全 文 ：第 26卷第 2期 　　　西　南　农　业　大　学　学　报 (自然科学版) Vol.26 , No.2
2004年 4月 Journal of Southwest Agricultural University(Natural Science) Apr.2004
文章编号:1000-2642(2004)02-0223-04
Hg2+对细叶蜈蚣草的毒害效应①
沈盎绿 ,姚维志 ,罗红波
(西南农业大学 水产学院 , 重庆　400716)
摘要:研究了不同浓度 Hg2+对细叶蜈蚣草(Egeria najas)叶绿素(Chl)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧氢酶(CAT)的分
子毒理学效应。试验结果表明 ,一定浓度 Hg2+可以抑制细叶蜈蚣草 CAT 和 SOD 的酶活性 ,从而破坏其抗氧化防御
系统 ,Hg 2+对细叶蜈蚣草生化毒理的影响存在剂量/效应关系。建议可以用细叶蜈蚣草的 CAT 活性变化作为水环境
监测的一项指标。
关　键　词:汞 ;细叶蜈蚣草;酶活性
中图分类号:X 171.5　　　　　　文献标识码:A
TOXOLOGICAL EFFECTS OF Hg2+ POLLUTION ON EGERIA NAJAS
SHEN Ang-lǜ , YAOWei-zhi , LUO Hong-bo
(Co llege of Aquaculture, Southw est Agricultural University , Chongqing 400716 , China)
Abstract:Physiological and biochemical effects of Hg2+ of Egeria najas w ere tested.The results showed that Hg 2+above a certain con-
centration could inhibit the activity of SOD and CAT of E .najas , thus injuring its antioxidant defense sy stem.A positive cor rela tion
ex isted between dose and effect.It is concluded from the above results that v ariation in CAT activity in E.najas can be used as a
biomarker to monitor and evaluate the aqua tic ecosy stem.
Key words:Hg2+;Egeria najas;SOD and CAT activity
　　Hg2+是水环境中的主要重金属污染元素之一 ,
可使植物出现急性毒害症状。植物受污染时间越长 ,
伤害越严重 ,最后可致植物死亡。有关重金属污染对
植物生理生化指标及超微结构的影响 ,国内外已有许
多研究和报道[ 1～ 10] 。细叶蜈蚣草(Egeria najas)是
一种广泛分布在南美一带的沉水植物 ,现作为一种观
赏性水草引进国内 ,目前国内外研究甚少。本文以细
叶蜈蚣草(Egeria najas)为研究对象 ,试图通过不同
梯度浓度的 Hg2+培养处理 , 从外部形态 、叶绿素
(Chl)含量 、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶
(CAT)活性等几个方面对黑藻 、菹草进行研究 ,旨在
更深一步阐明 Hg2+对植物的毒害机理 ,同时也可筛
选更好的环境监测指标。
1　材料和方法
1.1　材料
细叶蜈蚣草购自重庆 ,买回后在玻璃缸内暂养
24 h ,挑选发育良好的植株作为试验材料。
1.2　试验方法
1.2.1　试验设计　准确称取 HgCl2 ,用自来水配置
汞处理液 ,其浓度分别为:0.05 mg/L , 0.10 mg/ L ,
1.00 mg/ L ,2.00 mg/L 和 10.00 mg/ L(以纯 Hg
计)。每个浓度设平行重复 3次 ,并以自来水作为空
