼1,2 摇 于明革1 摇 陈英旭1**摇 傅晓萍1 摇 段德超1
( 1 浙江大学环境保护研究所, 杭州 310029; 2 嘉兴学院生物与化学工程学院, 浙江嘉兴 314001)
摘摇 要摇 采用水培试验,结合亚细胞组分分离和化学形态提取技术,研究了茶树品种龙井 43
和迎霜不同器官的 Pb含量,及其在根系亚细胞中的分布和化学结合形态. 结果表明: 在 Pb
胁迫下,两个品种茶树根系的形态特征不同;龙井 43 新叶中 Pb含量随营养液 Pb 浓度的提高
显著增加,而迎霜的变化不显著.两个品种茶树根系亚细胞中 Pb的含量分布及结合形态均存
在差异,低浓度 Pb处理下, 龙井 43 根亚细胞组分(除可溶物质外)中 Pb 含量均低于迎霜;而
高浓度 Pb处理下,龙井 43 根亚细胞组分(除细胞壁外)中 Pb 含量均高于迎霜;龙井 43 根中
醋酸(HAc)提取态的 Pb含量比例最高,其他化学形态的高低顺序为 NaCl 提取态>HCl 提取
态 / H2O提取态>乙醇提取态;而迎霜根中 NaCl 提取态 Pb 成分比例最高,其他化学形态的高
低顺序为 HAc提取态>HCl提取态 / H2O提取态>乙醇提取态. 迎霜对 Pb 毒害的耐受能力强
于龙井 43.
关键词摇 铅摇 茶树摇 化学形态摇 亚细胞分布
文章编号摇 1001-9332(2011)04-0891-06摇 中图分类号摇 X503. 2摇 文献标识码摇 A
Characteristic of distribution and chemical forms of Pb in tea plant varieties. XU Jie1,2, YU
Ming鄄ge1, CHEN Ying鄄xu1, FU Xiao鄄ping1, DUAN De鄄chao1 ( 1 Institute of Environmental Science
and Technology, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China; 2School of Biology and Chemical
Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001, Zhejiang, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,
22(4): 891-896.
Abstract: A hydroponics experiment combined with subcellular fractionation and sequential extrac鄄
tion was conducted to study the Pb concentration in different organs of two tea plant varieties
(Longjing 43 and Yingshuang) and the Pb subcellular distribution and chemical forms in the roots
of the varieties. Under Pb stress, the root system of the two varieties had different features in mor鄄
phology. With the increasing concentration of Pb in culture solution, the Pb concentration in
Longjing 43 young leaves increased, but that in Yingshuang爷 s had no significant variation. A
marked difference was observed in the Pb subcellular distribution and its chemical forms in roots be鄄
tween the two varieties under Pb stress. In Longjing 43 roots, all subcellular fractions except soluble
ones had a lower Pb concentration at low Pb stress, and all the subcellular fractions except cell wall
ones had a higher Pb concentration at higher Pb stress, compared with those in Yingshuang爷 s. In
Longjing 43 roots, the HAc鄄extractable Pb occupied the greatest proportion, followed by NaCl鄄ex鄄
tractable Pb, HCl鄄 and H2O鄄 extractable Pb, and ethanol鄄extractable Pb; while in Yingshuang爷s,
NaCl鄄extractable Pb had the greatest proportion, followed by HAc鄄extractable Pb, HCl鄄 and H2O鄄
extractable Pb, and ethanol鄄extractable Pb. Based on these findings, tea plant variety Yingshuang
was likely to possess a higher tolerance to Pb than Longjing 43 did.
Key words: lead (Pb); tea plants (Camellia sinensis); chemical form; subcellular distribution.
*国家自然科学基金项目(40871108)资助.
**通讯作者. E鄄mail: yxchen@ zju. edu. cn
2010鄄10鄄18 收稿,2011鄄01鄄05 接受.
