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婆婆纳对铅污染耐受性的研究



全 文 :·园林花卉·植物 北方园艺2015(08):70~73
作者简介:李庚飞(1978-),女,内蒙古通辽人,硕士,副教授,现主
要从事环境污染与生态修复等研究工作。E-mail:ligengfei2005@
163.com.
基金项目:陕西省多河流湿地生态环境重点实验室开放基金资助
项目(SXSD1403)。
收稿日期:2014-12-16
DOI:10.11937/bfyy.201508020
婆婆纳对铅污染耐受性的研究
李 庚 飞1,2,徐   承3
(1.广西交通科学研究院 生态所,广西 南宁530007;2.陕西省多河流湿地生态环境重点实验室,陕西 渭南714000;
3.渭南师范学院 化学与生命科学学院,陕西 渭南714000)
  摘 要:以婆婆纳(Veronica didyma Tenore)为试材,采用原子吸收分光光度法,研究不同铅
浓度胁迫对婆婆纳生长和富集情况的影响,探索婆婆纳在铅污染区修复方面的利用价值。结果
表明:5、15、30g/L铅浓度处理对婆婆纳的生长起促进作用,45g/L铅浓度处理对婆婆纳的生长
有抑制作用。不同器官组织对铅的吸收存在差异性,根系对铅的积累最强,在60g/L处理下根系
铅积累量最高,其值为470.82mg/kg;不同浓度处理下,婆婆纳的富集系数均小于1。
关键词:婆婆纳(Veronica didyma Tenore);铅污染;耐性
中图分类号:S 688.9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)08-0070-04
  矿产资源的开发利用给人类带来经济效益的同时,
也产生了一些负面影响,其中重金属铅的污染不仅引起
土壤质量退化,降低农产品产量和品质,而且会通过食
物链危及人类健康[1],铅中毒可造成人体中枢神经系统
与周围神经系统损伤,引起造血系统产生损伤导致贫
血,损伤肾功能,毒害生殖系统,导致儿童智力低下和多
动症等[2],因此铅污染的修复工作迫在眉睫。土壤污染
的植物修复技术能够克服传统的物理修复和化学修复
技术的缺点,修复成本低,不破坏土壤结构,且避免二次
污染等被推广应用[3],特别是在污染严重地区,因重金
属毒性大,土壤养分缺乏,生态条件恶劣等因素,一般植
物难以生长[4],因此植物稳定技术的研究工作主要集中
在耐性植物的筛选上[5]。该研究以婆婆纳为试材,分析
其对铅污染的耐受性和富集特征,以期为铅污染区域植
物修复提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试土壤:供试盆栽土壤取自渭南师范学院杨树林
表层土,土壤风干压碎后,过筛混匀,将土壤和洗干净的
河沙按1∶1混合后装盆。供试盆栽容器为上端直径
14cm、高18cm的盆栽桶,装入0.875kg过筛的混匀土
待用。
供试植物:婆婆纳(Veronica didyma Tenore)采自渭
南师范学院校园杂草丛,将其洗干净后,在洗净河沙中
进行预培养,7d后将长势一致的幼苗进行盆栽试验。
1.2 试验方法
采用随机区组设计,设不同铅液浓度处理水平分
别为5、15、30、45、60g/L,以 Hoagland营养液为对
照。植株培养7d后,在盆栽土壤表面喷洒已知浓度
的铅溶液,开始进行铅胁迫试验,研究婆婆纳在不同
铅浓度胁迫条件下的耐性和铅吸收积累特征。每个
试验处理水平设4个重复,共设24盆处理水平。并
每隔10d测量1次株高,胁迫结束后,测定不同处理
植株的生物量,土壤含铅量和植株不同部位Pb含
量,据此分析婆婆纳在不同铅浓度胁迫条件下的耐性
和铅吸收积累特征。
1.3 项目测定
植物样品处理及测量:将胁迫试验结束后的婆婆纳
样品分成根、茎和叶3个部分,烘干研磨后分别称取1g,
加混酸浸泡过夜后消解,消解完毕后用去离子水定容
至25mL,过滤,滤液为待测液。并用 WFX-120型的原
子分光光度计测定Pb含量。
2 结果与分析
2.1 铅胁迫对婆婆纳生长的影响
2.1.1 铅胁迫对婆婆纳株高的影响 由表1可知,
5、15、30g/L铅浓度处理下的植株长势正常;45g/L
和60g/L铅浓度处理下的植株叶子下垂,并出现许多
黄叶;第3次和第4次测量时60g/L铅浓度处理下
的植株已全部萎蔫。由第4次测量株高结果可知,
5g/L铅浓度处理下的株高比对照组增加了7.92%;
07
北方园艺2015(08):70~73 植物·园林花卉·
15g/L铅浓度处理下的株高比对照增加了18.73%;
30g/L铅浓度处理下株高比对照增加了24.23%。
而在45g/L处理条件下婆婆纳生长缓慢,比对照减
少了9.33%;在60g/L铅胁迫下婆婆纳全部萎蔫,
说明高浓度45g/L和60g/L铅胁迫对婆婆纳的生
长有抑制作用,甚至产生毒害作用。
表1 不同铅胁迫下婆婆纳的株高
  Table 1The height of Veronica didyma Tenore under
