全 文 ：第 38卷第 1期
2011年 1月
浙　江　大　学　学　报(理学版)
Journal of Zhejiang University(Science Edition)
http:// www.journals.zju.edu.cn/sci Vo l.38 N o.1Jan.2011
收稿日期:2010-01-25.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20777021);福建省自然科学基金资助项目(D0610012);华侨大学高层次人才科研启动基金资助
项目(04BS312).
作者简介:刘　英(1985-),女 ,硕士研究生 ,主要从事水污染防治研究.
＊通信作者 , E-m ail:guopeiyong@sina.com.
DOI:10.3785/ j.issn.1008-9497.2011.01.019
美人蕉和绿萝在修复富营养化水体过程中
对 Cr(Ⅵ )胁迫的生理生化响应
刘　英 , 郭沛涌＊ , 廖纪华
(华侨大学 环境科学与工程系 , 福建 厦门 361021)
摘　要:研究了陆生植物美人蕉(Canna indica)和绿萝(Scindapsus aureum)在修复富营养化水体过程中对不同质
量浓度 Cr(Ⅵ)胁迫的生理生化响应.结果表明 , Cr(Ⅵ)胁迫影响植物生长 , Cr(Ⅵ)质量浓度为 10 mg· L-1时两种
植物生长明显受到抑制.Cr(Ⅵ)质量浓度为 2 mg· L-1时促进美人蕉及绿萝可溶性蛋白质的合成 , 提高了美人蕉
及绿萝 SOD、CAT 、POD 活性 ,对两种植物 MDA 积累无明显影响;当 Cr(Ⅵ)质量浓度 5 mg · L -1时抑制美人蕉和
绿萝可溶性蛋白质合成及绿萝 CA T 活性 ,提高美人蕉 SOD、CAT 、POD及绿萝 SOD、POD活性 , 对美人蕉 MDA 积
累影响不大 , 增加绿萝 MDA 积累;当 Cr(Ⅵ)质量浓度达到 10 mg · L-1时 ,明显抑制两种植物可溶性蛋白质的合
成 , 且抑制美人蕉 CAT 、POD活性和绿萝 CAT 活性 , 提高美人蕉和绿萝 SOD活性及绿萝 POD 活性 , 显著增加两
种植物 MDA 积累.本试验条件下 , 美人蕉生长速度大于绿萝 ,对铬胁迫的耐受能力更强.
关　键　词:铬;富营养化;植物修复;生理生化响应
中图分类号:X 131.2　　　　文献标志码:A　　　　文章编号:1008-9497(2011)01-078-07
L IU Ying , GUO Pei-yong＊ , L IAO Ji-hua(Department of Environmental Science and Engineering , Huaqiao Uni-
versity , Xiamen 361021 , Fuj ian Prov ince , China)
Resistant reaction of Canna indica and Scindapsus aureum to Cr(Ⅵ)stress in purifying eutrophication water.Journal
of Zhejiang Unive rsity(Science Edition), 2011 , 38(1):078-084
Abstract:The study on the physio lo gical and bio chemical responses o f terre st rial plants(Canna indica and Scindap-
sus aureum)unde r Cr(Ⅵ)stress in eutrophic w ater showed tha t Cr(Ⅵ)stress affected plant g row th , Cr(Ⅵ)con-
centr ation of 10 mg · L -1 clear ly limited the g rowth of the tw o kinds o f plant.Cr(Ⅵ)concentration o f 2 mg · L-1
stimula ted the so luble pro tein synthesis and SOD、CAT 、POD activity o f Canna inidca and Scindapsus aureum , had
no significant effect on MDA accumulation of the two kinds of plants;5 mg· L-1 Cr(Ⅵ)inhibited the Canna inidca
and S cindapsus aureum so luble protein synthesis and the Scindapsus aureum CAT activity , improved Canna inidca
antio xidant enzymes activity and Scindapsus aureum SOD、POD activity , had no significant effect on MDA accumu-
la tion of Canna inidca , inc reased MDA accumulation of Scindapsus aureum ;10 mg· L -1 Cr(Ⅵ)treatment signifi-
cantly inhibited the tw o kinds o f plants so luble protein synthe sis and Canna inidca CAT 、POD activity and Scindap-
sus aureum CAT activity , increased SOD activity of two kinds of plants and Scindapsus aureum POD activity , sig-
nificantly increased MDA accumula tion o f two kinds o f plants.Under the experimental conditions , Canna inidca
g rew faste r than S cindapsus aureum , we re more tole rant to Cr(Ⅵ)str ess.
