全 文 ：Cd和盐联合胁迫下紫茉莉的生长反应及 Cd积累特性研究
刘家女 (南开大学环境科学与工程学院，天津 300071)
摘要 ［目的］研究 Cd和 NaCl联合胁迫下紫茉莉的生长反应及 Cd积累特性。［方法］采用溶液培养的方法，植物收获后，测量生物干
重以及各部位 Cd含量。［结果］紫茉莉对 Cd和盐联合胁迫表现出了强的耐性，在适宜 Cd及盐处理浓度下，投加 NaCl促进了紫茉莉对
Cd的积累。［结论］紫茉莉具有修复 Cd和盐复合污染土壤的潜力。
关键词 紫茉莉;Cd;盐胁迫;植物修复
中图分类号 S685． 16 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2012)28 －13922 －03
Growth Responses and Cd Accumulation Characteristics of Mirabilis jalapa L． under the Combined Cd and Salinity Stresses
LIU Jia-nv (School of Environmental Science and Engineering，Nankai University，Tianjin 300071)
Abstract ［Objective］To investigate the growth responses and Cd accumulation characteristics of Mirabilis jalapa L． under the combined Cd
and salinity stresses． ［Method］The aquatic culture was used in the study to measure the dry biomass and Cd concentration after the plants
were harvested． ［Result］Mirabilis jalapa L． showed strong tolerance under the combined Cd and salinity stresses，the addition of NaCl to the
Cd contamination solution could facilitate the Cd accumulation of plant under appropriate treatments． ［Conclusion］Mirabilis jalapa L． has the
potential to be used in the phytoremediation of the contaminated Cd and salinity contaminated soils．
Key words Mirabilis jalapa L．;Cd;Salinity stress;Phytoremediation
基金项目 中央高校基本科研业务费专项(65010401) ;教育部高等学
校新教师基金项目(20100031120030) ;国家自然科学学部
主任基金项目(41140008)。
作者简介 刘家女(1981 －) ，女，黑龙江明水人，副教授，博士，硕士生
导师，从事生态修复研究，E-mail:jianv2008 @ nankai．
edu． cn。
收稿日期 2012-05-21
土壤盐胁迫通常伴随着 Cd 污染而存在［1 －3］，找到既具
有一定耐(积累)重金属 Cd 又兼具耐盐碱等复合抗性的新
的植物材料，用于重金属 Cd污染伴盐渍等土壤的修复和改
良，必将有效减轻土壤重金属 Cd 污染和盐碱化等农业生态
危机给人类带来的压力［4 －5］，同时也将带来巨大的社会和经
济效益。也就是说，利用植物修复的方法，在受盐胁迫的重
金属 Cd污染土壤上种植植物，希望该植物能够保持对重金
属 Cd具有较强的耐性和积累性的同时，对盐渍化土壤也具
有很强的耐性，生长不受到明显抑制，并能从土壤中提取一
定的重金属［6 －7］。而已有研究表明，花卉植物紫茉莉对重金
属 Cd的耐性很强。笔者拟将以这种花卉植物作为供试植物
材料，研究其在盐和 Cd联合胁迫下的生长反应以及对 Cd的
积累特性，从而确认紫茉莉是否可作为具有一定耐(积累)
重金属 Cd又兼具耐盐等复合抗性的新的花卉植物材料。
1 材料与方法
1． 1 试验条件与试验设计 取非灌溉农业土壤，来自于中
国科学院沈阳生态站，研磨、过 4 mm筛后备用。待紫茉莉幼
苗生长 20 d后，挑选生长健壮且长相一致的幼苗进行移植，
挑选好的幼苗先用自来水将根部泥土冲净，再用蒸馏水反复
冲洗，根部用 0． 1%KMnO4 溶液消毒。
将处理后的幼苗置于 1 L大烧杯中培养，初时大烧杯中