diferent lead concentrations
株高
Height/cm
铅浓度Concentrations of Pb/(g·L-1)
0  5  15  30  45  60
原株高 Height  8.75  8.73  8.69  8.76  8.79  8.75
第1次The first  9.26  9.68  10.22  9.96  9.10  8.86
第2次The second  9.82  10.65  10.96  11.09  9.25  9.11
第3次The third  10.12  10.89  11.89  12.25  9.62 枯萎
第4次The forth  10.73  11.58  12.74  13.33  9.75 枯萎
2.1.2 铅胁迫对婆婆纳生物量的影响 植物生物量是
植物耐铅性的重要评价因子之一[6]。由表2可知,5、15、
30g/L铅浓度处理对婆婆纳单株生物量有促进作用。
随着铅浓度增加,婆婆纳单株生物量呈下降趋势,45g/L
浓度水平下单株生物量开始大幅下降,说明高浓度铅对
婆婆纳单株生物量有抑制作用,可能是高浓度铅胁迫使
植物体内代谢发生紊乱造成的。不同浓度铅胁迫对婆
婆纳的茎叶和根系生物量均有显著影响,而且不同浓度
铅胁迫对根生物量的影响比对茎叶生物量的影响显著。
表2 不同铅胁迫下婆婆纳的生物量
  Table 2 The biomass of Veronica didyma Tenore under
diferent lead concentrations
生物量(干重)
Biomass(dry weight)/g
铅浓度Concentrations of Pb/(g·L-1)
0  5  15  30  45  60
枝叶生物量
Shoot biomass/g
2.49  2.97  3.56  4.36  2.33  1.94
根生物量
Root biomass/g
0.87  1.60  2.76  3.70  0.68  0.25
单株生物量
Single plant biomass/g
3.36  4.57  6.32  8.06  3.02  2.20
2.2 婆婆纳对铅的吸收和积累特性
2.2.1 婆婆纳各器官组织铅含量 分析植株体根、茎、
叶重金属的含量有利于正确评价重金属对植物生长的
影响。由表3可知,婆婆纳根、茎和叶的Pb含量都随着
Pb处理浓度的提高而增加,各器官组织铅含量表现为
根>叶>茎。婆婆纳茎叶中铅含量要远低于根系,茎
叶在60g/L处理下达到最大值之和为142.57mg/kg,
而根 部 铅 浓 度 在 60g/L 处 理 下 达 到 最 大 值
470.82mg/kg,是茎叶铅含量的3.3倍。说明铅进入植
物体后绝大部分积累在植物根部,只有少量向地上部移
动,这可能是由于根系对铅进行吸收或固定,阻止铅离
子进一步向地上部分运输,从而使铅在植物体地上部分
和根系分配不同,相关研究有待进一步开展。
表3 婆婆纳各器官组织的铅含量
  Table 3 The lead content in
the diferent organs of Veronica didyma Tenore
处理浓度
Diferent contents/(g·L-1)
Pb积累量Contents of Pb/(mg·kg-1)
根Root 茎Stem 叶Leaf
0  7.53  1.05  3.59
5  60.38  3.04  29.67
15  108.53  7.83  39.09
30  210.53  9.45  76.20
45  306.43  11.23  90.74
60  470.82  20.21  122.36
2.2.2 婆婆纳对重金属铅的转移系数 转移系数反映
植物将重金属从地下部分向地上的运输和分配情况,它
是指植物地上部分某重金属的含量与地下部分该重金
属含量的比值[7]。重金属主要通过植物根系吸收,然后
在植物体内分配,转移系数越大,说明根系中重金属所
占比例越小,茎叶中所占比例越大,重金属通过根系向
地上部的迁移能力越大。由图1可知,不同浓度Pb液
处理条件下,婆婆纳地上部对Pb的转移程度不同,1~
60g/L处理条件下转移系数出现波谷趋势,即30g/L
Pb液处理条件下转移系数最低,其值为0.33。0~
30g/L处理条件下,转移系数有明显趋势,这可能是由
于婆婆纳地上部分Pb的容纳量未达到饱和,不断由地
下部分向地上部分转移,但随着地上部分Pb含量的增
加,转移趋势降低。30~60g/L处理条件下虽然转移系
数逐渐增加,但由表1和表2可知,生长趋势已经逐渐减
弱,地上部分已经发生萎蔫现象,对重金属Pb的耐性已
达峰值,严重影响植物生长。
图1 不同浓度下婆婆纳对Pb的转移系数
Fig.1 The transfer coeficient of lead in diferent organs of
Veronica didyma Tenore
2.2.3 婆婆纳不同器官对重金属铅的富集系数 富集
系数是指植物中某污染物含量占土壤中该污染物含量