Key Words:chromium;eutrophication;phy to remediation;physio lo gical and biochemical responses
　　水体富营养化是全球性的环境问题 ,发生富营
养化的水体一般氮 、磷营养盐过剩 ,藻类大量生长繁
殖 ,水体透明度和溶解氧下降 ,从而使水体生态系统
和水功能受到阻碍和破坏.国内外学者在利用水生
植物治理水体富营养化方面做了大量研究工作[ 1] .
而利用陆生植物修复富营养化水体因其景观效应与
治理修复功能并重也已成为重要水体生态修复技术
之一[ 2-3] .由于各种重金属离子亦常常存在于富营
养水体中[ 4-5] ,植物在修复富营养水体过程中还必
然受到重金属胁迫.铬是水体中常见的重金属离子
之一 ,多来源于冶金 ,电镀 ,制革 ,木材防腐 ,造纸等
行业排放的工业废水中[ 6] .铬被植物吸收富集后 ,会
阻滞在植物体内 ,影响其代谢过程甚至导致植物死
亡 ,最终通过食物链富集进而威胁人体健康.目前 ,
对于陆生植物在修复富营养水体过程中对 C r(Ⅵ)
胁迫的生理生化响应鲜有报道.
美人蕉是美人蕉科(Cannaceae)多年生宿根草
本植物 ,由于花期较长 、生长速度快及景观效应等特
点而被广泛种植于街道及公园.绿萝是天南星科
(Araceae)常绿藤本植物 ,生长速度快 ,可扦插.这两
种陆生植物均为常见花卉.本文研究了草本植物美
人蕉和藤本植物绿萝在修复富营养水体过程中对不
同质量浓度 Cr(Ⅵ)胁迫的生理响应 ,旨在探索陆生
植物在修复富营养过程中重金属对植物的毒害和植
物对重金属胁迫的耐性机理 ,以期为陆生植物修复
复合污染水体提供科学依据.
1　材料和方法
1.1　实验材料
供试植物美人蕉取自厦门园林博览苑 ,绿萝取
自厦门美格农艺.在供试水体中预培养两周后选取
生长良好并均匀一致的植株用于本实验.
供试水体为华侨大学厦门校区白鹭湖湖水 ,水体
中总氮(TN)质量浓度 8.24 mg ·L-1 、氨氮(NH +4 -N)
质量浓度 4.23 mg ·L-1 、硝酸盐氮(NO-3 -N)质量浓
度 2.40 mg ·L-1 、总磷(TP)为0.47 mg ·L-1 .根据
湖泊营养状态指数评分标准[ 7] ,该湖泊营养状态的综
合营养度大于 50 ,属于富营养化水体.
1.2　实验方法
在塑料桶中分别装入 10 L 供试水样 ,以打孔泡
沫板为载体 ,等距种植陆生植物 ,每桶植物重量平均
为 50 g .往水样中加入 K 2CrO 4 进行不同质量浓度
处理试验 ,Cr(Ⅵ)质量浓度分别为 0(对照组 ,供试
水样铬质量浓度为零)、2 、5 、10 mg ·L-1 ,每个处理
3个重复.各处理组依次用 CK 、C1 、C2 、C3代表.培
养过程中 ,定期补充一定量的蒸馏水以弥补蒸腾和
蒸发的水分.
试验时间为 2009年 3月 3日至 4月 4日.试验
前后测定植物的株高 、根长和鲜重等生长指标.试验
开始后分别间隔 6 ,13 ,13 d采少量美人蕉叶片进行
生理分析 ,分别间隔 5 ,14 , 13 d 采少量绿萝叶片进
行生理分析 ,并观察记录每处理植物的生长状况.
