全 文 ：十二烷基苯磺酸钠对西洋菜生长影响的研究
宋关玲 ,马汇泉 ,张春杨 ,徐勤超 　(山东理工大学生命科学学院 ,山东淄博 255049)
摘要　 [目的 ] 为西洋菜在治理和修复十二烷基苯磺酸钠(SDBS)污染的富营养化地表水体中的应用提供试验依据。 [方法] 通过测定
不同浓度 SDBS处理西洋菜的 POD、CAT、SOD活性以及可溶性蛋白和叶绿体色素含量研究了 SDBS对西洋菜生长的影响。 [结果] 当
SDBS的浓度低于 10mg/L时 ,西洋菜的可溶性蛋白含量随 SDBS浓度的增大而上升;当SDBS的浓度高于 10 mg/L时 , 其可溶性蛋白含
量随SDBS浓度的增大而下降;当SDBS的浓度为 50mg/L时 ,其可溶性蛋白含量低于对照。当SDBS浓度达 10mg/L时 ,西洋菜的叶绿
素a、叶绿素 b、总叶绿素和类胡萝卜素含量均达最大值 , 且其 SOD和 CAT活性达最大值。当 SDBS的浓度为 100 mg/L时 ,西洋菜的
SOD活性明显低于对照;当SDBS浓度为 50mg/L时 ,其CAT活性明显低于对照。当SDBS浓度为 5mg/L时 ,西洋菜的POD活性达最大
值。 [结论] 西洋菜对SDBS的耐受力较强 ,故其适用于治理有表面活性剂污染的富营养化水体。
关键词　富营养化;SDBS污染;西洋菜;保护酶;水体修复
中图分类号　S645.9　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2009)25-11945-03
ResearchontheEffectofSodiumDodecylbenzeneSulfonateontheGrowthofNasturtiumoficinaleR.Br.
SONGGuan-lingetal　(ColegeofLifeScience, ShandongUniversityofTechnology, Zibo, Shandong255049)
Abstract　[ Objective] ThepurposeoftheresearchwastoprovideexperimentalbasisfortheapplicationofNasturtiumoficinaleR.Br.in
controlingandrestoringeutrophicsurfacewaterbodiespolutedwithSDBS.[ Method] TheefectofSDBSonthegrowthofN.oficinalewas
researchedthroughdeterminingtheactivitiesofPOD, CATandSODandthecontentsofsolubleproteinandchloroplastpigmentsinN.ofici-
naletreatedbySDBSwithdifferentconcn.[ Result] Whentheconcn.ofSDBSwaslowerthan10mg/L, thecontentofsolubleproteininN.
officinalewasincreasedastheconcn.ofSDBSwasincreased;whentheconcn.ofSDBSwashigherthan10mg/L, itscontentofsolublepro-
teinwasdecreasedastheconcn.ofSDBSwasincreased;whentheconcn.ofSDBSwas50mg/L, itscontentofsolubleproteinwaslowerthan
thatinCK.Whentheconcn.ofSDBSreached10mg/L, althecontentsofchlorophyla, chlorophylb, totalchlorophylandcarotenoidsin
N.oficinalereachedtheirmaximumsanditsactivitiesofSODandCATreachedtheirmaximums.Whentheconcn.ofSDBSwas100mg/L,
theactivityofSODinN.oficinalewasobviouslylowerthanthatinCK;whentheconcn.ofSDBSwas50mg/L, itsactivityofCATwasobvi-
ouslylowerthanthatinCK.Whentheconcn.ofSDBSwas5mg/L, theactivityofPODinN.oficinalereacheditsmaximum.[ Conclusion]
ThetoleranceofN.oficinaletoSDBSwasrelativelystrong, soitwassuitableforcontrollingeutrophicwaterbodiespollutedwithsurfactants.