的百分比[8]。它反映了植物对土壤重金属元素的富集
能力。富集系数越大,则植物越易从土壤中吸收该元
素,即该植物对重金属吸收积累能力越较强。由图2可
知,婆婆纳在5g/L Pb液处理水平下,富集系数最高,其
值为0.24,这可能因为低浓度铅对婆婆纳生长有促进作
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·园林花卉·植物 北方园艺2015(08):70~73
用,在此浓度处理下婆婆纳生长旺盛,对重金属铅吸收
积累能力强。随着处理浓度的升高,富集系数有降低趋
势。但在15~30g/L Pb液处理条件下,由图2和图1
可知,婆婆纳的富集系数和转移系数变化趋势均较小,
可能由于婆婆纳在此Pb浓度范围内对体内各种代谢活
动影响无很大差异。
图2 不同浓度下婆婆纳对Pb的富集系数
Fig.2 The bioaccumulation coeficient of lead in
diferent organs of Veronica didyma Tenore
2.2.4 婆婆纳对重金属铅的迁移总量 重金属迁移总
量是一个非常重要的指标,用以评价植物修复重金属污
染土壤的潜力[9]。由表4可以看出,随着处理浓度的增
加,婆婆纳地上部对重金属铅的迁移总量也在上升,在
30g/L处理下其对重金属铅的迁移总量达到744.47μg,
是对照组的28.6倍。由于婆婆纳的生物量大、生长迅
速,如果大面积的种植,其对铅的迁移总量会很大。
表4 不同Pb处理下
婆婆纳对重金属铅的迁移总量
  Table 4 The total Pb absorption amount of
Veronica didyma Tenore under the soil with diferent lead concentrations
处理浓度
Diferent contents
/(g·L-1)
地上部鲜重
Fresh weight of shoot
/g
地上部铅含量
Pb content of shoot
/(mg·kg-1)
迁移总量
Total translocation
/μg
0  8.82  2.95  26.02
5  9.68  23.01  222.74
15  11.5  31.27  359.61
30  12.51  59.51  744.47
45  7.17  70.86  508.07
60  6.55  96.82  634.17
3 结论与讨论
60g/L Pb处理水平下婆婆纳的转移系数大于1,但
此处理水平下的Pb浓度已经对植株体产生毒害作用,
    
不能正常生长,不能作为评价植物富集重金属能力的科
学依据,15~45g/L Pb处理水平下婆婆纳的转移系数
均小于1,且各处理水平下婆婆纳对Pb的富集系数也均
小于1,根据超富集植物的标准,婆婆纳不能作为重金属
Pb的超富集植物。
在许多高等植物金属耐性的研究中,通常利用植物
生物量和高度作为测定耐性的一个指标[9]。该研究通
过株高和生物量探讨婆婆纳对重金属铅的耐性大小。
结果表明,5、15、30g/L铅处理对婆婆纳的株高和生物
量有促进作用,45g/L铅胁迫开始抑制婆婆纳生长,其
株高和生物量有所降低,而此处理水平下土壤铅浓度已
高达1 063.16mg/kg,因此,婆婆纳耐铅毒能力较强,具
有应用植物稳定技术修复铅污染矿区的潜力。
江行玉等[10]研究了芦苇在Pb胁迫下的生理反应
和耐性机理,其结果显示根部比地上部分积累较多的Pb
是芦苇抗Pb胁迫的一种重要机制。不同浓度处理条件
下,婆婆纳根系的Pb浓度均大于地上部分,可能是婆婆
纳对铅胁迫的耐性机制之一。
参考文献
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Study on the Tolerance of Veronica didyma Tenore to Lead
LI Geng-fei 1,2,XU Cheng3
(1.Institute of Ecology,Guangxi Transportation Research Institute,Nanning,Guangxi 530007;2.Key Laboratory for Eco-environment of
Multi-River Wetlands in Shaanxi Province,Weinan,Shannxi 714000;3.Department of Chemistry and Life Science,Weinan Teachers University,
Weinan,Shannxi 714000)
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北方园艺2015(08):73~77 植物·园林花卉·
第一作者简介:王岚(1983-),女,硕士,副教授,现主要从事园林植
物学和植物生理生态的教学及科研工作。E-mail:407602077@qq.
com. 