可溶性蛋白质质量分数采用 Bradfo rd法测定;
丙二醛(MDA)质量分数采用 TBA 法测定;过氧化
氢酶(CA T)活性采用过氧化氢分解法测定;过氧化
物酶(POD)活性采用愈创木酚比色法测定;超氧化
物歧化酶(SOD)活性采用 NBT 还原法测定[ 8] .所
有实验数据采用 Micro sof t Excel2003和 O rigin8.0
软件进行统计分析.
2　结果与讨论
2.1　植物生长状况
实验第 2天起 ,美人蕉叶片出现失绿症状 ,且随
C r(Ⅵ)处理质量浓度的增大 ,失绿症状越明显.5 d
后 ,C1 、C2处理组 ,其叶片基本恢复正常并开始长
新叶;根系生长开始出现差异.14 d后 ,C3处理组美
人蕉叶片生长也基本恢复正常 ,开始有新叶长出.各
处理组绿萝基本无叶片枯萎和发黄现象.
培养期间 ,各处理组鲜重 、地上部 、地下部的变
化见表 1.3个生长指标均表明 , Cr(Ⅵ)处理质量浓
度越大 ,植物生长越缓慢.对照组美人蕉及绿萝均生
长良好.美人蕉鲜重增长率达 102.39%,绿萝鲜重
增长率仅为 42.93%,说明两种植物能很好地在富
营养水体中生长;C1处理组鲜重 、地上部及根长增
长水平略低于对照;C2处理组与对照增长水平差异
显著(P<0.05);C3处理组美人蕉和绿萝的鲜重增
长率分别为对照的 50.80%和 45.19%,差异极为显
著(P<0.01),其中美人蕉地上部增长率为 1.67%,
绿萝鲜重增长率为 1.94%,基本停止增长.本试验
条件下 ,Cr(Ⅵ)胁迫条件下植物生长受到影响 , Cr
(Ⅵ)质量浓度为 10 mg ·L-1时两种植物生长明显受
限;总体看来美人蕉生长速度大于绿萝 ,根系生长也
更发达.
2.2　Cr(Ⅵ)胁迫下美人蕉和绿萝在修复富营养化
水体过程中可溶性蛋白质质量比的变化
　　由图 1可知 ,美人蕉可溶性蛋白质质量比随 Cr
(Ⅵ)胁迫质量浓度的升高在每次取样中呈先升后降的
趋势.其中C1处理组略高于对照CK(P>0.05),C2处
理组与对照相比下降明显 ,C3处理组相比对照下降显
著(P<0.05),第 1、2 、3次取样时 C3处理组可溶性蛋
白质质量比分别是 17.86 、16.75、19.83 mg ·g-1 ,是同
时期对照的 0.70 、0.60 、0.71 倍.从培养时间来看 ,
79　第 1 期 刘　英 , 等:美人蕉和绿萝在修复富营养化水体过程中对 Cr(Ⅵ)胁迫的生理生化响应
随时间的延长 CK 、C1 组可溶性蛋白质质量比略有
上升 ,而 C2 、C3组略有下降.说明在富营养水体修
复过程中 C r(Ⅵ)胁迫质量浓度低于 2 mg ·L-1对
美人蕉可溶性蛋白质的合成略有促进 ,而 C r(Ⅵ)胁
迫质量浓度高于 5 mg · L-1时抑制其合成.绿萝可
溶性蛋白质质量比在每次取样中随 C r(Ⅵ)胁迫质
量浓度升高的变化亦呈先升后降的趋势 ,C1处理组
略高于 CK ,C2处理组开始下降 ,C3 组下降明显(P
<0.05)且在实验中期(第 2 次取样)差异最大达
23.18 mg · g-1 ,为对照的 0.57倍.从培养时间来
看 ,第 1次取样后 ,各处理组合成量均下降 ,第 2次
取样后略有回升.由以上可知 ,在富营养水体修复过
程中低 Cr(Ⅵ)胁迫刺激了绿萝可溶性蛋白质的合
成 ,而大于 5 mg ·L -1Cr(Ⅵ)胁迫不利于其合成.