只含有营养液，营养液的组成:Ca(NO3)2·4H2O、KNO3、
K2HPO4、NH4NO3、MgSO4、EDTA-Fe和微量元素，3 d后，待幼
苗适应了水培环境，准备换溶液正式开始水培试验。水培溶
液组 成 为 营 养 液 和 含 Cd、NaCl 的 溶 液，污 染 物 以
CdCl2·2． 5H2O和 NaCl 形态添加，试验共设计了 9 个处理
(表 1)。以不加 CdCl2·2． 5H2O和 NaCl的营养液为对照处
理，每瓶内 2棵植株，每个处理 3 次重复。每 3 天更换一次
溶液，更换营养液时分别加入相应的处理溶液，为防止靠近
植物根上部的茎和叶浸泡水中，在烧杯上搁置花架，并在其
上垫上剪好孔洞的纱布，烧杯中放入曝气管，接入气泵向烧
杯中充氧，观察并记录植株生长变化情况，5次换水过后收获
植株。
表 1 各处理的污染物浓度
处理编号 CdCl2·2． 5H2O浓度∥mg /L NaCl浓度∥g /L
C0 + N0 0 0
C1 + N0 6 0
C2 + N0 10 0
C0 + N1 0 1． 8
C0 + N2 0 3． 0
C1 + N1 6 1． 8
C1 + N2 6 3． 0
C2 + N1 10 1． 8
C2 + N2 10 3． 0
1． 2 样品分析与数据处理 收获的植株用去离子水冲洗干
净，将植株分成茎、叶和根部，用自来水充分冲洗以去除粘附
于植物样品上的污物，然后再用蒸馏水冲洗，沥去水分，在 75
℃左右烘干。再将茎、叶、花和根分别粉碎研磨成粉末状，用
微波消解法消解植物样品。消解过程:分别称取 0． 2 g植物
样品放入消解罐中，加入 6 ml浓 HNO3 和 2 ml H2O2 混合液
预反应 1 ～2 h，再放入微波消解仪进行三步消解;待消解完
全后，冷却静置待消解液无黄烟，定容到 10 ml容量瓶后，静
置 1 ～2 d;取静置定容的消解液的上层清液 1 ml，稀释至 10
ml，用原子吸收分光光度计(AA240FS，VARIAN)测定植株体
内各部分 Cd含量，波长为 222． 8 nm。所得数据用 SPSS13． 0
进行处理，应用 Duncan新复极差法进行差异显著性检验。
2 结果与分析
2． 1 Cd和盐联合胁迫下植物的生长反应及耐性分析 试
验表明，Cd和盐联合胁迫条件下，紫茉莉表现出了较强的耐
责任编辑 宋平 责任校对 况玲玲安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2012，40(28):13922 － 13924
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2012.28.011
性。在联合胁迫下生长的第 3天，各处理的植物均没有表现
出受毒害症状;第 6天时，Cd浓度较高的 C2 + N0、C2 + N1和
C2 + N2处理的植物叶子尖部有稍许失绿现象，其余处理的
植物没有表现出明显的受毒害症状;第 12 天时，Cd浓度较
高的 C2 + N0、C2 + N1和 C2 + N2 处理的植物叶子尖部还发
现了稍许萎蔫现象，其余处理的植物没有表现出明显的受毒
害症状;第 18天，Cd浓度较高的 C2 + N0、C2 + N1和 C2 + N2
处理的植物叶子尖部随着培养时间延长枯萎面积增大，其余
处理的植物仍没有表现出明显的受毒害症状。也就是说，对
于 Cd浓度较大的处理，植物生长受到了一定程度的影响，而
对于 Cd浓度较小及各 NaCl处理，植物生长均没有受到明显
影响。
紫茉莉各部位生物干重如表 2所示。对于根部干重，与
对照相比，所有处理根部干重均明显增加，其中 C0 + N2 和
C1 + N2处理的植物根部生物量最大，分别是对照的 2． 8 和
2． 9倍，这两个处理均为 NaCl 投加浓度较大的处理，而对于
另外一个 NaCl投加浓度较大的处理 C2 + N2，其根部生物量
与对照相比仅增加了 94． 1%，此处理为较高浓度的 Cd 与
NaCl的复合处理，说明较高浓度的 Cd处理抑制了植物根部
的生长［8］。对于茎部干重，除单一较高 Cd 浓度的 C2 处理
外，其余条件下植物茎部的生物干重与对照相比均增加，其
中 C2 + N2处理的植物茎部生物量最大，是对照的 1． 7倍;单
一 Cd处理时，尽管较低浓度 Cd处理(C1 + N0)植物的茎部
干重显著 ＞较高浓度 Cd 处理(C2 + N0)的，但是在 Cd 与
NaCl联合处理条件下，C2 + N1 和 C2 + N2 处理的植物茎部
干重却 ＞ C1 + N1和 C1 + N2 的，并且随着 NaCl 处理浓度的
增加，茎部的干重也在增加，可见，NaCl处理不但没有抑制反
而促进了植物的生长，与 Cd复合处理时削弱了 Cd对植物生
