全 文 ：收稿日期:2009-10-18
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 , 副教授 ,博士 , 主要从事水体污染的生物治理研究。
汞对西洋菜的毒害效应研究
宋关玲
(山东理工大学 生命科学学院 ,山东 淄博 255049)
摘要:为了研究西洋菜是否可以应用于有重金属汞污染的富营养化地表水体的治理和生态修复
中 ,以不同质量浓度的汞处理 3 d的西洋菜为试验材料 ,测定 POD 、CAT 、SOD的活性 、MDA 含量
以及可溶性蛋白含量的变化。结果表明 ,低质量浓度汞(小于 1mg/L)存在条件下 ,西洋菜细胞可
以通过自身的调节减轻毒害 ,可以利用西洋菜进行富营养化水体的治理和生态修复;水体中 Hg2+
质量浓度达到 1mg/L 时 ,西洋菜遭受到严重的氧化伤害 ,此时西洋菜很难在水体中存活 。
关键词:富营养化;汞污染;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:1004-3268(2010)02-0083-04
Toxicity of Hydrargy rum to Nasturtium of ficinale R.Br.
SONG Guan-ling
(Department of Life Science , Shandong Unive rsity of Techno lo gy , Zibo 255049 , China)
Abstract:Nasturt ium of ficinale R.Br.were g rew in Steinberg medium suf fered wi th different
concentration of Hg2+ fo r 3 day s to study the effect of Hg2+ on the plant to determine the feasibi-
li ty of using this kind of plant in w ater eut rophication resto ration.Soluble pro tein content , POD
activi ty , CA T activity , SOD activi ty and MDA content w ere measured.In low hydrarg yrum con-
centration , the cells of N asturtium of ficinale R.Br.can regulate themselves to decrease disaster ,
while w hen the plant was exposed to 1mg/ L Hg2+ concentration , i t w as suf fered so serious ox i-
dant damage that it w as diff icult to survive.
Key words:Eutrophication;Hydrargy rum po llution;Nasturtium of ficinale R.Br.;Antioxidase;
Waterbody resto ration
　　由于氮 、磷等营养元素大量输入水体而引起的水
体富营养化已经是一个全球性的环境问题 ,利用水生
植物来治理水体富营养化是研究的热点之一。西洋菜
(Nasturtium of f icinale R.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 ,
100 g 鲜菜中含有蛋白质 2.3g 、磷 60mg[ 1] ,在水体富
营养化治理中有广阔的应用前景 。该植物还具有重
要的食用价值和药用价值 ,以较嫩的茎叶供食用 ,质
地脆嫩多汁 ,供作羹汤或凉拌生食 ,清香可口 ,营养丰
富[ 2] 。西洋菜味甘苦 、性寒 ,有清燥润肺 、止咳化痰 、
利尿之效 ,可防治结核 、肺炎 、皮肤搔痒 、淋浊 、尿少次
多等病症[ 3] 。也有人认为 ,西洋菜具有重要的防癌功
能[ 4] 。利用该植物修复水体的同时还可以带来经济
效益。通常水体的污染是比较复杂的 ,有些水体既有
氮磷等营养元素引起的水体富营养化 ,又有重金属以
及有机农药等排入而引起的污染。以山东野生的西
洋菜为材料 ,研究了汞短期胁迫对其一些生理指标的
影响 ,以便研究该植物能否在浅水地带修复含有重金
属汞污染的富营养化水体。
1　材料和方法
1.1　材料来源及试验前处理
西洋菜采自山东省淄博市蒙山水库附近的溪流
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河南农业科学
DOI :10.15933/j.cnki.1004-3268.2010.02.030
中。取回的西洋菜经流水清洗后在实验室内扩大繁
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 5min后相同质量(8g)的西洋菜进
行培养。置于 60cm×40cm×20cm的水槽中 ,水槽里
添加用不同质量浓度 Hg2+修改后的 Steinberg 培养液
1L[ 5] ,Hg2+质量浓度分别设置为 0mg/ L、0.05mg/L、
0.5mg/L 、1mg/L 、2mg/L 、5mg/ L 和 10mg/ L , pH 为