表 1　美人蕉和绿萝生长情况的变化
Table 1　Variation of g r ow th indexe s of
Canna indica and Scinda psus aureum
生长
指标 处理
美人蕉
平均
增长量
平均增
长率%
绿萝
平均
增长量
平均增
长率%
鲜重
/ g
CK
C1
C2
C3
51.19
35.05＊
34.39＊
26.01＊＊
102.39
70.10＊
68.78＊
52.02＊＊
21.46
19.83
15.82＊
0.97＊＊
42.93
39.67
31.64＊
1.94＊＊
地上部
/ cm
CK
C1
C2
C3
7.75
3.25＊
1.27＊
0.26＊＊
48.43
20.33＊
7.94＊
1.67＊＊
15.03
13.75
7.25＊
4.25＊＊
85.71
71.54
38.75＊
21.76＊＊
根长
/ cm
CK
C1
C2
C3
22.25
20.13
19.06＊
10.55＊＊
285.42
280.15
244.61＊
102.17＊＊
10.50
7.25
6.75＊
4.12＊＊
96.15
70.03
65.46＊
34.87＊＊
　　注 ＊＊和＊分别表示与对照间在 P ≤0.01和 P≤0.05水平差
异显著
可溶性蛋白是植物体内重要的渗透调节物 ,是
反应植物生长和生理特性的重要指标.它与细胞内
多种代谢过程有关 ,重金属胁迫能诱导相关胁迫蛋
白基因的表达 ,从而降低其毒性 ,这是植物对逆境的
应答 ,是一种非特异性反应[ 9] .这可能是本试验
Cr(Ⅵ)质量浓度为 2 mg · L-1时 ,与对照相比两种
植物可溶性蛋白质均有小幅上升的原因.随着处理
质量浓度升高 ,美人蕉及绿萝蛋白质合成均受阻 ,
Cr(Ⅵ)质量浓度达 10 mg ·L-1时抑制作用明显 ,这
可能是由于 Cr(Ⅵ)胁迫引起活性氧的积累.正常植
物细胞的叶绿体和线粒体在光合作用和呼吸作用的
过程中会产生活性氧(ROS),铬胁迫会导致植物体
内活性氧含量剧增 , 而引起生物分子的氧化损
伤[ 10] .有研究表明[ 11] ,活性氧的产生会使酶分解量
增加 ,植物体内的自由基能通过与活性氧反应直接
引起蛋白质分解或通过增加蛋白水解酶活性间接引
起蛋白质分解 ,降低蛋白质质量比.这可能也是本实
验开始后绿萝可溶性蛋白质质量比下降的原因.
图 1　Cr(Ⅵ)胁迫下美人蕉和绿萝在修复富营养化
水体过程中可溶性蛋白质质量比的变化
Fig.1　P ro tein contents of Canna indica and Scinda psus
aureum under Cr(Ⅵ)stress in purify ing eutrophication w ater
2.3　Cr(Ⅵ)胁迫下美人蕉和绿萝在修复富营养化
水体过程中MDA质量摩尔浓度的变化
　　如图 2所示 ,从每次取样来看 ,美人蕉 MDA 质
量摩尔浓度在 Cr(Ⅵ)处理质量浓度为 2 、5 mg ·L-1
时与对照相比变化不大(第 2次取样时 C2组除外).
当Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度达 10 mg ·L-1时 , MDA 质
量摩尔浓度迅速上升 ,第 1 、2 、3 次取样时其质量摩
尔浓度分别为 9.26 、10.78 、10.96 μmol· g-1FW ,
是同时期对照的 1.22 、1.41 、1.49倍.从培养时间来
看 ,随时间的延长 , CK 、C1 、C2处理组 MDA 质量摩
尔浓度后期略有下降 , C3 处理组第 3 次取样时
MDA 质量摩尔浓度为第 1次取样时的 1.19 倍 ,略
有上升.绿萝在每次取样时 ,2 mg ·L-1 Cr(Ⅵ)胁迫
MDA 质量摩尔浓度与对照基本相同 ,当胁迫质量
浓度为 5 mg ·L-1时 ,第 1 、2 、3 次取样其质量摩尔
80 浙 江 大 学 学 报(理学版)　 第 38 卷　
浓度分别为 3.25 、3.06 、3.57 μmol · g-1 FW ,是同
时期对照的 1.38 、1.19 、1.61倍;10 mg ·L-1时第
1 、2 、3次取样其质量摩尔浓度分别为 3.87 、4.63 、
4.96μmol· g-1FW ,达同时期对照的 1.65 、1.78 、
2.23倍 ,与对照差异极显著(P<0.01).从培养时间
来看 ,随时间的延长 , CK 、C1 、C2处理组 MDA质量
摩尔浓度变化不大 , C3处理组缓慢上升.说明小于
5 mg ·L-1Cr(Ⅵ)胁迫不会导致美人蕉 MDA 的积
累 ,10 mg ·L-1Cr(Ⅵ )胁迫下积累明显 ,且随时间
延长积累量小幅增加.低质量浓度 C r(Ⅵ)胁迫也不
会导致绿萝 MDA 的积累 ,但绿萝在 5 mg · L-1
Cr(Ⅵ)胁迫下就有明显的 MDA积累情况 ,10 mg ·L-1
时 MDA积累剧增.
图 2　Cr(Ⅵ)胁迫下美人蕉和绿萝在修复富营养化
水体过程中 MDA 质量摩尔浓度的变化
Fig.2　MDA contents o f Canna indica and S cinda psus
aureum under Cr(Ⅵ)stress in purifying eutrophication water
活性氧能攻击生物膜上的多不饱和脂肪酸引发
膜脂过氧化反应 , MDA 是膜脂过氧化最终分解产
物之一 ,其质量摩尔浓度的升高通常是植物质膜发
生严重过氧化损伤的标志 ,间接地表示膜受损情况.
培养时间对两种植物 MDA 积累均没有明显影响 ,
这可能是由于水体中 C r(Ⅵ)质量浓度在植物与水
体微环境的共同作用下逐渐减小 ,而导致胁迫效应
不断下降的缘故.本试验表明 ,小于 2 mg ·L-1 Cr(Ⅵ)
胁迫不会引起两种植物膜结构的损伤 ,Cr(Ⅵ)胁迫
质量浓度分别达 5 、10 mg ·L-1时才导致绿萝 、美人
蕉 MDA的积累 ,引起植物质膜氧化损伤.
图 3　Cr(Ⅵ)胁迫下美人蕉和绿萝在修复富营养化
水体过程中 SOD 活性的变化
Fig.3　SOD activity of Canna indica and Scinda psus
aureum under Cr(Ⅵ)stress in purify ing eutrophication w ater
2.4　Cr(Ⅵ)胁迫下美人蕉和绿萝在修复富营养化
水体过程中抗氧化酶系统的响应
　　如图 3 所示 ,美人蕉 SOD活性随 Cr(Ⅵ)处理
质量浓度的升高在每次取样中均表现为先升后降的
趋势 ,各处理组 SOD 活性次序为 C2>C1>C3 >
CK.第 1 、2 、3次取样时 C1处理组 SOD活性分别为
371.78 、382.44 、578.33 U · g-1FW ,是同时期对照
的 2.16 、1.44 、1.57 倍 ,明显高于对照(P<0.05);
C2 处理组 SOD 活性与对照组差异极显著(P <
0.01),第 1 、2 、3次取样时分别达 443.54 、521.65 、
643.41 U · g-1 FW ,是同时期对照的 2.57 、1.96 、
1.78倍;C3处理组 SOD 活性 3 次取样均略高于对
照(P>0.05).从培养时间来看 ,随时间的延长 ,美
人蕉各处理组 SOD活性均逐渐升高 ,第 3次取样时
CK 、C1 、C2 、C3处理组活性分别达第 1次取样时的
2.14 、1.56 、1.45 、1.56 倍 ,差异明显(P<0.05).绿
萝 SOD活性随 Cr(Ⅵ)处理质量浓度的升高在每次
81　第 1 期 刘　英 , 等:美人蕉和绿萝在修复富营养化水体过程中对 Cr(Ⅵ)胁迫的生理生化响应
取样中总体也表现为先升后降(第 1次取样时除外)
趋势 ,C2 处理组 SOD 活性达最大.在第 2 次取样
时 ,C1 、C2 、C3组 SOD活性分别为 585.70 、635.68 、
604.56 U · g-1 FW ,分别为对照的 1.64 、1.78 、1.69
倍 ,差异明显(P <0.05),在第 3次取样时 ,各处理
组 SOD活性比对照略高(P>0.05);与美人蕉不同
的是 ,从培养时间来看 ,随时间的延长 ,各处理组
SOD活性呈现先升后降的趋势 ,后期下降明显(P<
0.05),第 3次取样时 CK 、C1 、C2 、C3处理组活性分
别为第 2次取样时的 0.61 、0.51 、0.60 、0.42倍.两
种植物对不同质量浓度 Cr(Ⅵ)胁迫的 SOD 活性响
应基本一致.