长的毒害程度。对于叶部干重，与对照相比，所有处理叶部
生物干重均增加，其中 C2 + N2处理叶部生物干重最大，是对
照的 1． 9倍，与茎部类似，C2 + N1 和 C2 + N2 处理的植物叶
部干重 ＞ C1 + N1和 C1 + N2 的，并且较高浓度的 NaCl 处理
茎部干重 ＞较低浓度 NaCl 处理的。综合看来，紫茉莉对 Cd
和 NaCl胁迫表现出了较强的耐性，生物量与对照相比呈现
不同程度的增加，尤其是两种浓度的 NaCl 处理均促进了植
物的生长。NaCl与 Cd复合处理条件下，NaCl的投加不但削
弱了较高浓度的 Cd处理对植物生长的抑制程度，并且随着
NaCl处理浓度的加大，还使紫茉莉生物量显著增加。
表 2 各处理组中紫茉莉各部位生物干重 mg
处理编号 根 茎 叶
C0 + N0 44． 87 ±4． 45 f 103． 13 ±9． 34 e 147． 47 ±11． 22 e
C1 + N0 65． 73 ±6． 74 d 124． 13 ±10． 38 d 174． 73 ±13． 29 d
C2 + N0 54． 11 ±5． 32 e 91． 60 ±8． 58 f 151． 77 ±11． 13 e
C0 + N1 100． 77 ±9． 02 b 139． 53 ±11． 19 c 199． 98 ±12． 23 c
C0 + N2 125． 77 ±10． 22 a 161． 63 ±13． 38 b 239． 28 ±15． 98 b
C1 + N1 91． 70 ±8． 38 c 108． 31 ±9． 29 e 154． 98 ±11． 23 e
C1 + N2 128． 73 ±10． 38 a 161． 13 ±14． 12 b 177． 85 ±12． 28 d
C2 + N1 83． 20 ±8． 27 c 165． 77 ±15． 67 b 245． 98 ±17． 89 b
C2 + N2 87． 10 ±7． 66 c 180． 47 ±17． 27 a 276． 90 ±14． 56 a
注:同列不同小写字母表示差异显著(P ＜ 0． 05) ，相同小写字母表示
差异不显著(P ＞0． 05)。
2． 2 Cd和盐胁迫下植物对 Cd 的积累特性分析 由表 3
可见，紫茉莉地上部 Cd含量显著低于根部的，说明在水培条
件下，紫茉莉所积累的 Cd大部分富集在根部［9］。随着 Cd处
理含量的增加，根部位积累 Cd的量也在增加，说明紫茉莉对
Cd的积累没有受到自身浓度增加的影响。但是，与生物量
分析结果不同的是，NaCl 的投加抑制了植物对 Cd的积累，
并且随着 NaCl处理浓度的增加，这种抑制作用越明显。对
于根部 Cd含量，与单一 Cd处理 C1 + N0 相比，投加了较低
浓度 NaCl的复合处理 C1 + N1 使植物积累 Cd 含量降低了
35． 0%，投加了较高浓度 NaCl的复合处理 C1 + N2使植物积
累 Cd含量降低了 50． 3%;而与单一 Cd 处理 C2 + N0 相比，
投加了较低浓度 NaCl的复合处理 C2 + N1使植物积累 Cd含
量降低了 43． 2%，投加了较高浓度 NaCl的复合处理 C2 + N2
使植物积累 Cd含量降低了55． 3%。对于地上部 Cd含量，与
单一 Cd处理 C1 + N0相比，投加了较低浓度 NaCl 的复合处
理 C1 + N1使植物积累 Cd含量降低了 10． 0%，投加了较高
浓度 NaCl的复合处理 C1 + N2 使植物积累 Cd 含量降低了
23． 4%;而与单一 Cd 处理 C2 + N0 相比，投加了较低浓度
NaCl的复合处理 C2 + N1使植物积累 Cd含量降低了 8． 0%，
投加了较高浓度 NaCl的复合处理 C2 + N2使植物积累 Cd含
量降低了 27． 4%。综合看来，与地上部相比，植物根部积累
Cd含量受 NaCl影响较大;与较低浓度 Cd处理相比，较高浓
度的 Cd处理的植物积累 Cd含量受 NaCl影响较大。
表 3 各处理组中紫茉莉各部位 Cd含量 mg /kg
处理编号 根 茎 叶 地上部
C0 + N0 1． 93 ±0． 12 1． 09 ±0． 13 1． 00 ±0． 18 1． 07 ±0． 11
C1 + N0 1 659． 32 ±99． 01 257． 12 ±24． 87 234． 26 ±19． 76 243． 75 ±19． 08
C2 + N0 2 478． 10 ±109． 29 380． 24 ±30． 10 381． 81 ±35． 18 381． 22 ±23． 62
C1 + N1 1 078． 54 ±78． 29 195． 31 ±17． 17 236． 13 ±18． 82 219． 34 ±15． 65