6.5。培养温度为 20 ～ 22℃,光照强度为 2000lx ,光照
时间为 16h ,培养箱的湿度设置为 60%。培养 72h后
取样测定几种保护酶的活性和可溶性蛋白含量。每组
培养试验均设置3个重复。
1.3　测定方法
酶液的制备 、可溶性蛋白含量的测定 、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[ 6] 。
1.4　数据统计方法
试验所测的数据用SPSS13.0统计分析软件处理 ,
组间差异运用 ONE-WAY ANOVA 进行方差分析。
2　结果与分析
2.1　汞对西洋菜可溶性蛋白含量的影响
汞对西洋菜可溶性蛋白含量的影响见图 1。低质
量浓度的汞使西洋菜可溶性蛋白的含量升高 ,当水体
中Hg2+质量浓度大于 1mg/L 时 ,西洋菜可溶性蛋白
含量随着汞质量浓度的升高而降低。总的来说 ,在有
汞存在的条件下 ,西洋菜可溶性蛋白的含量均高于
对照 。方差分析表明 ,汞对西洋菜可溶性蛋白的影
响组间差异极显著(P<0.01)。
图 1　Hg2+对西洋菜可溶性蛋白含量的影响
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 。结
果表明 ,Hg 2+质量浓度小于 1mg/ L时 ,西洋菜细胞
内蛋白含量提高 ,减轻了重金属对原生质体的伤害 ,
对重金属汞的胁迫有较强的调节能力 , 但随着
Hg2+质量浓度的升高 ,这种调节能力逐渐减弱 。总
体来说 ,汞胁迫处理西洋菜的可溶性蛋白均高于对
照 。分析原因可能是本研究所用的单位是每克鲜质
量(FW)植物叶片所含有的可溶性蛋白的毫克数 ,
而受到重金属胁迫后植物细胞含水量的减少会对结
果有一定影响的缘故。
2.2　汞对西洋菜几种保护酶活性的影响
2.2.1　汞对西洋菜 POD活性的影响　从图 2可以看
出 ,低质量浓度汞存在的条件下 ,西洋菜 POD活性明
显地上升 ,Hg2+质量浓度为1mg/L 时 ,西洋菜 POD的
活性达到最大值 ,Hg2+大于1mg/L 时 ,西洋菜 POD的
活性开始降低 ,Hg2+质量浓度达到 10mg/ L时 ,西洋菜
POD的活性已经明显低于对照。方差分析表明 ,汞对
西洋菜 POD活性的影响组间差异极显著(P<0.01)。
图 2　Hg2+对西洋菜 POD活性的影响
低质量浓度汞存在的条件下西洋菜 POD活性
明显上升 ,说明该条件已经对西洋菜造成了一定的
环境胁迫 ,西洋菜通过提高其POD的活性来清除体
内积累的高浓度的 H 2O 2 ;当 Hg2+质量浓度达到
1mg/L 时 ,西洋菜 POD活性达到最大值 ,说明此时
植物细胞利用 POD活性调节来减轻氧化伤害的能
力已经达到最大值 ,超过这个质量浓度 ,植物通过
POD的调节能力就受到影响;当 Hg2+质量浓度达
到 10mg/ L时 ,西洋菜 POD 活性明显低于对照 , 说
明此时造成的氧化伤害西洋菜已经无法通过其
POD活性的变化来进行调节 。
2.2.2　汞对西洋菜 CA T 活性的影响 　从图 3可
以看出 ,随着水体中 Hg2+质量浓度的升高 ,CAT 活
性呈现先增高后降低的趋势 ,当 Hg2+质量浓度为
1mg/L 时 ,CA T 活性达到最大值 64.59 U/(mg ·
min)。方差分析表明 , 汞对西洋菜 CAT 活性的影
响组间差异极显著(P<0.01)。
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2010年第 2期
图 3　Hg2+对西洋菜 CAT活性的影响
　　低质量浓度汞存在的条件下 ,西洋菜 CAT 活
性升高 ,表明低质量浓度汞对西洋菜造成了一定的
环境胁迫 ,西洋菜体内积累高浓度的 H2O 2 ,此时细
胞内 CA T 活性升高以调节 H 2O 2 代谢的平衡;当
Hg
2+质量浓度超过1mg/L 时 ,西洋菜 CA T 活性降
低 ,表明高质量浓度的汞胁迫下西洋菜自身调节能
力下降 ,通过提高细胞 CAT 活性调节来清除体内
积累的 H 2O 2的能力降低 。
2.2.3　汞对西洋菜 SOD活性的影响　从图 4可以
看出 ,汞对西洋菜 SOD活性的影响类似于其对 POD
和CAT 活性的影响 ,低质量浓度 Hg2+存在下 ,西洋
菜SOD活性上升 , Hg2+质量浓度为 1mg/ L时 ,西洋
菜 SOD 的活性达到最大值 , Hg2+质量浓度大于
1mg/ L 时 ,西洋菜 SOD 的活性开始降低 , Hg 2+质
量浓度达到 5mg/ L 时 ,西洋菜 SOD的活性明显低
于对照 。组间方差分析表明 ,汞对西洋菜 SOD活性
的影响组间差异极显著(P<0.01)。
图 4　Hg2+对西洋菜 SOD活性的影响
SOD活性的变化表明 ,西洋菜对汞比较敏感 ,
低质量浓度 Hg2+存在的条件下 ,西洋菜细胞内就
积累高浓度的超氧根阴离子。细胞提高 SOD 活性
来清除体内过多的超氧根阴离子 ,减轻 Hg2+对细
胞的伤害 。Hg2+质量浓度大于 1mg/L 时 ,西洋菜
SOD的活性开始降低 ,此时西洋菜清除细胞内积累
高浓度超氧根阴离子的能力下降。Hg2+质量浓度
达到 5mg/L 时 ,西洋菜 SOD的活性就已经明显地
低于对照 ,说明此时已经对西洋菜造成了严重的氧
化伤害 ,该植物已经不具有升高 SOD活性来清除体
内积累高浓度的超氧根阴离子的能力 。
汞对西洋菜 POD活性 、CA T 活性和 SOD 活性
