全 文 ：草酸对 Cr胁迫下李氏禾解毒性能的影响*
游少鸿1 赵永臣2 张庆军1，2 林华1 吴迪2 王嘉捷3 徐铭泽4
(1． 桂林理工大学 广西矿冶与环境科学实验中心 广西桂林 541004;2． 辽宁城建设计院有限公
司 沈阳 110168;3．开封市规划勘测设计研究院 河南开封 475000;4．沈阳农业大学 沈阳 110866)
摘 要 结合因子分析方法分析了草酸对 Cr胁迫下李氏禾解毒性能的影响。研究过氧化氢酶(CAT)、
可溶性糖、生长指标的变化情况，并运用因子分析方法筛选出最能表征李氏禾生长特性的指标，进而较科学的
研究外源草酸对 Cr胁迫下李氏禾解毒性能的影响。Cr质量浓度为 0、200、400 mg /kg 的土壤中，适当浓度草
酸对李氏禾 CAT影响表现出极显著差异(P ＜ 0． 01) ;当土壤中 Cr 质量浓度 200 mg /kg，草酸质量浓度为 80、
120 mg /kg时，可溶性糖浓度分别比本组对照降低了 23． 59%、32． 65%;株高可作为关键因子的关键变量。外
源草酸可以增强李氏禾对 Cr的解毒性能且与草酸浓度有关，因子分析方法可以应用于李氏禾研究中。
关键词 李氏禾 草酸 Cr 因子分析 解毒
Effect of Oxalic Acid on Detoxification of Leersia hexandra Swartz under Cr Stress
YOU Shaohong1 ZHAO Yongchen2 ZHANG Qingjun1，2 LIN Hua1 WU Di2 WANG Jiajie3 XU Mingze4
(1． Guangxi Scientific Experiment Center of Mining，Metallurgy and Environment，
Guilin University of Technology Guilin，Guangxi 541004)
Abstract This paper analyzes the effects of oxalic acid on detoxification of Leersia Hexandra Swartz under Cr stress
combined with factor analysis method． The changes of catalase (CAT) ，soluble sugar and growth index are studied，the
factors analysis is applied to screen out the indicators that can well characterize the growth of Leersia Hexandra Swartz
and then the effects of oxalic acid on detoxification of Leersia Hexandra Swartz under Cr stress are more scientifically
researched． In soil with Cr concentration of 0，200，400 mg /kg，the effect of appropriate concentration of oxalic acid
on the CAT of Leersia Hexandra Swartz shows extremely significant difference(P ＜ 0． 01) ;when the concentration of
Cr in the soil is 200 mg /kg and oxalic acid concentration is 80，120 mg/kg，soluble sugar concentration is reduced by 23．
59% and 32． 65% respectively compared with the control;plant height can be used as a key factor of the key variables． It
shows that exogenous oxalic acid can enhance Leersia hexandra Swartz’s properties of chromium and it is associated with
the concentration of oxalic acid． So factor analysis method can be used in the study of Leersia Hexandra Swartz．
