全 文 ：植物资源与环境学报　2007, 16(1):74-76　　　　　　　
JournalofPlantResourcesandEnvironment　　　　　
　　　 镉胁迫对狭叶香蒲某些生理指标的影响
吴晓丽 1 , 罗玉明 2 , 徐迎春 1, ① , 鄢贵龙 2 , 赵　艳 1
(1.南京农业大学园艺学院 , 江苏南京 210095;2.淮阴师范学院生物系 , 江苏 淮安 223300)
摘要:利用水培法研究了 Cd胁迫对狭叶香蒲(TyphaangustifoliaL.)某些生理指标的影响。结果表明 , Cd浓度在
0.4和 1.0mg· L-1时 , 狭叶香蒲的叶绿素含量呈上升趋势;Cd浓度高于 1.0mg· L-1时 ,叶绿素含量有所下降。当
Cd浓度达 1.5 mg· L-1时 , 狭叶香蒲的根系活力明显降低。随 Cd浓度的增加 , 超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物
酶(POD)活性基本呈现低浓度时上升高浓度时下降的变化趋势;丙二醛(MDA)含量则呈上升趋势。
关键词:狭叶香蒲;镉胁迫;根系活力;生理指标
中图分类号:Q948.116, X503.233　　文献标识码:A　　文章编号:1004-0978(2007)01-0074-03
EfectsofcadmiumstressonsomephysiologicalindexesofTyphaangustifoliaWUXiao-li1 , LUO
Yu-ming2 , XU Ying-chun1, ① , YANGui-long2 , ZHAOYan1 (1.ColegeofHorticulture, NanjingAgriculturalUniversity, Nanjing210095, China;2.DepartmentofBiology, HuaiyinTeachersColege,Huai an223300, China), J.PlantResour.＆Environ.2007, 16(1):74-76
Abstract:EfectsofcadmiumstresonsomephysiologicalindexesofTyphaangustifoliaL.werestudiedbyhydroponicculturemethod.Theresultsshowedthatcontentofchlorophylincreasedgradualywhen
concentrationofCdwas0.4or1.0mg· L-1 , butitdecreasedwhenconcentrationofCdwashigherthan
1.0mg·L-1.WhenconcentrationofCdreachedto1.5 mg· L-1 , rootvitalitydecreasedobviously.WithCdconcentrationincreasedgradualy, activitiesofSOD andPOD wereincreasedinlow
concentrationofCdanddecreasedinhighconcentrationofit, contentofMDAwasincreasedgradualy.Keywords:TyphaangustifoliaL.;cadmiumstress;rootvitality;physiologicalindexes
　　镉是广泛存在于自然界中的毒性最强的重金属
元素之一 ,对人类及动植物危害巨大 。近年来 ,有关
植物对镉胁迫生理反应的研究已成为热点 , 研究对
象涉及烟草 (NicotianatabacumL.)[ 1] 、玉米 (Zea
maysL.)[ 2, 3] 、小麦(TriticumaestivumL.)[ 4]及遏蓝
菜 (ThalspicaerulescensL.)[ 5] 等多种植 物。从
Chaney[ 6]提出 “利用超积累植物清除重金属污染 ”
的观点以来 ,全世界已发现 450多种重金属超积累
植物。
香蒲科(Typhacae)有 1属 16种植物 ,中国有 11
种 [ 7] ,均为多年生挺水植物 ,喜光照 ,适应性强 ,可
用于污水净化[ 8 ～ 11] 。重金属胁迫条件下 ,香蒲的生
理变化研究可为其对重金属污染水质的净化研究起
到一定的指导作用 ,具有重要的现实意义 。作者以
狭叶香蒲(TyphaangustifoliaL.)为实验材料 ,研究