摇 摇 茶(Camellia sinensis)叶作为对人体健康有益的
非酒精型饮料,具有低咖啡因含量、特殊的品味及抗
癌、抗氧化等功效,因此颇受世界各国人民的喜
爱[1] .但是近年来,随着中国工业的快速发展,土
壤、大气环境中的铅污染不断加剧,茶叶的铅污染问
题已成为消费者和生产者关注的焦点. 茶树适于生
长在酸性土壤环境之中,因而会促进土壤中非生物
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 4 月摇 第 22 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2011,22(4): 891-896
有效态铅向生物可利用态转变,导致对土壤中铅的
过度吸收.石元值等[2]对全国 22 个省(区)的茶叶
样品抽样调查发现,17%的茶叶样品中 Pb含量超过
2 mg·kg-1 DM[3],且茶叶铅含量水平呈逐年增高趋
势.尽管目前在茶叶含铅标准(5 mg·kg-1 DM) [4]
的界定下,通过饮茶不会造成人体摄入过量的
Pb[5],但随着环境铅污染问题的加剧,茶叶中的铅
含量逐步提高,势必会对我国茶叶的消费及出口贸
易产生影响.因此, 深入研究茶树对铅的吸收累积
机理具有重要意义.
植物根系中重金属的亚细胞分布及化学形态与
其转运、毒性及生物有效性密切相关. 于辉等[6]研
究表明,高镉积累的水稻品种根系中可溶性镉含量
显著高于低镉积累品种,去离子水和乙醇提取态镉
比例也较低镉积累品种高;杨德等[7]研究发现,富
铬南瓜根中细胞器组分铬含量较普通南瓜品种低.
因此利用重金属元素的总量分布不足以评价其毒性
及生物有效性.目前关于茶叶的铅污染问题国内外
已有很多研究报道,但大部分研究仅局限于对茶叶
产品总量铅的调查,少量涉及茶叶铅污染的成因和
机理[8] .本文运用差速离心技术和化学试剂逐步提
取法,研究铅胁迫下不同品种茶树(龙井 43 和迎
霜)体内铅的化学形态特征和亚细胞分布,旨在为
探究茶树对铅的吸收积累及调控、筛选低铅吸收品
种提供科学依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试样品培养
根据笔者前期研究结果[9],选取龙井 43(LJ)和
迎霜(YS)作为供试茶树品种. 茶苗为一年生扦插
苗,购于浙江省富阳市茶苗良种繁育场.茶苗先置于
1 / 2 浓度的营养液中预培养 2 周,然后选取长势一
致的茶苗移植于 2郾 2 L 塑料桶中,改用全营养液培
养,每桶 4 株. 营养液配方如下: 2000 滋mol·L-1
KNO3,50 滋mol·L-1 KCl,500 滋mol·L-1 Ca(NO3)2,
200 滋mol · L-1 MgSO4, 100 滋mol · L-1 NH4NO3,
10 滋mol·L-1 KH2PO4, 12 滋mol · L-1 H3BO3,
2郾 0 滋mol·L-1 MnSO4, 0郾 5 滋mol · L-1 ZnSO4,
0郾 2 滋mol·L-1 CuSO4, 0郾 1 滋mol · L-1 Na2MoO4,
0郾 1 滋mol·L-1 NiSO4,20 滋mol·L-1 Fe鄄EDTA. 茶苗
于人工气候室中培养,室内昼 /夜温度为 25 益 / 20
益,光照时间为14 h,相对湿度在 70% ~75% .
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 试验设计摇 茶苗在全营养液体系中培养 10 d
后,选取生长发育状况一致的茶苗随机分组进行铅
处理试验,两个茶树品种共设 6 个处理(含对照),
每个处理设 3 个重复.浓度设计依据:在预备试验中
曾设计了 4 个 Pb浓度梯度的茶苗水培试验,分别为
0郾 095、0郾 19、0郾 38 和 0郾 475 mmol·L-1 . 但当 Pb 浓
度过低时,植株地上部对 Pb 的累积效应不明显;Pb
浓度过高时,植株根系受害症状明显过度,不适合开
展 Pb的亚细胞分布研究.试验以全营养液培养为对
照,以添加不同浓度铅离子的营养液为处理(0郾 19
和 0郾 38 mmol·L-1 ),其中铅以 Pb(NO3 ) 2 形式加
入. 所有处理每天均用 0郾 1 mol · L-1 HCl 或
0郾 1 mol·L-1 NaOH 调节营养液体系 pH 值在 4郾 5
左右,营养液 4 d更换一次,并保持 24 h通气.