白对照 。
① 收稿日期:2003-05-15基金项目:重庆市科委应用基础项目资助(200217)作者简介:沈盎绿(1980-),男 ,浙江象山人 ,西南农业大学硕士研究生 ,从事渔业环境与生态研究。
DOI :10.13718/j.cnki.xdzk.2004.02.037
1.2.2　试验条件　光照周期为 12 h ∶12 h(L ∶D);
光照强度为 450 Lx ,用 JD —1A 型数字式照度计检
测;温度 25℃±2℃;pH 6.8±0.2。
1.2.3　叶绿素含量和酶活性测定[ 11] 　叶绿素(简
称Chl)含量测定 , 超氧化物歧化酶(简称 SOD)的活
性 ,根据 SOD抑制对氯化硝基四氮唑蓝(NBT)光还
原的性质测定酶活性 ,以每 h抑制 NBT 光还原 50%
作为 1个酶活单位 。沉水植物的酶活性以每 g 鲜重
植物所含酶活单位计数 ,以(U/g(f·w))表示。过氧
化氢酶(简称CAT)的活性测定 ,CAT 是利用高锰酸
钾滴定法测其活性的 ,酶活性以每 g 鲜重样 1 min内
分解 H2O2 的 mg 数计数 ,以(mg/(g.min))表示。
1.2.4　数据处理与分析　有关因子水平间差异的显
著性分析参照杜荣骞(1999)采用的是单因子方差分
析法;对 F -检验达显著的平均值用最小显著极差法
(LSR法)中的新复极差测验(SSR测验)进行多重比
较[ 12] 。
2　结果与分析
2.1　外形观察
当试验进行到 24 h 时 ,浓度为 10.00 mg/L 的
Hg2+培养液里的细叶蜈蚣草叶片开始褪绿 ,Hg2+浓
度为 1.00 mg/L 和 2.00 mg/L 的培养液里的细叶蜈
蚣草叶片略微褪绿 ,而 Hg2+浓度为 0.05 mg/L 和
0.10 mg/L的培养液里的细叶蜈蚣草叶片在处理期
间未出现明显的褪绿现象。随着处理时间的延长 ,
Hg2+浓度大于 1.00 mg/L 的培养液里的细叶蜈蚣草
叶片间相互粘连 ,Hg2+浓度越高越明显 ,这可能是叶
片表面吸附了大量 Hg2+ ,离子间相互作用所致。而
Hg2+浓度小于 1.00 mg/L 的培养液里的细叶蜈蚣草
则与对照组一致无明显变化。
2.2　Chl含量
Hg2+浓度/mg·L-1
图 1　 Hg2+对细叶蜈蚣草叶绿素含量的影响
Fig 1　Ef fect of Hg2+ on Eger ia Najas chlorophyll content
由图 1可知 , Hg 2+处理 96 h 后 , Hg2+为 0.05
mg/L 和 0.10 mg/L ,处理组细叶蜈蚣草叶片 Chl含
量略低于对照组。随着 Hg2+浓度的增加 , Chl 含量
呈下降趋势 ,从中可以看出 Hg2+对细叶蜈蚣草的致
死浓度为 0.10 mg/L ～ 1.00 mg/L 。
2.3　SOD活性
Hg2+浓度/mg·L-1
图 2　Hg2+对细叶蜈蚣草 SOD 活性的影响
Fig 2　Ef fect of Hg2+on the activity of SOD of Egeria najas
—◇— 24 h SOD的活性　　—□— 48 h SOD的活性
—△— 96 h SOD的活性
Hg
2+处理 24 h后 ,方差分析结果表明不同浓度
的 Hg2+处理对细叶蜈蚣草的 SOD活性差异极显著
(P<0.01),由多重比较可知 ,对照组细叶蜈蚣草的
SOD活性与 Hg2+为1.00 mg/L , 2.00 mg/ L , 10.00
mg/L 处理组细叶蜈蚣草的 SOD 活性存在极显著差
异 ,而且对照组细叶蜈蚣草的 SOD活性比汞处理组
要高。同时 ,对照组细叶蜈蚣草的 SOD活性与 Hg2+
为 0.05 mg/L , 0.10 mg/ L 处理组细叶蜈蚣草的 SOD
活性也存在极显著差异 ,而且对照组细叶蜈蚣草的
SOD活性比汞处理组要低 ,这正好反应了毒性试验
中低浓度处理时沉水植物表现出的毒理兴奋效应。
Hg2+处理 48 h后 ,方差分析结果表明不同浓度
的 Hg2+处理对细叶蜈蚣草的 SOD活性差异极显著
(P<0.01),由多重比较可知 ,对照组细叶蜈蚣草的