Keywords　Eutrophication;SDBSpolution;NasturtiumofficinaleR.Br.;Protectiveenzymes;Waterbodyrestoration
基金项目　山东省自然科学基金项目(Y2008B67)。
作者简介　宋关玲(1971-),女 ,黑龙江伊春人 , 博士 ,副教授 ,从事水
体污染的生物治理研究。
收稿日期　 2009-05-04
　　目前 ,水体污染是一个全球性的环境问题 ,利用水生植
物来修复污染的水体是水体污染治理研究的热点。西洋菜
(NasturtiumoficinaleR.Br.)又名豆瓣菜 ,是我国从国外引进
的水生蔬菜 ,原产于地中海东部 ,属于十字花科草本植物 ,西
洋菜生长速度快 ,氮 、磷含量高 , 100g鲜菜中含有蛋白质 2.3
g、磷 60mg[ 1] ,在水体富营养化治理中有广阔的应用前景 。
表面活性剂也是一类常见的水体污染物 ,关于西洋菜是否适
合应用于表面活性剂污染水体的治理和生态修复中 ,目前未
见研究。该文以常见的表面活性剂作为污染源 ,在实验室模
拟的条件下 ,研究其对西洋菜生长的影响 ,其目的在于分析
西洋菜是否适合于有表面活性剂污染水体的治理和生态
修复。
1　材料与方法
1.1　材料来源及前处理　西洋菜采自山东省淄博市蒙山
水库附近的溪流中。取回的西洋菜经流水清洗后在试验室
内扩大繁殖 ,使其适应室内的生长条件 , 30 d后用于试验 。
1.2　培养条件　取用滤纸吸干 5 min后相同质量(8 g)的
西洋菜进行培养。置于 60×40×20 cm3的水槽中 ,水槽装 1
L的添加不同浓度十二烷基苯磺钠(SDBS)的修改后 Stein-
berg培养液 [ 2] (表 1), SDBS的浓度分别设置为 0、0.1、1、5、
10、20、50和 100mg/L, pH为 6.5。培养温度为 20 ～ 22℃,光
照强度为 2 000 lx,光照时间为 16 h,培养箱的湿度设置为
60%。培养 3d后取样测定几种保护酶的活性以及叶绿体色
素和可溶性蛋白含量的变化。每组培养实验均设置 3个
重复。
1.3　分析方法　酶液的制备 、可溶性蛋白含量的测定 、叶绿
素含量测定 、过氧化物酶(POD)活性 、过氧化氢酶(CAT)活
性 、超氧化物歧化酶(SOD)活性以及丙二醛(MDA)含量测定
参见文献 [ 3] 。
1.4　数据统计方法　试验所得的数据用 SPSS13.0统计分
析软件处理 ,组间差异运用 ONE-WAYANOVA进行方差
分析。
表 1　 Steinberg培养液改进后配方
Table1　TheimprovedformulaofSteinbergculturesolution
物质 Substance 含量 Content∥mg/L
KNO3 350.00
KH2PO4 90.00
K2HPO4 12.60
MgSO4· 7H2O 100.00
Ca(NO3)2· 42HO 295.00
MnCl2· 4H2O 0.18
H3BO3 0.12
Na2MoO4 0.04
ZnSO4· 7H2O 0.18
FeCl3· 6H2O 0.76
Na2EDTA· 2H2O 1.50
2　结果与分析
2.1　SDBS对西洋菜可溶性蛋白含量的影响　SDBS对西
洋菜可溶性蛋白含量的影响见图 1。在 SDBS浓度小于 10
mg/L的情况下 ,可溶性蛋白的含量随培养液中 SDBS浓度的
安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2009, 37(25):11945-11947 责任编辑　夏静　责任校对　况玲玲
增高而上升 ,当培养液中 SDBS浓度大于 10mg/L的情况下 ,
可溶性蛋白的含量随培养液中 SDBS浓度的增高而下降 ,当
SDBS浓度达到 50 mg/L的情况下 ,可溶性蛋白含量低于
对照。
可溶性蛋白具有强的亲水胶体性质 ,能增强细胞的持水
力 ,减少环境条件对原生质体的伤害 。研究结果表明 ,水体
中存在 SDBS对西洋菜生长造成一定的影响 ,当 SDBS浓度
小于 10 mg/L的情况下西洋菜具有升高其可溶性蛋白含量
来增加细胞的持水力 ,减少 SDBS对原生质体的伤害的能力。
当环境中SDBS的浓度超过了 10 mg/L的情况下这种调节能
力下降。SDBS浓度过高时可溶性蛋白含量低于对照 ,可能
是 SDBS增加细胞壁的透性 ,造成细胞内溶物流失有关。
图 1　SDBS对西洋菜可溶性蛋白含量的影响
Fig.1　EfectofSDBSonthecontentofsolubleproteininNas-
turtiumoficinaleR.Br.