1郾 2郾 2 样品采集摇 铅处理 60 d 后收获植株,根系用
预冷的 25 mmol·L-1 EDTA鄄Na溶液解析 15 min,以
去除根表吸附的 Pb,再用去离子水冲洗干净;地上
部分(新叶、老叶、茎)直接用去离子水清洗后,用吸
水纸吸干水分.其中部分新鲜根样置于-70 益冰箱
内保存,供亚细胞组分分离和 Pb化学形态构成分析
测试用;其余新鲜样品 (根、茎、新叶、老叶)置于
105 益烘箱杀青处理 30 min 后于 60 益条件下烘干
至恒量,粉碎机磨细,供分析测试.
1郾 2郾 3 根组织亚细胞组分分离 摇 参考 Lozano鄄
Rodr侏guez等[10]的差速离心法对茶树根系亚细胞组
分进行分离提取.具体操作步骤:使用预冷的提取缓
冲液[50 mmol·L-1 4鄄羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)、
1郾 0 mmol·L-1二硫苏糖醇(DTT)、500 mmol·L-1蔗
糖、5郾 0 mmol·L-1抗坏血酸、1郾 0% (V / V) 交联聚
乙烯吡咯烷酮(Polyclar AT PVPP), pH 7郾 5]于研钵
中将茶树根匀浆化(样品和提取液的比例为 1 颐 3),
匀浆液过孔径 100 滋m 尼龙网筛,残渣部分为细胞
壁组分;滤液在 10000伊g的转速下离心 30 min,沉淀
物为不含液泡的细胞器富集组分;上清液在 100000
伊g的离心转速下离心 30 min,所获底层残渣为细胞
膜组分,上清液为可溶性组分(含细胞质及液泡内
高分子和大分子有机物质及无机离子). 全部操作
均在 4 益条件下进行.
1郾 2郾 4 根组织内铅化学结合形态的提取分离摇 采用
化学试剂逐步提取法[11] .将预先称量的茶树新鲜根
样(0郾 5 g)剪碎,然后置于研钵,加入 20 ml 提取剂
研磨成匀浆并转入 50 ml塑料离心管,在 25 益条件
下进行恒温振荡浸提,18 h 后进行离心分离操作
(5000伊g,10 min)回收上清液,并再次加入等量的
新鲜提取剂提取.以后每隔 2 h 更换一次,共重复 3
298 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
次,合并 4 次的上清液于 150 ml 三角瓶中. 按极性
的升高顺序依次使用以下 5 种提取剂进行浸提:
80%乙醇;去离子水;1 mol·L-1氯化钠(NaCl)溶
液;2%醋酸(HAc);0郾 6 mol·L-1盐酸(HCl).
1郾 2郾 5 样品铅含量的测定摇 利用万分之一电子天平
称取植物干样 0郾 1 g 于 150 ml 三角瓶,利用 HNO3 鄄
HCl鄄HClO4 法消煮,最后用 1% HCl 定容,原子吸收
分光光度计(AAS,Solaar MK II M6,Thermo Elemen鄄
tal,USA)测定样品 Pb含量.将利用差速离心法及化
学试剂逐步提取法分离的上清液或沉淀组分于电热
板上蒸发至近干后,同样利用 HNO3 鄄HCl鄄HClO4 法
消煮、定容后原子吸收分光光度法测定 Pb的含量.
分析所用试剂均为优级纯,并采用茶叶标准参
比物质[GB 07605鄄GSV鄄4,(4郾 4依0郾 2) mg Pb·kg-1]
进行分析质量控制. 标样 Pb 分析结果(6 次平行测
定)和标示值基本吻合,精密度 RSD<3% ,分析误差
在允许范围之内.