了在镉胁迫条件下其生理生化指标的变化 ,以期为
狭叶香蒲对重金属的抗性研究提供一定的参考依
据 。
1　材料和方法
1.1　材料
供试材料为取自江苏省淮安市楚州区的狭叶香
蒲(TyphaangustifoliaL.)。
1.2　方法
将狭叶香蒲用自来水驯化 10d后 ,移入温室内
培养 ,每处理 3株 ,分别重复 3次。先后在塑料杯中
用 1/4和 1 /2Honglang营养液各培养 10 d,每 3天
换 1次营养液 ,然后再用全营养液培养 10 d。实验
时 ,加入不同量的 CdCl2 · 2.5H2 O溶液 ,使水培液
中Cd的终浓度分别达到 0(CK)、0.4、 1.0、1.2和
收稿日期:2006-11-15
基金项目:江苏省教育厅自然科学基金资助项目(02180009)和淮安
市农业科技计划资助项目(0352)
作者简介:吴晓丽(1980-), 女 , 宁夏青铜峡人 , 硕士研究生 ,主要
从事观赏植物生理生态学的研究。
①通讯作者 E-mail:xu-ych@163.com
1.5mg·L-1。将狭叶香蒲的根系全部浸入溶液中 ,
室温(25℃)培养 10d后 ,测定各项生理指标 。
叶绿素含量采用丙酮浸提分光光度法进行测
定 [ 12] ;根系活力采用 TTC法进行测定 [ 12] ;丙二醛
(MDA)含量采用硫代巴比妥酸显色法进行测
定 [ 12] ;超氧化物歧化酶 (SOD)活性采用 NBT光还
原法进行测定[ 13] ;过氧化物酶(POD)活性采用愈创
木酚法进行测定 [ 14] 。各实验均重复 3次 。
1.3　数据分析
采用 SPSS软件进行数据统计及分析 ,并进行差
异显著性分析。
2　结果和分析
2.1　Cd胁迫对狭叶香蒲叶绿素含量及根系活力的
影响
不同浓度 Cd处理对狭叶香蒲叶绿素含量及根
系活力的影响结果见表 1。由表 1可见 , Cd浓度为
0 ～ 1.0 mg· L-1时 ,狭叶香蒲的叶绿素含量呈上升
趋势 ,其中 0.4mg· L-1 Cd处理时的叶绿素含量为
对照的 104.65%, 1.0mg·L-1 Cd处理时的叶绿素
含量最高 , 为对照的 130.23%;Cd浓 度 高于
1.0 mg· L-1时 ,叶绿素含量开始下降;当 Cd浓度
达 1.5mg·L-1时 ,叶绿素含量下降到最低值 ,仅为
对照的 51.16%。实验表明 ,狭叶香蒲对 Cd胁迫有
一定的适应能力 , 但随着 Cd浓度的提高 , 叶绿素
含量不断降低 ,对植株的伤害也逐渐显现 。
表 1　不同浓度镉胁迫对狭叶香蒲叶绿素含量及根系活力的影响 1)
Table1　EffectsofdifferentconcentrationsofCdonchlorophyll
contentandrootvitalityofTyphaangustifoliaL.1)
浓度 /mg· L-1
Concentration
叶绿素含
量 /mg· g-1
Chlcontent
根系活
力 /mg· g-1· h-1
Rootvitality
　　 0(CK) 0.86bB 0.34Bb
　　 0.4 0.90bB 0.18dD
　　 1.0 1.12aA 0.21cC
　　 1.2 0.71cC 0.37aA
　　 1.5 0.44dD 0.13eE
　1)数据后的大小写字母分别表示在 1%和 5%水平上的差异显著
性　Capitalandlowercaseletersindicatethesignificantdifference
at1% and5%levelsrespectively.
实验表明 ,狭叶香蒲的根系活力与 Cd浓度密
切相关 。当 Cd浓度为 0.4 mg· L-1时 ,狭叶香蒲的
根系活力比对照降低 47.06%;随 Cd浓度的增加 ,
根系活力逐渐升高 ,当 Cd浓度达 1.2 mg· L-1时 ,
狭叶香蒲的根系活力迅速升高;而当 Cd浓度达 1.5
mg·L-1时 ,根系活力却比对照低 61.76%。上述结
果表明 ,当 Cd浓度为 1.2 mg· L-1时 ,狭叶香蒲的
根系对 Cd有应激反应 ,但随 Cd浓度逐渐升高 ,其
毒害作用逐渐增大 ,最终导致根系活力明显降低 。
2.2　Cd胁迫对狭叶香蒲 SOD和 POD活性及
MDA含量的影响
不同浓度 Cd处理对狭叶香蒲 SOD和 POD活
性及 MDA含量的影响结果见表 2。由表 2可知 ,随
Cd浓度的增加 , SOD活性呈低浓度时升高 ,高浓度