2.2　SDBS对西洋菜叶绿体色素含量的影响　 SDBS对西
洋菜叶绿体色素含量影响见图 2。随着培养液中 SDBS浓度
的增高 ,叶绿素 a(Ca)、叶绿素 b(Cb)、总叶绿素(C)和类胡
萝卜素(Cx.c)的含量均出现先增高后降低的趋势。当培养
液中 SDBS的浓度达到 10 mg/L的情况下 ,几种色素的含量
达到最大值。
低浓度的 SDBS使叶绿素含量增高表明此时植物利用
光能的能力增强 ,具体的机理还有待于研究 。类胡萝卜素的
含量在低浓度的 SDBS存在的条件下也增高。类胡萝卜素即
是植物光合色素 , 又是内源抗氧化剂 ,它在吸收光能保护叶
绿素及猝灭单线态氧(1O2 )方面起着重要作用。类胡萝卜
素含量的增高表明低浓度 SDBS存在的条件下西洋菜猝灭单
线态氧(1 O2)的能力方面也有一定的提高。当培养液中 SD-
BS浓度超过 10 mg/L的情况下 ,几种色素含量的降低表明 ,
SDBS浓度大于 10mg/L的情况下西洋菜在利用光能及猝灭
单线态氧(1O2 )的能力均降低 ,从另一方面说明 SDBS浓度
大于 10 mg/L的情况对该植物生长造成了一定的障碍。
2.3　SDBS对西洋菜保护酶活性的影响　活性氧(如 O2 ,
H2O2)是植物体内的正常代谢产物。在 SDBS胁迫的条件
下 ,活性氧的含升高从而形成氧化胁迫 ,同时植物也可以依
靠自身的可以清除活性氧的各种抗氧化酶(如 POD、CAT和
SOD)来保护细胞抵御活性氧的攻击 ,抑制膜脂过氧化 。生
物氧自由基代谢及其生理作用的理论知识已经被广泛应用
于各生命学科领域的研究 ,活性氧构成氧化胁迫毒害细胞的
现象也几乎是一种共识。低浓度活性氧存在的条件下 ,植物
细胞可以通过提高细胞内保护酶的活性清除活性氧 ,抵御细
图 2　SDBS对西洋菜叶绿体色素含量的影响
Fig.2　EfectofSDBSconcentrationsonchlorophylcontentin
NasturtiumofficinaleR.Br.
胞膜质过氧化 ,高浓度活性氧就会破坏这种调节能力 ,细胞
就会遭受到严重的过氧化损伤。
SDBS对西洋菜 SOD活性的影响见图 3。从图 3可以看
出 ,培养液中存在低浓度 SDBS的情况下西洋菜 SOD活性明
显升高 ,当 SDBS的浓度为 10 mg/L的情况下 SOD的活性达
到最大值 , SDBS浓度大于 10 mg/L的情况下西洋菜 SOD活
性随 SDBS浓度的增高而降低 , SDBS浓度为 100 mg/L时西
洋菜 SOD的活性明显低于对照。
SOD是一种广泛存在于生物界的金属酶类 ,其存在与细
胞的需氧代谢密切相关。 SOD作为植物抗氧化系统的第一
道防线 ,清除细胞中多余的超氧根阴离子 [ 4] 。SOD可以将超
氧阴离子自由基歧化成 H2 O2和 O2 。植物体 SOD活性的升
高代表着细胞内积累了高浓度的超氧根阴离子 ,植物可以通
过提高其体内 SOD的活性来对超氧根阴离子的浓度进行调
节。培养液中存在低浓度的 SDBS西洋菜 SOD活性明显升
高表明低浓度 SDBS可对西洋菜造成环境胁迫 ,植物细胞内
积累了相对高浓度的超氧根阴离子 ,植物细胞通过自身的调
节机制提高其 SOD活性来清除多余的超氧根阴离子 ,从而
使植物免受超氧根阴离子带来的氧化伤害。当 SDBS浓度超
过 10mg/L时 SOD活性开始随培养液中 SDBS浓度增高而
降低表明此时细胞内积累的超氧根阴离子浓度已经超过了
细胞的自动清除能力 ,细胞此时难以通过提高 SOD的活性
清除积累过多的活性氧 ,细胞受到了超氧根阴离子带来的氧
化伤害 。
图 3　SDBS对西洋菜 SOD活性的影响
Fig.3　EfectsofSDBSonSODactivityinNasturtiumofficinale
R.Br.