1郾 3摇 数据处理
采用 SPSS 13郾 0 软件进行相关数据统计,采用
最小显著差异法(LSD)进行数据组间的差异分析,
显著性水平设定为 琢 = 0郾 05. 数据为 3 次重复样品
测定结果的平均值(含标准偏差).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 铅胁迫对茶树根系生长发育的影响
铅作为环境中广泛存在的重金属元素,过量积
累会对植物产生一定的毒害效应.由图 1 可以看出,
Pb胁迫 60 d 后,与空白对照相比,即使在较高浓度
Pb(0郾 38 mmol·L-1)的胁迫下,两个品种的茶树植
株生长发育状况并没有出现明显的受毒害症状. 但
是 Pb处理明显抑制了茶树根系的生长,出现黑化、
褐化现象.其中,龙井 43(LJ)品种的侧根根尖弯曲,
根表出现一定数量的小鼓包,次生根几乎没有;而迎
霜(YS)品种除根系质量小于对照外,根系形态的变
化较小.
2郾 2摇 茶树不同器官中的铅累积
通过代谢作用吸收进入根系的重金属,一部分
会滞留于根细胞中,一部分会通过根组织细胞间的
运输向地上部移动,最终在植物的茎、叶、果实(种
子)中积累. 由表 1 可以看出,经过 60 d 的水培处
理,不同浓度 Pb处理下,两个品种茶树各器官 Pb含
量的分布均表现为根>茎>新叶>老叶,其中根的 Pb
含量是地上部器官(茎、叶)的 20 ~ 3000 倍.随着营
养液中 Pb浓度的提高,不同器官中 Pb 含量也有升
高趋势.其中,两个品种茶树新叶中 Pb 含量的变化
存在一定差异,LJ 品种新叶中的 Pb 含量随营养液
Pb浓度的提高而增加,差异显著;而 YS品种新叶中
的 Pb含量则无明显差异. 而且 LJ 品种茶树地上部
各器官的 Pb含量均高于 YS品种茶树.
图 1摇 Pb胁迫对茶树根系形态发育的影响
Fig. 1摇 Effects of Pb stress on the morphological development of tea plant roots.
A:龙井 43 (对照) Longjing 43 (CK); B:迎霜(对照) Yingshuang (CK); C:龙井 43 0郾 38 mmol·L-1 Pb 处理 Longjing 43 0郾 38 mmol·L-1 Pb
treatment; D:迎霜 0郾 38 mmol·L-1 Pb处理 Yingshuang 0郾 38 mmol·L-1 Pb treatment.
3984 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 徐摇 劼等: 铅在茶树体内的分布及化学形态摇 摇 摇 摇 摇 摇
2郾 3摇 茶树根系亚细胞中铅的分布
在细胞和亚细胞的水平上,重金属的选择性分
布可以避免或缓解重金属对植物的毒害作用. 由表
2 可以看出,随着营养液中 Pb 浓度的提高,两个品
种茶树根系亚细胞组分中的 Pb含量均有所上升,其
中细胞壁和细胞器中 Pb 含量的增幅最大. 对比发
现,在低浓度 Pb胁迫下,LJ品种根亚细胞组分中 Pb
含量除可溶物质外,其余均显著低于 YS 品种;而在
高浓度 Pb的胁迫下,LJ品种根亚细胞组分中 Pb 含
量除细胞壁外,其余均显著高于 YS品种.
摇 摇 两个茶树品种根系亚细胞组分中 Pb 含量分布
的百分率顺序均为:细胞壁>细胞器>可溶物质>细
胞膜.随着营养液中 Pb浓度的增加,细胞壁中 Pb含
量比率上升幅度最显著.