C1 + N2 825． 47 ±56． 12 167． 39 ±13． 27 204． 00 ±16． 56 186． 60 ±15． 65
C2 + N1 1 406． 87 ±120． 29 303． 65 ±24． 18 382． 67 ±23． 18 350． 86 ±29． 81
C2 + N2 1 107． 26 ±99． 87 230． 48 ±17． 26 307． 22 ±26． 89 276． 94 ±19． 06
植物修复的目的之一是修复植物体能够积累尽可能多
的重金属，图 1为各处理组合中紫茉莉各器官所积累的 Cd
总量，其为紫茉莉各器官的 Cd 含量与生物干重的乘积［10］。
如图 1所示，各器官积累 Cd含量的大小顺序为根部 ＞叶部
＞茎部。对于较低浓度的 Cd 处理，投加 NaCl 使植物积累
图 1 各处理组中紫茉莉各器官积累 Cd总量分析
Cd总量下降，此时，Cd与高浓度 NaCl 复合处理条件下紫茉
3293140 卷 28 期 刘家女 Cd和盐联合胁迫下紫茉莉的生长反应及 Cd积累特性研究
莉所积累的 Cd总量略大于与低浓度 NaCl 复合处理条件下
的。对于较高浓度的 Cd 处理，投加 NaCl 没有使植物积累
Cd总量下降，尤其是，Cd与较低浓度 NaCl 复合处理条件下
紫茉莉所积累的 Cd总量显著增加。也就是说，NaCl 对紫茉
莉积累 Cd的影响与 Cd污染水平有关［11］。
3 结论
紫茉莉对 Cd和盐联合胁迫表现出了很强的耐性，在 Cd
和 NaCl胁迫条件下，植物的生长不但没有受到抑制，反而与
单一 Cd处理相比生物量显著增加。NaCl 的投加降低了紫
茉莉体内的 Cd 含量。综合来看，NaCl 对紫茉莉积累 Cd 总
量的影响与 Cd 处理浓度有关，在适宜的处理条件下，NaCl
的投加可增加紫茉莉所积累的 Cd 总量。作为一种花卉植
物，紫茉莉在美化环境的同时具备修复 Cd与 NaCl复合污染
土壤的潜力。
参考文献
［1］杨劲松．中国盐渍土研究的发展历程与展望［J］．土壤学报，2008，45
(5):837 －845．
［2］张立宾，徐化凌，赵庚星．碱蓬的耐盐能力及其对滨海盐渍土的改良效
果［J］．土壤，2007，39(2):310 －313．
［3］GHNAYA T，NOUAIRI I，SLAMA I，et al． Cadmium effects on growth and
mineral nutrition of two halophytes:Sesuvium portulacastrum and Mesem-
bryanthemum crystallinum［J］． Journal of Plant Physiology，2005，162:1133
－1140．
［4］LUTTS S，LEFVRE I，DELPR C，et al． Heavy metal accumulation by the
halophyte species Mediterranean saltbush［J］． Journal of Environmental
Quality，2004，33:1271 －1279．
［5］GHNAYA T，SLAMA I，MESSEDI D，et al． Cd-induced growth reduction in
the halophyte Sesuvium portulacastrum is significantly improved by NaCl
［J］． Journal of Plant Research，2007，120:309 －316．
［6］MHLING K H，ANDR L． Interaction of NaCl and Cd stress on compart-
mentation pattern of cations，antioxidant enzymes and proteins in leaves of
two wheat genotypes differing in salt tolerance［J］． Plant and Soil，2003，
253:219 －231．
［7］SUNTORNVONGSAGUL K，BURKE D，HAHN D． Uptake and transloca-
tion of heavy metals in salt marsh sediments by Spartina patens［J］． Bulle-
tin of Environmental Contamination and Toxicology，2007，78:275 －279．
［8］WEI K，SHAMSI I H，ZHANG G P． Synergistic interaction of NaCl and Cd