图 4　Cr(Ⅵ)胁迫下美人蕉和绿萝在修复富营养化
水体过程中 CAT 活性的变化
Fig.4　CAT activity o f Canna indica and S cinda psus
aureum under Cr(Ⅵ)stress in purifying eutrophication water
如图 4所示 ,不同质量浓度 Cr(Ⅵ)胁迫下 ,美
人蕉CA T 活性在每次取样中次序总体表现为 C1>
C2>CK>C3(第 1次取样C3组略高于对照).第 1 、
2 、3次取样活性最高的 C1处理组 CA T 活性分别为
8.57 、10.51 、10.78 U · g-1 FW ,略高于同时期 C2
处理组活性;是同时期 CK 处理组的 1.34 、1.32 、
1.43倍;是同时期 CA T 活性最低的 C3 处理组的
1.28 、1.58 、1.81倍(P<0.05).从培养时间来看 ,随
时间的延长 ,CK 组 CA T 活性先升后降 , C1 、C2处
理组 CAT 活性均呈升高趋势 ,C3组则略有下降.绿
萝CA T 活性在每次取样中 Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度为
2 mg ·L-1时达最大 ,各处理组 CAT 活性次序为
C1>CK>C2>C3.第 1 、2 、3 次取样时 C1 处理组
CA T 活性分别为 9.34 、11.35 、8.52 U · g-1 FW ,略
高于同时期 CK 及 C2处理组活性 ,是同时期 C3 处
理组的 1.99 、1.59 、1.75倍 ,差异显著(P<0.05);
从培养时间来看 ,随时间的延长 ,各处理组 CA T 活
性表现为先升后降的趋势 ,在第 2 次取样达峰值 ,
CK 、C1 、C2 、C3处理组分别为 10.61 、11.35 、9.53 、
7.14 U· g-1 FW.美人蕉在 Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度为
10 mg ·L -1时 CAT 活性才受到抑制 , 而绿萝在
C r(Ⅵ)胁迫质量浓度为 5 mg ·L-1时 CAT 活性便
开始受到抑制.
图 5　Cr(Ⅵ)胁迫下美人蕉和绿萝在修复富营养化
水体过程中 POD活性的变化
Fig.5　POD activity o f Canna indica and S cinda psus
aureum under Cr(Ⅵ)stress in purify ing eutrophication w ater
如图 5 所示 ,美人蕉 POD 活性随 Cr(Ⅵ)胁迫
质量浓度增大每次取样都呈先升后降趋势 ,各处理
组活性次序为 C1>C2>CK>C3 ,第 1 、2 、3次取样
时最高活性 C1 处理组 POD 活性分别为 29.24 、
42.02 、33.14 U · g -1 FW ,略高于同时期 C2 处理
组;是同时期 CK处理组的 1.36 、1.13 、1.25倍;是
同时期 C3 处理组的 1.41 、1.35 、1.68 倍(P <
82 浙 江 大 学 学 报(理学版)　 第 38 卷　
0.05).从培养时间来看 ,随时间的延长 ,各处理组
POD活性均在第 2次取样时达最大值 ,CK 、C1 、C2 、
C3处理组分别为 37.09 、42.02 、41.42 、30.68 U ·
g
-1
FW.与美人蕉相同的是 ,绿萝 POD 活性在每次
取样中亦表现为先升后降的趋势 ,但其活性次序为
C2>C3>C1>CK;第 1 、2 、3次取样最高活性的 C2
处理组 POD活性分别为 6.60 、12.25 、11.59 U · g-1
FW ,略高于同时期 C1 、C3处理组;是同时期 CK 处
理组的 1.40 、1.34 、1.61倍(P<0.05).第 1 次取样
后 ,各处理组 POD活性均迅速上升 ,第 2 次取样时
CK 、C1 、C2 、C3处理组分别上升至第 1 次取样时的
1.94 、1.64 、1.86 、1.71倍 ,第 2次取样后变化相对
平稳.两种植物 POD 活性对 C r(Ⅵ)胁迫质量浓度
的响应不同 , 美人蕉在 Cr(Ⅵ )胁迫质量浓度为
10 mg ·L-1时 POD 活性受到抑制 ,而绿萝在本试
验 Cr(Ⅵ)胁迫质量浓度下 POD活性均高于对照.