Key Words Leersia Hexandra Swartz oxalic acid Cr factor analysis detoxification
0 引言
李氏禾 (Leersia Hexandra Suartz)是中国境内
首次发现的 Cr 超富集植物，前人对李氏禾富集 Cr
的能力及机理已做出了丰富的研究，但关于外源草
酸对李氏禾解除 Cr 毒性的研究较少。本实验运用
科学、准确的因子分析方法对李氏禾生长指标进行
筛选，探究草酸对李氏禾解毒性能的影响，从而提高
李氏禾对 Cr污染土壤的修复效果，并为深入探究李
氏禾的解毒性能提供科学依据。
1 材料与方法
1． 1 配土与供试植株
供试土样取自桂林市雁山区(110°16 E，25°15
N) ，将所取土样研磨，充分混合均匀并过 20 目筛。
李氏禾幼苗采自于广西壮族自治区桂林市荔浦县
(110°06 ～ 110°41 E，24°18 ～ 24°46 N) ，每盆种李
氏禾 30 株，进行温室培养(白天温度 25℃，夜间温
度 20℃，相对湿度 55% ～ 65%) ，用 1 /2 强度的 Ho-
agland营养液浇灌培养 2 个月。收割前 30 d，将质
量浓度分别为 0、40、80、120 mg /kg 的草酸溶于水，
加入 Cr质量浓度分别为 0、200、400 mg /kg 的 3 个
序列组(见表 1) ，30 d后测定生理指标。
* 基金项目:国家自然科学基金(41063004) ，广西科学研究与技术开发计划课题(桂科攻 14124004 － 3 － 7)。
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2015 年第 41 卷第 2 期
February 2015
工业安全与环保
Industrial Safety and Environmental Protection
表 1 实验材料处理方案
C草酸 /(mg·kg
－1)
CCr /(mg·kg
－1)
0 200 400
0 A1 A2 A3
40 B1 B2 B3
80 C1 C2 C3
120 D1 D2 D3
注:1、2、3 代表不同浓度的含 Cr土壤，A、B、C、D代表添加了
不同浓度的草酸。
1． 2． 1 过氧化氢酶(CAT)测定
称取李氏禾叶片 0． 5 g(鲜重) ，加入 5 倍量(m/
v)的磷酸盐缓冲液 PBS(pH 7． 0) ，研磨后进行 15
000 r /min离心 15 min(TGL －18000 cR，上海安亭科
学仪器厂) ，取 2 mL上清液用超纯水稀释 25 倍，作
为备用。抽取 0． 05 mL 储备液，加入 0． 3% H2O2 1
mL，H2O 1． 95 mL，测定 240 nm 波长处的吸光度值
(OD)降低速度(UV3600 日本岛津)。将每分钟 OD
减少 0． 01 定义为 1 个活力单位，记为 U·g －1 FW。
1． 2． 2 可溶性糖测定
采用双组分分光光度计法，称取剪碎的李氏禾
叶片 1 g(鲜重) ，加入 2 mL 10%三氯乙酸 (TCA)和
少量石英砂，研磨至匀浆;再加入 8 mL TCA 进一步
研磨后，进行 4 000 r /min离心 10 min，提取上清液，
吸取 2 mL(对照加 2 mL蒸馏水)上清液，加入 2 mL
0． 6% 2 －硫代巴比妥酸(TBA)溶液，定容至 25 mL，
15 min沸水浴后迅速冷却，再离心。取上清液分别
测定 532、600 和 450 nm波长下的吸光值。
2 结果分析
2． 1 CAT变化特性
图 1 是不同浓度的草酸对不同浓度的 Cr 胁迫
下李氏禾 CAT变化特性，观察图 1 发现:当 Cr 质量
浓度为 200 mg /kg时，随草酸浓度的增加，李氏禾生
物体内 CAT的含量先增加后降低;当土壤中 Cr 质
量浓度为 400 mg /kg时，随草酸浓度的增加，CAT含
量逐渐增加;当土壤中 Cr 质量浓度 0 mg /kg 时，80
mg /kg质量浓度草酸使 CAT 含量明显增加(P ＜ 0．
01) ，以上结果均表现出外源草酸加入可以改变
CAT的活性，因此 CAT可以直观的反应草酸对李氏
禾解毒性能的影响。
2． 2 可溶性糖变化特性
图 2 是不同浓度的草酸对不同浓度 Cr 胁迫下
李氏禾可溶性糖变化特性，观察图 2 发现:当土壤中
Cr质量浓度为 200 、400 mg /kg时，草酸质量浓度为
80、120 mg /kg 时，可溶性糖质量浓度分别比 0 mg /
kg草酸处理(A2、A3)降低了 23． 59%、32． 65%与 17．
49%、10． 69%(P ＜ 0． 01) ，即草酸的施入表现出一定
的缓解 Cr 毒作用，主要原因是外源草酸可以螯合
