全 文 ：第37卷 第1期 林 业 科 技 Vol. 37 No. 1
2 0 1 2 年 1 月 FORESTRY SCIENCE ＆ TECHNOLOGY Jan． 2 0 1 2
文章编号:1001 － 9499 (2012)01 － 0001 － 03
Cd胁迫对土沉香幼苗生长及生理特性的影响
*
万文生1 覃 静2 陈卫国1 秦武明2 李付申1
(1. 广西维都林场，来宾 546100;2. 广西大学林学院，南宁 530004)
摘要:对土沉香幼苗在重金属镉(Cd)胁迫下生长与生理特征分析的结果表明:土沉香幼苗的苗高和地径的增长
率随着 Cd2 +浓度的增加而减少，对苗高增长的影响较为显著;叶片膜透性、MDA 摩尔浓度随着 Cd2 +浓度的增
加而增加，而 SOD活性、CAT活性、可溶性蛋白和叶绿素含量随着 Cd2 +浓度的增加而呈现不同程度的减少。由
此可知，土沉香苗木抵抗重金属镉的能力较差。
关键词:土沉香;镉胁迫;生长特征;生理特征
中图分类号:S 714. 2 文献标识码:A
随着人类社会 “三废”的排放、矿产的开发
和利用、农业生产中化肥和农药的施用等，导致
重金属污染成为了全球最重要的环境问题。在重
金属污染中，以镉、铅等污染最为常见，镉并不
是生物体所必需的元素，极小浓度便可产生较大
的危害，所以掌握镉胁迫对植物生长及生理生化
的影响，可为镉污染地区植物栽培和生态环境保
护提供重要的理论依据。
土沉香(Aquilaria sinensis)又称白木香、女儿
香、莞香等，为瑞香科沉香属植物，是一种热带
及亚热带常绿乔木［1］，主要分布在我国广东、广
西、香港、海南等地。由于珠江流域是我国镉污
染较为严重的地区之一，因此，本研究采用不同
浓度的 CdCl2 溶液对土沉香苗木进行胁迫处理，
通过测定该苗木的生长和生理指标，来探讨其对
重金属镉的反应及适应机制，为今后土沉香的引
种栽培和推广提供依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
选用 1 年生土沉香实生苗作为试材，采用盆
栽土培法对苗木进行试验。用质量比为 3 ∶ 1 的黄
心土和细沙混合土作为基质土，基质土在装盆前
用 0. 5%的高锰酸钾溶液消毒，在试验前对基质
土进行了测定，其重金属含量在正常范围内，对
试验处理无影响。
1. 2 试验处理
试验在广西大学林学院苗圃进行，将氯化镉
(CdCl2·2. 5H2O)配置成 0(CK)、10、50、100、
150 mg /L(其中浓度以纯 Cd2 +计)5 个不同浓度的
镉溶液，采取完全随机设计，每个处理 10 个重
复，共 50 盆。上盆 7 天后进行重金属胁迫处理，
每隔 7 天浇灌 1 次 Cd2 + 溶液，每次150 mL /盆，
共进行 4 次处理。并于处理的第 0、10、20、34
天测定生长指标，34 天时取回叶片，进行生理指
标测定。
1. 3 试验方法
1. 3. 1 生长量测定
植株高度:从苗木栽植于塑料盆后开始测定，
用钢卷尺测定，精度为 0. 1 cm;
植株粗度:从苗木栽植于塑料盆后开始测定，
用游标卡尺测定，精度为 0. 02 mm;
相对生长率(%)=［(最后一次测定的苗木生
长量 －初始测定的苗木生长量)/初始测定的苗木
生长量］ × 100［2］。
1. 3. 2 生理指标测定
膜透性的测定采用相对电导率法［4］;丙二醛
(MDA)含量的测定采用硫代巴比妥酸法［5］;超氧