基金项目:贵州省教育厅青年资助项目(黔教合KY(2013)205);
贵州省教育厅创新人才团队资助项目(黔教合KY(2012)08);贵
州省科技厅资助项目 (黔教合J字LKT(2012)06号);铜仁市科
技局资助项目(铜市科研(2013)9-5号)。
收稿日期:2014-11-10
DOI:10.11937/bfyy.201508021
遮阴对七叶一枝花光合和生理特性的影响
王   岚1,2,张 宇 斌3,李 建 新1,张 习 敏3
(1.铜仁学院 生物与农林工程学院,贵州 铜仁554300;2.梵净山野生动植物资源保护与利用研究中心,贵州 铜仁554300;
3.贵州师范大学 生命科学学院,贵州 贵阳550001)
  摘 要:以长势一致的3年生七叶一枝花(Paris polyphyla)为试材,在不同遮阴(全光照、
30%、60%和75%遮阴)处理下,测定了七叶一枝花净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间二氧化
碳浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、蛋白质(Pro)含量、叶绿素(Chl)含量、丙二醛(MDA)含量和可溶性糖
(Sug)含量,研究了梵净山珍稀植物七叶一枝花不同遮阴环境下的光合特性和生理特性。结果表
明:遮阴处理30d时,60%遮阴处理下七叶一枝花的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度
(Gs)、蛋白质(Pro)和叶绿素(Chl)含量最高,分别为5.82μmol·m
-2·s-1、1.60mmol·m-2·s-1、
0.14mol·m-2·s-1、19.25mg/g和3.72mg/g。综合分析表明,在对七叶一枝花人工种植和引
种驯化时,可适当进行遮阴处理,且以60%遮阴为宜。
关键词:七叶一枝花;遮阴;光合特性;生理特性
中图分类号:S 681.9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)08-0073-05
  七叶一枝花(Paris polyphyla)属百合科重楼属多
年生草本植物,属珍稀濒危植物[1],在我国云南、四川、广
西、贵州等地均有分布[2],其药用价值大,民间主要用于
治疗各种疮毒、毒蛇咬伤等。武珊珊等[3]指出七叶一枝
花作为抗肿瘤和妇科用药具有良好的开发前景。伴随
着科学技术和医药技术的飞速发展,社会各阶层对七叶
一枝花的需求量逐步增大,以七叶一枝花为原料开发的
一系列中药、中成药、美容产品及其它附属产品也越来
    
越多。近年来,由于滥挖滥采严重,七叶一枝花野生资
源枯竭,早已出现货源紧张的情况。目前,有关七叶一
枝花的研究主要集中在人工栽培技术[4-5]、皂苷含量[6]和
黄酮提取工艺[7]等方面。此外,孟繁蕴等[8]和张金渝
等[9]对七叶一枝花同属植物重楼进行了引种驯化和繁
殖研究;杨永红等[10]对滇重楼种子中氨基酸和元素进行
了分析测定研究。有关遮阴对七叶一枝花生长发育的
研究鲜见报道。光照强度极大地影响植物的生长发育,
是农林生产中技术措施的核心[11]。七叶一枝花生长非
常缓慢,一般需5~8年才能用药,而光照是影响其生长
发育的主要因子之一。该试验研究了不同遮阴处理对
七叶一枝花光合和生理特性的影响,旨在探求七叶一枝
花生长发育适宜的遮阴度,为其人工种植和引种驯化提
供理论基础和技术支持


Abstract:Taking Veronica didyma Tenore as material,by means of atomic absorption spectrometry,the influence of
diferent Pb concentration on the growth and enrichment of Veronica didyma Tenore were investigated,in order to
explore the value of Veronica didyma Tenore on remediation of lead in polution area.The results showed that 5g/L,
15g/L and 30g/L concentrations of lead played a driving role on the growth of Veronica didyma Tenore,but 45g/L
concentrations of lead inhibited the growth of Veronica didyma Tenore.There were diferences among the diferent
organs of Veronica didyma Tenore on the absorption of lead.The root was the strongest to the accumulation of lead.In
60g/L concentrations of lead,the value of accumulation of root was the highest,which was 470.82mg/kg.The
enrichment coeficients of Veronica didyma Tenore were less than 1at diferent concentrations.
Keywords:Veronica didyma Tenore;lead contamination;tolerance
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