Cr离子从而降低进入共质体的 Cr3 +，从而缓解重金
属的毒害效应，减轻了对细胞代谢环境的影响，且外
源草酸对水稻 Cr毒害的缓解效应受草酸与 Cr 浓度
比的影响。植物可溶性糖在重金属胁迫中反应较为
敏感，能够以类似植物激素的方式参与多种代谢反
应并调节活性氧的生成速率，因此可溶性糖含量的
高低可以反映出植物遭受外界环境胁迫程度的大
小。图 2 可推断合理浓度的草酸可以阻止 Cr 对李
氏禾生长及代谢的抑制作用。
图 1 草酸对不同浓度 Cr胁迫李氏禾过
氧化氢酶(CAT)含量影响 (P ＜0． 01)
图 2 草酸对不同浓度 Cr胁迫李氏禾
可溶性糖含量影响(P ＜0． 01)
2． 3 生理指标因子分析
本研究采用因子分析方法对样品进行探究。对
培养的 12 组 × 3 盆(每组 3 个重复，取平均值进行
统计学分析)的李氏禾株高、根长、根茎比、根干重、
茎干重、叶干重、茎含水率 、叶含水率 8 个变量进行
·03·
因子分析。运用 SPSS软件计算得到碎石图、旋转后
主因子图、相关矩阵表及旋转成分矩阵表。
图 3 李氏禾生长指标变量碎石图
(图中从左至右分别对应指标变量 1 ～ 8)
由碎石图(图 3)知变量 1 与变量 2，以及变量 2
与因子 3之间的特征值之差较大，变量 3、4、5、6、7、8
之间的特征值差值较小，因此可保留两个变量概括
绝大部分信息。因子分析得出指标可概括为植物活
性因子与植物积累因子两方面(因子 1、因子 2) ，根
据李氏禾特征将其分别命名为:李氏禾活性因子，包
括根长与根茎比;李氏禾积累因子包括其余 6 个变
量。观察旋转成分矩阵表(表 2)发现，茎干重、株高
与因子 1 的负载分别为 0． 987、0． 972，即与因子 1 关
系最为密切，说明李氏禾茎干重与株高被因子 1 解
释的方差较大;根茎比与因子 2 的负载为 0． 940，说
明根茎比被因子 2 解释的方差较大。因此可用较少
的综合指标(因子)概括存在于变量中的各类信息，
以减少变量问题分析的复杂性及工作量，株高是因
子 1 中的主要变量，又由于因子 1 在解释总体变异
方差方面高于因子 2，两者累积解释约 80%的总方
差，因此推断株高可作为分析草酸对 Cr胁迫下李氏
禾解毒性能影响的关键因子。
表 2 草酸对不同浓度 Cr胁迫下李氏禾生长指标相关矩阵及旋转成分矩阵
指标变量 株高 根长 根茎比 根干重 茎干重 叶干重 茎含水率 叶含水率 因子 1 因子 2
株高 1． 000 0． 548 0． 093 0． 908 0． 935 0． 841 0． 164 － 0． 355 0． 972 － 0． 049
根长 0． 548 1． 000 0． 881 0． 617 0． 608 0． 629 － 0． 422 － 0． 179 0． 587 0． 760
根茎比 0． 093 0． 881 1． 000 0． 217 0． 192 0． 269 － 0． 611 － 0． 042 0． 149 0． 940
根干重 0． 908 0． 617 0． 217 1． 000 0． 964 0． 910 － 0． 024 － 0． 184 0． 961 0． 111
茎干重 0． 935 0． 608 0． 192 0． 964 1． 000 0． 922 0． 109 － 0． 211 0． 987 0． 038
叶干重 0． 841 0． 629 0． 269 0． 910 0． 922 1． 000 － 0． 116 － 0． 149 0． 918 0． 190
茎含水率 0． 164 － 0． 422 － 0． 611 － 0． 024 0． 109 － 0． 116 1． 000 0． 088 0． 131 － 0． 840
叶含水率 － 0． 355 － 0． 179 － 0． 042 － 0． 184 － 0． 211 － 0． 149 0． 088 1． 000 － 0． 294 － 0． 053
3 结论
本研究 CAT 变化分析表明草酸对李氏禾解除
Cr中毒情况均表现出极显著差异(P ＜ 0． 01)。李氏
禾受到 Cr重金属逆境胁迫时呼吸作用增强，可溶性
糖对 Cr胁迫响应较为敏感，当草酸与 Cr 的浓度比
值为 1∶ 2 时可以保证有较好的缓解毒性效果;数理
统计学的因子分析方法可以用于李氏禾统计研究
中，且证明了株高可以作为判定李氏禾生理状况的
直观有效指标;通过以上指标和方法均证实外源草
酸可以增强李氏禾耐 Cr毒的能力。
作者简介 游少鸿，男，1978 年生，硕士，副教授，研究方向
为环境修复。
(收稿日期:2014 － 02 － 26)
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