SDBS对西洋菜 CAT活性的影响见图 4。 SDBS对西洋
11946 　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2009年
菜 CAT活性的影响和 SDBS对西洋菜 SOD活性的影响基本
相似 ,随着培养液中 SDBS浓度的升高 ,西洋菜 CAT活性出
现先增后降的趋势。SDBS浓度为 10mg/L时西洋菜 CAT的
活性达到最大 , SDBS的浓度大于 10 mg/L时西洋菜 CAT活
性降低很快 ,模拟条件下 SDBS浓度达到 50 mg/L时西洋菜
CAT的活性就明显低于对照 。
CAT是一种含 Fe的血蛋白酶类 ,能催化 H2O2分解成水
和氧 [ 5] ,因此与植物代谢强度及抗逆能力密切有关 , CAT具
有清除植物体内活性氧 、维持质膜稳定性的作用。细胞 CAT
的活性是 H2 O2转化的一重要信号。西洋菜 CAT活性随着
模拟条件下 SDBS浓度变化的变化表明在有 SDBS存在的条
件下该植物细胞内积累了相对高浓度的 H2O2 ,在 SDBS浓度
小于 10 mg/L的情况下西洋菜具有良好的自动调节机制 ,通
过提高细胞内 CAT的活性清除 H2 O2对细胞的伤害。这种
调节能力在 SDBS浓度超过 10 mg/L时开始减低 ,细胞此时
受到较为严重的氧化伤害。当 SDBS浓度超过 50 mg/L时
CAT活性低于对照说明此时细胞已经遭受了严重的氧化
损伤。
图 4　SDBS对西洋菜 CAT活性的影响
Fig.4　EfectofSDBSonCATactivityinNasturtiumoficinale
R.Br.
SDBS对西洋菜 POD活性的影响见图 5。西洋菜 POD
的活性随着模拟培养条件下 SDBS浓度的升高也出现先增后
降的趋势。在模拟环境中 SDBS浓度达到 5 mg/L时西洋菜
POD活性达到最大 ,当模拟培养环境中 SDBS浓度达到 50
mg/L时西洋菜 POD的活性开始低欲对照。组间方差分析
差异十分显著 。
POD是一种涉及到植物生长 、发育以及代谢等的一类
酶 ,它们影响植物体内木质素和乙烯的合成 、IAA的分解 ,同
时也参与植物体内对病菌 、伤害等的防御和保护作用 [ 6] 。该
类酶位于细胞质 、液泡 、细胞壁以及细胞外空间 ,利用愈创木
酚为电子供体在不同的有机和无机底物氧化过程中清除
H2O2 ,减轻过氧化氢对有机体的伤害。 POD变化的数据同
样表明 ,低浓度的 SDBS对西洋菜造成了环境胁迫 ,细胞积累
了相对高浓度的活性氧 , SDBS浓度在 5 mg/L之内 ,植物体
可以通过升高 POD的活性在生物体物质氧化过程中清除
H2O2 ,减轻过氧化氢对有机体的伤害。当 SDBS浓度超过了
5mg/L后 ,这种调节能力下降 ,当 SDBS浓度达到 50 mg/L
时细胞遭受氧化伤害严重 ,此时机体不具备升高 POD活性
来减轻氧化伤害的能力。
SDBS对西洋菜的几种保护酶活性的影响表明 , SDBS对
西洋菜来说是一种环境胁迫 ,但是西洋菜在 SDBS浓度不是
很高的情况下 ,可以通过升高其体内的 SOD、CAT和 POD酶
的活性来减轻这种活性氧代谢给西洋菜造成的伤害 。这种
调节能力也是有一定限度的 ,当 SDBS浓度超过 5 mg/L时
POD调节能力降低 ,当 SDBS浓度超过 10 mg/L时 SOD和
CAT的调节能力也降低。当 SDBS浓度超过 50mg/L时西洋
菜细胞应该受到了严重的氧化损伤。
图 5　 SDBS对西洋菜 POD活性的影响
Fig.5　EffectofSDBSonPODactivityinNasturtiumofficinale
R.Br.
3　结论
水体中有表面活性剂 SDBS存在的情况下会对水生植
物西洋菜的生长造成一定的影响。该植物对 SDBS的耐受力
很强 ,在 SDBS浓度不超过 10 mg/L时西洋菜不会对该植物
的生长造成较重的威胁 ,低浓度的情况下或许对该植物的生
长还有一定的刺激作用 。由于西洋菜对 SDBS的耐受力较
强 ,该植物适合应用于有表面活性剂存在的由于 N、P营养过
高造成的水体的污染的治理和生态修复中。
参考文献
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1194737卷 21期　　　　　　　　　　　　　　　　宋关玲等　十二烷基苯磺酸钠对西洋菜生长影响的研究