的影响表明:西洋菜对重金属汞比较敏感 ,极低质量
浓度就可以使西洋菜遭受一定程度的氧化伤害;在
汞质量浓度小于 1mg/ L 的情况下 ,西洋菜具有调
节酶活性来清除过高活性氧的能力。先前的研究表
明 ,该植物在重金属镉的胁迫下 ,当镉质量浓度达到
0.5mg/ L 时调节能力就下降[ 7] ,表明该植物在重金
属质量浓度较低的情况下 ,对汞胁迫的调节能力高
于对镉胁迫的调节能力 。汞质量浓度达到 10mg/L
时 ,POD 、CA T 、SOD 3种酶均不具备升高活性来清
除细胞内积累高浓度活性氧的能力。
2.3　汞对西洋菜 MDA 含量的影响
从图 5可以看出 ,西洋菜 MDA 含量在培养条
件中 Hg2+质量浓度小于 1mg/ L 时变化不大;当培
养条件中 Hg2+质量浓度大于 1mg/L 时西洋菜
MDA 的含量明显升高 。组间方差分析(P<0.01)
表明 ,随着 Hg2+质量浓度的变化西洋菜 MDA 的含
量不同 。图 5表明 ,西洋菜膜质氧化程度随培养液
中 Hg2+质量浓度的变化明显不同 ,当 Hg2+质量浓
度大于 1mg/L 时 ,西洋菜细胞膜质受到了严重的
氧化伤害 ,该植物很难在此条件下生存。
图 5　Hg2+对西洋菜MDA含量的影响
3　结论与讨论
水体中重金属污染是利用植物进行水体富营养
化治理时应该考虑的因素。本研究结果表明 ,西洋
菜在水体中存在汞的情况下受到一定的氧化伤害。
当水体中 Hg2+质量浓度大于 1mg/L 时 ,西洋菜无
法通过自身的调节来减轻氧化伤害。因此 , 如果水
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河南农业科学
不同施肥水平对南瓜过氧化氢酶活性的影响
杨鹏鸣1 ,周修任2
(1.河南科技学院 园林学院 , 河南 新乡 453003;2.河南科技学院 生命科技学院 ,河南 新乡 453003)
摘要:采用随机完全区组设计对不同施肥水平下南瓜穴盘苗过氧化氢酶(CA T)活性进行了研究。
结果表明:氮素对所测南瓜穴盘苗 CA T 活性影响较大 ,使 CA T 活性增高 。在苗龄30 d时 ,施用
5000mg/L 氮肥使CA T 活性达到最大值 。在南瓜幼苗期 ,施用 5000mg/L 和 10 000mg/L 氮肥的
幼苗 CA T 活性并无明显差异。磷钾对南瓜穴盘苗的 CAT 活性影响较小 ,与对照相比差异不明
显。微肥对南瓜穴盘苗的影响也较小 ,CA T 活性变化不明显 。
关键词:南瓜;施肥;过氧化氢酶
中图分类号:S642.1　　文献标识码:A　　文章编号:1004-3268(2010)02-0086-03
Effects of Different Fertilizer Rates on the CAT
A ctivity of Pumpkin
YANG Peng-ming1 ,ZHOU Xiu-ren2
(1.Co llege of Landscape A rchitectur e, H enan Institute of Science and Technology , Xinxiang 453003 , China;
2.College o f Life Sciences ,H enan Institute of Science and Technolog y , Xinxiang 453003 , China)
Abstract:Dif ferent fertilizer rates w ere designed as randomized complete-block design systemical-
ly on pumpin plug seedling s , and the CAT activity we re dete rmined respectively .The results
show ed that nit rogen has the significant ef fect on increasing the activity o f CA T .While phos-
phorus and potassium has a lit t le ef fect on CAT activi ty , being no significant dif ference to CK , as
well as the effect o f microelement fertilizer.
Key words:Pumpkin;Fer tilizer;CA T
收稿日期:2009-09-29
基金项目:河南省科技攻关项目(0324070100);河南科技学院重点科研项目资助基金(0319)
作者简介:杨鹏鸣(1974-),男 ,河南上蔡人 , 讲师 ,主要从事遗传学教学与科研工作。
体中有重金属汞的污染会对修复效果有一定的影响 ,
低质量浓度汞存在时尚可利用该植物进行修复 ,高质
量浓度汞污染的水体不可以利用该植物修复水体 ,水
体中 Hg2+质量浓度达到 1mg/L时该植物很难存活。
参考文献:
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[ 2] 　江解增 , 张卫平 ,曹碚生 , 等.豆瓣菜产量构成因子及品
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·86·
2010年第 2期