2郾 4摇 茶树根系中铅的化学结合形态
由表 3 可以看出,随着营养液体系中 Pb浓度的
提高,两个品种茶树根中 NaCl 提取态 Pb、 HAc 提
取态 Pb、HCl提取态 Pb含量显著上升,而且 HCl 提
取态 Pb的含量百分率也显著增加. LJ 品种各提取
态 Pb 的含量百分率的高低顺序依次为:HAc 提取
态> NaCl提取态>HCl 提取态 / H2O 提取态>乙醇提
取态; YS 品种的含量分布百分率总体上呈现 NaCl
提取态> HAc提取态>HCl 提取态 / H2O 提取态>乙
醇提取态;而且 YS 品种茶树 NaCl 提取态、乙醇提
取态和 H2O 提取态 Pb 的含量百分率大于 LJ 品种
茶树.
表 1摇 不同处理茶树器官组织中的铅含量
Table 1摇 Pb concentration in different tea plant organs under different treatments
品 种
Variety
Pb浓度
Pb concentration
(mmol·L-1)
新 叶
Young leaves
(mg·kg-1 DM)
老 叶
Mature leaves
(mg·kg-1 DM)
茎
Stems
(mg·kg-1 DM)
根
Roots
(mg·kg-1 DM)
LJ 0郾 19 26郾 6依4郾 9a 18郾 8依2郾 5a 1666依25a 43961依441b
0郾 38 49郾 8依8郾 5b 20郾 5依3郾 7a 1544依30a 55406依347a
YS 0郾 19 20郾 3依5郾 1a 12郾 1依1郾 8a 1103依16a 41601依571b
0郾 38 21郾 6依3郾 3a 15郾 5依0郾 1a 1237依33a 55839依619a
LJ:龙井 43 Longjing 43; YS:迎霜 Yingshuang. 不同字母表示各处理间差异显著(P<0郾 05) Different letters meant significant difference at 0郾 05 level
between Pb treatments. 下同 The same below.
表 2摇 不同处理茶树根系亚细胞组分中铅含量
Table 2摇 Pb concentration in the subcellular fractions of tea plant roots under different treatments
亚细胞组分
Subcellular
fraction
Pb 0郾 19 mmol·L-1
LJ
mg·kg-1 %
YS
mg·kg-1 %
Pb 0郾 38 mmol·L-1
LJ
mg·kg-1 %
YS
mg·kg-1 %
F玉 2587依38b 41郾 7 3112依24a 41郾 4 4643依83b 46郾 6 4708依234a 51郾 2
F域 1896依35b 30郾 6 2782依17a 37郾 0 3502依22a 35郾 2 2977依53b 32郾 4
F芋 1383依30a 22郾 3 1264依20b 16郾 8 1324依56a 13郾 3 1137依14b 12郾 4
F郁 332依5b 5郾 4 368依8a 4郾 9 486依32a 4郾 9 373依33b 4郾 0
F玉:细胞壁 Cell wall; F域:细胞器 Organelle; F芋:可溶物质 Soluble substance; F郁:细胞膜 Membrane. 同一 Pb浓度下相同组分内不同小写字母
表示品种间差异(P<0郾 05) Different letters within the same fraction of the same Pb level indicated significant difference between the two tea plant varie鄄
ties at 0郾 05 level. 下同 The same below.
表 3摇 不同处理茶树根中各提取形态的铅含量
Table 3摇 Pb concentration in the different chemical forms of tea plant roots under different treatments
提取形态
Extraction forms
Pb 0郾 19 mmol·L-1
LJ
mg·kg-1 %
YS
mg·kg-1 %
Pb 0郾 38 mmol·L-1
LJ
mg·kg-1 %
YS
mg·kg-1 %
Feth 166依25b 2郾 7 294依10a 3郾 9 189依1a 1郾 9 175依18a 1郾 6
FH2O 582依11b 9郾 4 840依71a 11郾 0 367依17b 3郾 7 794依89a 7郾 3
FNaCl 2138依2b 34郾 7 3156依18a 41郾 4 3630依14b 36郾 1 4484依20a 41郾 1
FHAc 2756依17a 44郾 7 2816依23a 37郾 0 3778依2b 37郾 6 4314依17a 39郾 5
FHCl 500依3a 8郾 1 484依22a 6郾 4 2055依41a 20郾 4 1118依55b 10郾 2
Fres 21郾 5依0郾 8a 0郾 4 25郾 8依0郾 5a 0郾 3 33郾 5依3郾 4a 0郾 3 29郾 9依1郾 7a 0郾 3
Feth、FH2O、FNaCl、FHAc、 FHCl和 Fres分别表示 80%乙醇、去离子水、1 mol·L
-1氯化钠、2%醋酸、0郾 6 mol·L-1盐酸及残渣态提取部分 Feth, FH2O,
FNaCl, FHAc, FHCl and Fres represented the fractions extracted by 80% ethanol, distilled water, 1 mol·L-1 NaCl, 2% HAc, 0郾 6 mol·L-1 HCl and resi鄄
due, respectively.