时下降的趋势 。当 Cd浓度为 0.4和 1.0 mg· L-1
时 , SOD活性上升;当 Cd浓度为 1.2 mg· L-1时开
始下降;Cd浓度达 1.5 mg·L-1时 , SOD活性最低 ,
但仍比对照高 6.0%。实验结果表明 ,狭叶香蒲对
Cd胁迫有一定的耐受能力 ,在耐受范围内 , SOD活
性随着 Cd浓度的升高而增加;高浓度 Cd处理时 ,
SOD活性的下降则表明 SOD酶结构被破坏且生理
功能逐渐丧失 。
经 Cd处理后 ,狭叶香蒲的 POD活性较对照高 ,
说明 Cd胁迫使活性氧自由基增多 ,膜脂过氧化加
剧。经 1.0 mg· L-1 Cd处理的狭叶香蒲的 POD活
性增加最明显 ,比对照增加 318.17%;随着 Cd浓度
的增加 , POD活性下降 ,但仍然较对照高。
表 2　不同浓度镉胁迫对狭叶香蒲超氧化物歧化酶和过氧化物酶活
性及丙二醛含量的影响 1)
Table2　EffectsofdiferentconcentrationsofCdonactivitiesof
SODandPODandMDAcontentofTyphaangustifoliaL.1)
浓度 /mg· L-1
Concentration
活性 /U· min-1· g-1　Activity
SOD POD
MDA含
量 /mmol· g-1
MDAcontent
　　0(CK) 172.27cC 51.95dD 5.32cB
　　0.4 175.97cBC 45.97eD 5.43cB
　　1.0 204.43aA 217.24aA 8.14bA
　　1.2 198.33aA 182.75bB 8.36bA
　　1.5 182.68bB 172.46cC 9.60aA
　1)数据后的大小写字母分别表示在 1%和 5%水平上的差异显著
性　Capitalandlowercaseletersindicatethesignificantdiference
at1%and5% levelsrespectively.
由表 2可见 ,随 Cd浓度的增加 ,狭叶香蒲的
MDA含量呈上升趋势 ,当 Cd浓度达 1.0和 1.5
mg· L-1时 ,其 MDA含量分别为对照的 1.53和
1.80倍 ,表明狭叶香蒲根中的过氧化程度随 Cd浓
度升高而加剧 。
75　第 1期　　　　　　　　　　　吴晓丽等:镉胁迫对狭叶香蒲某些生理植指标的影响
3　讨　　论
实验期间 ,不同浓度 Cd胁迫对狭叶香蒲的长
势均未造成影响 ,无植株枯萎等重金属毒害症状 ,植
株发育正常 。在重金属胁迫下 ,植物光合作用对胁
迫的反应比较敏感 ,因此叶绿素含量的高低可用来
表征植物在逆境下受伤害的程度 。研究表明 ,低浓
度 Cd处理时 ,叶绿素含量的上升可能与低浓度 Cd
能刺激细胞生长有关;而高浓度 Cd处理可能影响
到光合作用 ,致使合成代谢受阻 ,叶绿素含量下降 。
Cd浓度为 1.2 mg· L-1时 ,根系活力高于对照;而
在 1.5mg·L-1时 ,却又低于对照 ,说明狭叶香蒲对
Cd胁迫有一定的适应和调节能力 。
Cd可诱导植物的自由基过氧化损伤 ,加剧植物
体内的膜脂过氧化作用 [ 15] , 植物体内的 SOD和
POD是活性氧自由基清除系统中的两种重要保护
酶 , SOD和 POD活性的提高表明植物体保护机能的
启动和增强 ,是保护细胞免受毒害的调节反应 ,但其
调节能力是临时的和有限的。当细胞长时期受到胁
迫时 ,细胞内的活性物质 (包括酶)均会受到损伤 ,
从而使其活性下降 [ 16] 。本实验中 ,当 Cd浓度为
1.0mg·L-1时 ,狭叶香蒲体内的 SOD和 POD受到
活性氧自由基的诱导 ,活性上升 ,发挥清除活性氧的
作用;当 Cd浓度为 1.5 mg· L-1时 ,该保护系统被
重金属离子破坏 ,从而导致 SOD和 POD活性下降 ,
狭叶香蒲对活性氧自由基和过氧化物的防御能力减
弱 ,这与段云青等人的研究结果一致[ 17] 。 Ianneli
等 [ 18]认为 ,在低 、高浓度 Cd胁迫下 ,植物分别表现
出抗氧化活性增加和减少两种情况 ,说明抗氧化系
统不仅具有解毒功能 ,同时还是 Cd对植物产生毒
性(phyto-toxicity)的作用位点。本研究也得到了类
似结果 。
综上所述 ,狭叶香蒲作为净化水质能力较强的
水生植物 ,在重金属富集方面也具有一定的研究及
应用价值。
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