on growth and photosynthetic parameters in soybean genotypes differing in
salinity tolerance［J］． Journal of Zhejiang University Science B，2007，8
(4):266 －271．
［9］WEGGLER-BEATON K，MCLAUGHLIN M J，GRAHAM R D． Salinity in-
creases cadmium uptake by wheat and Swiss chard from soil amended with
biosolids［J］． Australian Journal of Soil Research，2000，38:37 －45．
［10］MANOUSAKI E，KALOGERAKIS N． Phytoextraction of Pb and Cd by the
Mediterranean saltbush(Atriplex halimus L．):metal uptake in relation to
salinity［J］． Environmental Science and Pollution Research，2009，16:844
－854．
［11］XU J，YIN H X，LIU X J，et al． Salt affects plant Cd-stress responses by
modulating growth and Cd accumulation［J］． Planta，2010，231:449 －459．
［12］ZHANG J，YU P，YANG B． Comparative analysis on cadmium tolerance
and antioxidant enzymatic activities of two viola species［J］． Agricultural
Science ＆ Technology，2011，12(8):1195 －1200，
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
1216．
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参考文献
［1］张伟，李锟，李东，等．朱砂根化学成分和药理作用研究进展［J］．中国
实验方剂学杂志，2011，17(11):279．
［2］中华本草编纂委员会．中华本草第十六卷［M］．上海:上海科学技术出
版社，1999:57．
［3］王永林，查俊，李勇军，等．贵州不同产地朱砂根中铜、铅、镉、砷、汞含量
的测定［J］．安徽农业科学，2012，40(12):7069 －7071．
［4］陈建洪，陈必新，练发良，等．朱砂根穴盆苗育苗及移植技术研究［J］．
安徽农业科学，2009，37(11):5197 －5198，5224．
［5］李时珍．本草纲目［M］．北京:人民卫生出版社，1982:827．
［6］吴其浚．植物名实图考［M］．上海:商务印书馆，1957:191 －192．
［7］何克谏．生草药性备要［M］．广州:广东科技出版社，2009:62．
［8］萧步丹．岭南采药录［M］．广州:广东科技出版社，2009:128．
［9］国家药典委员会．中华人民共和国药典，Ⅰ部［S］．北京:化学工业出社，
2010:129．
［10］LIU D L，ZHANG X，WANG S P，et al． A new triterpenoid saponin from
the roots of Ardisia crenata［J］． Chinese Chemical Letters，2011(22):957
－960．
［11］刘岱琳．朱砂根和密花石豆兰活性成分的研究［D］．沈阳:沈阳药科大
学，2004．
［12］SCCOT C A．植物学［M］．北京:高等教育出版社，1974:1974．
［13］韩力，倪慕云．中药朱砂根化学成分的研究［J］．中国中药杂志，1989，
14(12):737．
［14］JIA Z H，MITOUNAGA K，KOIKE K，et al． New bergenin derivatives from
Ardisia crenata［J］． Nat Med，1995，49(2):187．
［15］邬家林．四川紫金牛属药用植物的薄层层析鉴别［J］．中药材，1994，17
(3):25 －26．
［16］谢娟，宋良科，王恒，等．矮地茶的槲皮素与山奈酚含量测定［J］．特产
研究，2008(1):55 －57．
［17］何海洋，宋良科，王岩，等． HPLC法测定九节龙中抗炎止咳主要化学