SOD活性与 Hg2+为 0.05 mg/ L , 0.10 mg/ L 处理组
细叶蜈蚣草的 SOD活性也存在显著差异 ,与 Hg 2+为
1.00 mg/ L ,2.00 mg/ L , 10.00 mg/L 处理组细叶蜈
蚣草的 SOD 活性差异不明显 , 同时 , Hg2+为 0.05
mg/L , 0.10 mg/L 处理组细叶蜈蚣草的 SOD活性与
Hg2+为1.00 mg/L ,2.00 mg/L ,10.00 mg/ L 处理组
细叶蜈蚣草的 SOD 活性存在显著差异 。这可能是
Hg
2+处理 48 h后毒理兴奋作用进一步加强的结果。
Hg
2+处理 96 h后 ,方差分析结果表明不同浓度
的 Hg2+处理对细叶蜈蚣草 SOD活性差异极显著(P
<0.01), 由多重比较可知 , 对照组细叶蜈蚣草的
SOD活性与 Hg 2+为 0.05 mg/L , 0.10 mg/ L , 2.00
mg/L , 10.00 mg/L 处理组细叶蜈蚣草的 SOD 活性
224 西　南　农　业　大　学　学　报　(自然科学版)　　　　　　　　2004年 4月
存在极显著差异 ,对照组细叶蜈蚣草的 SOD活性比
Hg2+为 0.05 mg/L , 0.10 mg/L 处理组细叶蜈蚣草
的SOD活性要低 ,比Hg 2+为 2.00 mg/L ,10.00 mg/
L 处理组细叶蜈蚣草的 SOD活性要高。
由图 2可知 ,随处理时间不同 ,细叶蜈蚣草 SOD
活性变化规律基本是 一致的 ,只是酶活性的相对大
小有所变化。总之 ,细叶蜈蚣草SOD活性随 Hg2+增
加而下降 。以细叶蜈蚣草的 SOD 活性变化为根据 ,
可以推断 Hg2+对细叶蜈蚣草的致死浓度为 0.10 ～
1.00 mg/L。
2.4　CAT 活性
Hg2+处理 24 h后 ,方差分析结果表明不同浓度
的Hg 2+处理对细叶蜈蚣草 CAT 的活性差异极显著
(P<0.01),由多重比较可知 ,对照组细叶蜈蚣草的
CAT 活性与 Hg2+为 0.05 mg/L , 0.10 mg/L 处理组
细叶蜈蚣草的 CAT 活性存在显著差异 ,与 Hg2+为
1.00 mg/L , 2.00 mg/L ,10.00 mg/L 处理组细叶蜈
蚣草的CAT 活性存在极显著差异 ,Hg2+为 0.05 mg/
L ,0.10 mg/L 处理组细叶蜈蚣草的 CAT 活性与
Hg2+为 1.00 mg/L ,2.00 mg/ L ,10.00 mg/ L 处理组
细叶蜈蚣草的 CAT 活性也存在极显著差异 。这说明
在Hg2+为0.05 mg/L 和 0.10 mg/L 处理时细叶蜈
蚣草存在毒理兴奋作用。
Hg2+处理 48 h后 ,方差分析结果表明不同浓度
的Hg 2+处理对细叶蜈蚣草 CAT 的活性差异极显著
(P <0.01),由多重比较可知 ,对照组细叶蜈蚣草的
CAT 活性与 Hg2+为 1.00 mg/L , 2.00 mg/L , 10.00
mg/ L处理组细叶蜈蚣草的 CAT 活性存在极显著差
异 ,与 Hg2+为 0.05 mg/L 处理组细叶蜈蚣草的 CAT
活性存在显著差异 ,与 Hg2+为 0.10 mg/L 处理组细
叶蜈蚣草的 CAT 活性差异不明显。Hg2+为 0.05
mg/ L ,0.10 mg/L 处理组细叶蜈蚣草的 CAT 活性与
Hg2+为 1.00 mg/L ,2.00 mg/ L ,10.00 mg/ L 处理组
细叶蜈蚣草的 CAT 活性也存在极显著差异 。Hg2+
处理 96 h后 ,方差分析结果表明不同浓度的 Hg2+处
理对细叶蜈蚣草 CAT 的活性差异极显著(P <0.
01),由多重比较可知 ,对照组细叶蜈蚣草的 CAT 活
性与Hg2+为1.00 mg/L , 2.00 mg/L ,10.00 mg/L 处
理组细叶蜈蚣草的 CAT 活性存在极显著差异 , 与
Hg2+为 0.05 mg/L , 0.10 mg/L 处理组细叶蜈蚣草
的CAT 活性差异不明显 ,Hg2+为 0.05 mg/ L , 0.10
mg/L 处理组细叶蜈蚣草的 CAT 活性与 Hg2+为 1.