498 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 铅对茶树的毒性作用及其组织分布
铅对植物生长代谢的毒性作用随植物种类、品
种、器官组织部位的不同而显现差异[12] . 土壤环境
是植物 Pb吸收的主要来源,其中根系会最先受到毒
害作用,最终抑制植株地上部的生长[13] . Pb 对植物
根系生长的抑制作用可在暴露后的几小时显现[14] .
本试验条件下,经过 60 d的 Pb处理,两个品种茶树
根系出现黑化、褐化现象,说明根系的生理功能受到
一定程度的影响.观察发现,在相同 Pb 浓度的胁迫
下,两个品种茶树根系的形态特征存在一定差异.这
与 Kopittke等[13]的研究结果相类似.这种差异源于
Pb对根系生长抑制作用的大小:抑制作用小,根系
仍可横向生长出侧根;抑制作用大,则侧根生长受
阻,无法突破根表皮组织而出现“鼓包冶现象,其原
因可能是 Pb能置换出根细胞壁上的 Ca2+ [15],从而
影响根细胞的分裂[16]和伸长[17] .由此可以推测,这
种根系形态差异间接地反映出 LJ 品种根系更容易
受到 Pb的毒害,YS品种则表现出相对较强的耐性.
不同种类植物以及不同植物器官对重金属的吸
收、累积能力不同. 本研究中,两个品种茶树器官中
的 Pb含量分布均为根>茎>新叶>老叶,与前人研究
结果相似.石元值等[18]调查发现,茶树中的 Pb 主要
蓄积部位是吸收根,其次是茎杆;康孟利等[19]也发
现,茶树体内的 Pb含量分布为:细根>粗根>茎>幼
叶>老叶.此外,Pb在其他类型植物器官中的分布也
有类似的规律,如玉米根系中的 Pb含量是地上部的
15 倍[17];洋葱(Allium cepa)、黄羽扇豆(Lupinus lute鄄
us)和甘蓝型油菜(Brassica napus)中的 Pb 含量在 9
~ 130 倍[20] . Pb在根系中的过量累积主要是根系组
织的内皮层细胞起到了横向截留作用,限制了 Pb向
地上部转运[21] .导致 Pb 在植物地上部与根系分布
差异的机理有待进一步研究.
3郾 2摇 铅在茶树根系亚细胞中的分布
植物对重金属的吸收和耐受能力与重金属在植
株体内的转运、分布特征及结合形态有关. 本研究
中,两个品种茶树根中的 Pb 大部分分布于细胞壁
中,而且随着暴露浓度的增加,细胞壁中 Pb 含量的
比例也显著增加. 康孟利等[22]研究发现,浙农 117
品种茶树根细胞中的 Pb 主要分布在细胞壁和细胞
核中,茎细胞中的 Pb 主要分布在细胞核中,而叶片
细胞中的 Pb主要分布在细胞质和细胞壁中. Ramos
等[23]也发现,在莴苣组织的亚细胞分布中,Pb 主要
分布在细胞壁中.