组分的含量［J］．中国药房，2012，23(7):618 －621．
［18］汤昊．四川紫金牛属药用植物的黄酮类活性组分的含量分析［J］．特
产研究，2011，33(3):48 －51．
［19］陈尚钘，胡文杰，黄艳丽，等．朱砂根化学成分的初步分析［J］．江西林
业科技，2007(6):15．
［20］ AKRIA M，MAMORU F，SHIGETAKA K，et al． Strutural studies of
FR900359，a novel cyclic depsipeptide from Ardisia crenata Sims (Myrsi-
naceae) ［J］． J Chem Soe Perkin Trans，1989，5:873 －878．
［21］刘岱，王乃利，张雪，等．朱砂根的抗癌活性成分研究［C］/ /中国药学
会．第七届全国青年药学工作者最新科研成果交流会论文集．北京:
中国药学杂志，2004:150．
［22］沈欣．朱砂根总皂苷抗癌作用及作用机理研究［D］．北京:北京中医药
大学，2003．
［23］PLOHMANN B，BADER G，HILLER K，et al． Immunomodulatory and an-
titumoral effects of triterpenoid saponins［J］． Pharmazie，1997，52(12):
953 －957．
［24］HASEGAWA H，SATOSHI M，MASAMORI U，et al． Inhibitory effect of
some triterpenoid saponins on glucose transport in tumor cells and its ap-
plication to in vitro cytotoxic and antiviral activities［J］． Planta Med，
1994，60(3):240 －243．
［25］PIACENTE S，PIZZA C，DE TOMMASI N，et al． Constituents of Ardisia
japonica and their in vitro anti-HIV activity［J］． J Nat Prod，1996，59(6):
565 －569．
［26］田振华，何燕，骆红梅，等．朱砂根抗炎抗菌作用研究［J］．西北药学杂
志，1998，13(3):109．
［27］江苏新医学院．中药大辞典［K］．上海:上海人民出版社，1999:2359．
［28］宿树兰，李永辉，欧阳臻，等．紫金牛属药用植物中三萜皂苷成分的研
究进展［J］．中药材，2003，26(2):144．
［29］王刚，麻兵继．岩白菜素的研究概况［J］．安徽中医学院学报，2002，21
(6):59．
［30］张正仙．岩白菜素抗大鼠实验性溃疡的研究［J］． 中草药，1999，30
(S1):148．
［31］阿亚斯·拜山佰．岩白菜素的免疫增强作用［J］．新疆医学院学报，
1998(3):189．
［32］陈辉，刘应才，潘金生，等．槲皮素对人肠系膜动脉平滑肌细胞钙激活
钾通道的激活作用［J］．临床心血管病杂志，2008，24(3):192 －194．
［33］夏家红，徐磊．槲皮素改善脂氧素抑制移植心脏收缩力的作用［J］．中
华实验外科杂志，2006，23(2):195 －196．
［34］SZETO Y T，COLLINS A R，BENZIEL F F． Effects of dietary antioxidant-
son DNA damage in lysed cells using a modified comet assay procedure
［J］． Mutat Res，2002，20:31 －38．
［35］BLA SIAK J，TRZECIAK A，GASIOROWSKA A，et a1． Vitamin C and
quercetin modulate DNA-damaging effect of N-methyl-N-nitro-N-nitrosog-
uanidine (MNNG)［J］． Plant Fads Hum Nutr，2002，57(1):53 －61．
［36］吴克智．富贵籽栽培技术［J］．花木盆景(花卉园艺)，1999(5):8 －9．
［37］邓素芳，黄烯，赖钟雄．朱砂根的药用价值与观赏价值［J］．亚热带农
业研究，2006，2(3):176 －178．
［38］聂谷华．观赏、生态及经济三用植物———朱砂根［J］．河北林业科技，
2010(1):104．
［39］中国科学院中国植物志编辑委员会．中国植物志第九卷［M］．北京:科
学出版社，1979:70．
42931 安徽农业科学 2012年