植物在进化过程中 ,发展了一套完善的自我防
御机制 , 以清除体内的活性氧(包括超氧自由基
(O -2 )、羟自由基(·OH)和过氧化氢(H 2O 2))等有
害物质.这个机制包括一些小分子抗氧化物(抗坏血
酸 、生育酚 、谷胱甘肽和胡萝卜素等)和多种抗氧化
酶(SOD 、CAT 、POD和 APX 等),在植物受不同胁
迫时它们会相应升高[ 12] .在减轻氧化胁迫中 ,SOD 、
CA T 和 POD 的联合作用至关重要.SOD能清除超
氧化物的阴离子自由基(O -2 ),并歧化为活性中间体
H 2O 2 ;CA T 是一种含 Fe的血蛋白酶 , POD则维持
IAA 库源平衡 , 二者共同催化 H 2O 2 分解成水和
氧[ 13] .三者的共同作用 ,能把植物体内具有潜在危
害的O -2 和 H2O 2 转化为无害的 H 2O和 O 2 ,并且能
减少羟自由基(·OH)的形成[ 14] .本实验开始后 ,随
Cr(Ⅵ)处理质量浓度的升高 ,每次取样美人蕉 SOD 、
CAT 、POD活性总体表现为先升后降的趋势 ,其中
SOD 、CAT 及 POD 活性分别在 5 、2、2 mg · L-1
Cr(Ⅵ)处理下达最大值;仅在 10 mg · L-1 C r(Ⅵ)
处理下 POD 及 CAT 活性受抑制 , 低于对照(第 1
次取样时的情况除外).可见在不高于 5 mg · L-1
Cr(Ⅵ)胁迫下 ,各种酶清除细胞体内活性氧能力提
高 ,保护膜的正常结构和功能 ,以抵抗逆境胁迫;而
随着处理质量浓度的升高 ,其活性受到抑制 ,膜的正
常结构和功能受损 ,故 10 mg ·L-1Cr(Ⅵ)胁迫造成
美人蕉 MDA 积累.试验中 ,绿萝对照组 SOD活性
下降 ,POD 、CAT 活性则呈先升后降的趋势.作为植
物逆境下的第一道防卫措施 , SOD 活性可能在实验
开始的极短时间内出现峰值 ,只是目前的实验没有
捕捉到.随 Cr(Ⅵ)处理质量浓度的升高 ,每次取样
绿萝 SOD 、CA T 、POD活性总体表现为先升后降的
趋势.与美人蕉不同的是 ,绿萝 SOD 、POD及 CAT
活性分别在 5 、5 、2 mg ·L-1 Cr(Ⅵ)胁迫下达最大
值 ,但 CA T 活性在 5 mg ·L-1 C r(Ⅵ)处理时便低
于对照 ,10 mg ·L-1 Cr(Ⅵ)胁迫下明显低于对照.