重金属离子带正电,因而很容易在带负电的细
胞壁处被大量络合而沉积.另外,植物细胞壁含有蛋
白质和多糖(纤维素、半纤维素、木质素等)以及大
量亲金属离子的配位基团(羟基、羧基、醛基、氨基
酸等),容易固定重金属离子[24] . Cobbett[25]研究认
为,重金属在非代谢活性组织中的分布可减轻或避
免其对功能性结构单元的损伤和代谢过程的干扰.
因此重金属离子在根细胞壁的沉淀是植物内部抗
毒、解毒的重要途径之一[26] .
对于非耐性或非超积累植物,根细胞壁的这种截
留作用具有一定的局限性.外界环境中重金属离子浓
度过高,会使根细胞壁结合的重金属离子达到饱和;
另一方面,由于毒性作用的加剧,导致根细胞壁、原生
质膜的透性增加,对其截留功能、选择透性产生严重
的破坏[27],使得大量重金属离子更容易向地上部输
送.本研究发现,在高浓度 Pb(0郾 38 mmol·L-1)的胁
迫下,尽管细胞壁的截留仍起主导作用,但 LJ品种根
亚细胞组分中 Pb 的含量除细胞壁外均高于 YS 品
种,说明 Pb更容易进入 LJ品种根细胞的内部.同时,
LJ品种新叶中 Pb含量随营养液 Pb 浓度的提高而增
加,并存在显著差异,而 YS品种则无显著变化.因此,
在高浓度 Pb 的胁迫下,LJ 根细胞壁的敏感性较 YS
高,根系质膜透性损伤程度较大,导致根系吸收的 Pb
更容易转运到叶片.
3郾 3摇 铅在茶树根系中的化学结合形态
植株体内重金属的形态变化是植物累积、解毒
的重要机制之一. 有毒重金属经过植物吸收、转运
后,会以不同的化学结合形态存在于不同的器官组
织中,借以限制其在植物体内的移动,从而减轻其对
植物的毒害.利用不同的化学提取剂可以有针对性
地提取植物体内不同形态的金属化合物,如 80%的
乙醇主要提取无机盐、氨基酸盐等可溶盐;去离子水
主要提取与水溶性物质结合的部分如水溶性有机酸
盐等;氯化钠可提取与蛋白质结合或吸着态的重金
属以及果胶酸盐等;醋酸提取难溶于水的重金属磷
酸盐;盐酸提取草酸盐等. Pb 在植物器官组织中的
化学形态与其在植物体内的迁移能力密切相关,其
中乙醇提取态和水溶态迁移活性最强,氯化钠提取
态次之,醋酸和盐酸提取态迁移活性最弱. 房江育
等[28]研究发现,茶树叶片中不溶性 Pb 为主要化学
形态,可溶性与潜在可溶性 Pb 的含量仅占 10%左
右.本研究结果发现,经过 60 d 的 Pb 胁迫处理,两
个品种茶树植株地上部的外观形态均没有显现出明
5984 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 徐摇 劼等: 铅在茶树体内的分布及化学形态摇 摇 摇 摇 摇 摇
显的受毒害症状,可能与不溶性 Pb为主要化学形态
有关.
另外,随着 Pb处理浓度的提高,根中氯化钠提
取态和醋酸提取态 Pb所占比例较大,而这部分移动
性较差的 Pb 主要与细胞壁发生结合作用. YS 品种
根中 NaCl提取态 Pb 含量百分率最大,说明根中果
胶酸铅、与蛋白质呈结合态或吸附态铅的比例较高;
LJ品种根中 HAc提取态 Pb 含量百分率最大,说明
根组织中磷酸氢铅和磷酸铅的比例成分较高. 而这
种结合形态的差异可能是导致两个茶树品种根细胞
壁对 Pb表现出不同敏感性的原因,从而影响根系吸
收的 Pb向地上部转运,其机理有待于进一步研究.
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-442 (in Chinese)
作者简介摇 徐劼,男,1975 年生,博士研究生.主要从事土壤
重金属植物污染化学与农产品安全研究. E鄄mail: xujie1688
@ 126. com
责任编辑摇 李凤琴
698 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