00 mg/L , 2.00 mg/L ,10.00 mg/L 处理组细叶蜈蚣
草的 CAT 活性也存在极显著差异。随着 Hg 2+处理
时间的延长 ,Hg2+为 0.05 mg/L , 0.10 mg/L 处理组
细叶蜈蚣草的 CAT 活性逐渐向对照组细叶蜈蚣草的
CAT 活性接近 ,这说明细叶蜈蚣草的毒理兴奋作用
也随之降低 。
Hg2+浓度/mg·L-1
图 3　 Hg2+对细叶蜈蚣草 CAT 活性的影响
Fig 3　Ef fect of Hg2+on the activity of CAT of Eger ia najas
—◇— 24 h CAT 的活性　　—□— 48 h CAT 的活性
—△— 96 h CAT 的活性
由图 3可知 ,细叶蜈蚣草 CAT 活性随 Hg2+增加
而下降 。随处理时间不同 ,细叶蜈蚣草 CAT 活性变
化规律基本是一致的 ,只是酶活性的相对大小有所不
同 。以细叶蜈蚣草的 CAT 活性变化为根据 ,可以推
断Hg 2+对细叶蜈蚣草的致死浓度为 0.10 ～ 1.00
mg/L。这也与以细叶蜈蚣草的 SOD活性变化为指
标得出的 Hg2+对其致死浓度一致 ,但相比较而言 ,从
图 1 、图 2和统计分析结果可以得知 ,Hg 2+对细叶蜈
蚣草的毒性试验中 ,可以选择以细叶蜈蚣草的 CAT
活性变化为指标 ,试验结果更加合理 。
3　讨论
Chl作为植物进行光合作用的主要色素 ,其含量
能反映植物光合作用。从本试验结果可以看出 ,
Hg2+浓度高于 1.0 mg/L 时 ,黑藻 、菹草的 Chl含量
明显下降 ,说明高浓度的汞离子加速了细叶蜈蚣草的
衰老及死亡 。Chl含量是反映细胞水平上叶绿体的
变化 ,而 SOD和 CAT 活性则是分子水平上 ,因此 ,
Chl含量的变化不及 SOD和 CAT 活性的变化灵敏 。
SOD是沉水植物中普遍存在的一种含金属的酶 ,能
有效地消除活性氧 ,防止细胞膜系统过氧化作用的发
生 。CAT 是一种含 Fe 的血蛋白酶类 ,能催化 H2O2
分解成水和氧 ,因此与植物代谢强度及抗逆能力密切
有关。SOD和 CAT 都是抗氧化酶系统的重要组成
部分。SOD和 CAT 活性的变化能迅速反映植物机
体的毒害情况。
水体中的汞被沉水植物吸附后 ,在表皮形成离子
平衡 ,然后在通过渗透到达表皮细胞内。汞也可被沉
225第 26卷第 2期　　　　　　　　　　沈盎绿等　Hg 2+对细叶蜈蚣草的毒害效应
水植物根系直接吸收 。在分子水上 ,汞可以破坏沉水
植物的保护酶系统 ,从多方面影响其生理 、生化功能 ,
最终导致整株植物的死亡 。
本试验结果表明 ,重金属汞对细叶蜈蚣草生化毒
理的影响存在剂量/效应关系 ,即植物的反应随汞离
子浓度增加而增强 ,但二者并不成正比。低浓度时 ,
反应变化不明显 ,并且在 0.05 mg/ L ～ 0.10 mg/L 的
Hg2+培养液中的细叶蜈蚣草的 SOD ,CAT 活性都有
小幅度的上升现象 ,这表明汞在低浓度下有”毒物兴
奋效应” 。随着汞离子浓度的增加 ,植物的反应急剧
增强。而浓度继续增大时 ,反应的变化又不明显了 ,
说明汞对沉水植物的毒害性有一个最大值 ,当汞离子
浓度超过其值时 ,毒害也不会再增加了 。同时也可以
看出 ,经过 24 h 的培养后细叶蜈蚣草 SOD和 CAT
活性已经下降到某一值 ,随着试验时间的延长 2种酶
的活性变化不大 ,这说明 Hg 2+对细叶蜈蚣草的毒害
作用是非常迅速的 。从图 2 , 3 中可以看出 , Hg2+对
细叶蜈蚣草 CAT 活性的影响比 SOD活性的影响明
显。因此我们认为可以用细叶蜈蚣草 CAT 活性变化
作为水环境监测的一项指标。
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(上接第 222页)
　　(1)密钥数据库由系统管理员一人管理 ,其权利
至高无上 ,这种集中的管理方式较易实现 ,但也存在
较大的安全隐患 ,如果由于系统管理员的泄密而造成
的损失将是巨大的 。所以一方面要加强其责任心的
培养 ,另一方面还要完善监督机制 。
(2)本系统未将网络上传输的数据进行加密处
理 ,黑客有可能通过搭线等方法截取通信线路上的明
文。实际可利用如 SS L等成熟的网络协议加以改进
和保障数据安全[ 8] 。
(3)数据经加密处理后 ,某些字段会因数据类型
不符合 DBMS 所定义的类型而拒绝加载 ,这是在数
据库类型定义时必须要考虑的问题 。
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