由于 3种酶要共同作用才能有效清除体内过多的活
性氧 ,故 5 mg · L -1 C r(Ⅵ)胁迫时绿萝便出现
MDA 积累情况 ,表明出现膜质氧化损伤.可见不同
植物体内酶对处理质量浓度的响应不一 ,但总体来
说 ,低质量浓度诱导两种植物抗氧化酶系统活性提
高 ,植物能抵抗逆境胁迫 ,而高质量浓度抑制其活
性 ,植物正常功能受到影响.在正常营养条件下 ,
GWOZDZ E A 等[ 15] 的研究表明 ,低质量浓度重金
属胁迫时 ,抗氧化酶活性增加;高质量浓度时 ,SOD
不再增加 , CAT 活性下降.SHARMA D C 等[ 16] 的
研究表明 ,2.5至 25 mg · L-1铬胁迫下小麦 POD 、
CA T 活性都随胁迫质量浓度增加而减小.这与本实
验所得结论一致.由以上推断 ,在富营养化及 Cr
(Ⅵ)胁迫的复合作用下 ,植物的响应情况主要取决
于C r(Ⅵ)胁迫.另外 ,不同植物对各类抗氧化酶的
响应不一 ,这可能与植物本身的特性有关.随培养时
间的延长 , 美人蕉各处理组 SOD 活性逐渐升高 ,
POD活性先升后降 , CAT 活性变化不一致 ,而绿萝
SOD 、CA T 活性均先升后降 , POD 活性则持续上
升.这可能是因为两种植物体内不同酶的响应灵敏
度不一 ,可见在不同的时期对不同植物来说 ,起主要
保护作用的酶不同.
3　结　论
3.1　在修复富营养化水体过程中 , Cr(Ⅵ)处理抑
制美人蕉和绿萝的生长 ,处理质量浓度越高抑制作
用越明显 ,本试验条件下美人蕉生长速度大于绿萝.
3.2　美人蕉和绿萝可溶性蛋白质质量比随 Cr(Ⅵ)
胁迫质量浓度的升高在每次取样中均呈先升后降的
趋势 ,C1处理组高于对照 ,C2 、C3组低于对照.随时
间的延长 ,美人蕉CK 、C1组可溶性蛋白质质量比略
有上升 ,而 C2 、C3组略有下降;绿萝各处理组可溶
性蛋白质质量比前期下降 ,之后略有回升.
3.3　美人蕉每次取样 MDA质量摩尔浓度在 Cr(Ⅵ)
质量浓度为 2 、5 mg · L-1时与对照相比变化不大 ,
10 mg ·L -1时 MDA 质量摩尔浓度迅速上升;绿萝
每次取样 MDA 质量摩尔浓度在 C r(Ⅵ)质量浓度
为 2 mg ·L-1时与对照基本相同 , Cr(Ⅵ)质量浓度
大于 5 mg ·L-1时高于对照.随时间的延长 ,美人蕉
83　第 1 期 刘　英 , 等:美人蕉和绿萝在修复富营养化水体过程中对 Cr(Ⅵ)胁迫的生理生化响应
CK 、C1 、C2处理组 MDA 质量摩尔浓度后期略有下
降 ,C3处理组 MDA 质量摩尔浓度略有上升;绿萝
CK 、C1 、C2处理组 MDA 质量摩尔浓度变化不大 ,
C3处理组缓慢上升.
3.4　随 C r(Ⅵ)处理质量浓度的升高 ,美人蕉 SOD
活性在每次取样中活性次序为 C2>C1>C3>CK;
CA T 及 POD活性在每次取样中活性次序均为 C1
>C2>CK>C3;绿萝 SOD活性随 C r(Ⅵ)处理质量
浓度的升高在每次取样中总体也表现为先升后降的
趋势 ,C2处理组 SOD活性达最大 ,CA T 及 POD活
性在每次取样中活性次序分别为 C1>CK >C2>
C3及 C2>C3>C1>CK.随时间的延长 ,美人蕉各
处理组 SOD活性均逐渐升高 ,CK 组 CA T 活性呈
先升后降趋势 , C1 、C2 处理组 CA T 活性呈升高趋
势 ,C3处理组则略有下降 ,各处理组 POD活性呈先
升后降趋势;绿萝各处理组 SOD 、CA T 活性均呈现
先升后降的趋势 , POD 活性前期迅速上升 ,之后变
化相对平稳.
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(责任编辑　涂　红)
84 浙 江 大 学 学 报(理学版)　 第 38 卷