化物歧化酶(SOD)活性的测定采用氮蓝四唑光还
* 维林林业科技园试验示范区建设项目
林 业 科 技 第 37 卷
原法［5］; (CAT)采用紫外分光光度法测定［5］;叶
绿素含量的测定采用丙酮法;可溶性蛋白测定采
用考马斯亮蓝法测定。
2 结果与分析
2. 1 镉胁迫对土沉香苗木生长的影响
由图 1 可知，随着镉胁迫浓度的增加，株高
和地径的相对增长率都有所下降，后者下降的趋
势较前者明显。当 Cd2 +溶液浓度为150 mg /L时，
株高和地径分别较对照降低了 5. 89%、17. 75%。
由此可见，当 Cd2 +溶液浓度升高时，胁迫对土沉
香地径的影响比对株高的影响要显著。
图 1 不同浓度下土沉香株高、
地径的相对增长率趋势
2. 2 镉胁迫对土沉香叶片细胞膜相对透性、SOD
活性、MDA含量和 CAT活性的影响
细胞膜是保护细胞功能完整的屏障，细胞膜
透性的变化反映了细胞受损坏的程度，是植物抗
性强弱的良好指标。表 1 数据显示，细胞膜透性
随着 Cd2 +溶液浓度的增加而增大，当溶液浓度为
10 mg /L时，与对照差异不显著，当胁迫溶液浓度
上升到 50 mg /L时，细胞膜透性较对照有显著增
加，这表明不同浓度的 CdCl2 溶液都会使土沉香
叶片细胞膜受到不同程度的伤害，溶液浓度越高，
叶片细胞膜受伤害越大。
MDA是细胞膜脂化过氧化物的主要产物之
一，其积累是活性氧毒害作用的表现。表 1 数据
显示，土沉香幼苗叶片中 MDA 含量随着 Cd2 +浓
度的增高而升高，当溶液浓度 ＜ 50 mg /L时，MDA
含量的增加与对照虽有差异，但并不显著，当
Cd2 +浓度 ＞ 50 mg /L，且再递增时，MDA 含量明
显的增加。说明当镉胁迫强度越大，对土沉香叶
片的膜系统的伤害作用越大。
表 1 Cd胁迫对土沉香苗木叶片细胞膜相对透性、
MDA浓度、SOD活性及 CAT活性的影响
CdCl2
浓度
/mg·L －1
细胞膜
相对透性 /%
MDA质量
摩尔浓度
/μmol·g － 1
SOD活性
/U·(g·h)－1
CAT活性
/mg·g － 1
CK 37. 18 a 0. 12 a 141. 79 a 40 a
10 38. 60 a 0. 15 ab 119. 72 a 28 ab
50 48. 79 b 0. 16 ab 111. 39 a 24 ab
100 49. 18 b 0. 21 b 86. 61 a 16 b
150 56. 27 c 0. 24 b 78. 91 a 12 b
注:在 α = 0. 05 的显著性水平下
SOD和 CAT是植物体内防御系统中重要的保
护酶，它们协同作用可以减少活性氧自由基对细
胞膜系统的伤害［8］。SOD 酶可以减少植物体内代
谢过程中产生的氧自由基，从而减轻膜质氧化以
及延缓组织衰老。SOD 活性的高低在一定程度上
反映植物抗性的大小，在适当逆境的诱导下，细
胞内的 SOD活性会相应的增加来提高植物的适应
力［9 － 11］。但从测定结果来看(表 1) ，SOD 活性随
着 Cd2 +浓度的增加而减少，与杨居荣［12］等人对玉
米、大豆、小麦等农作物在镉污染下 SOD 活性研
究结果相似，而导致 SOD 下降的原因可能是多烯
不饱和脂肪酸被重金属离子破坏致使一部分类囊
体膜被破坏。CAT活性的变化趋势也是随着 Cd2 +
胁迫浓度的增加而降低，当 Cd2 + 浓度达到
100 mg /L时，CAT活性与对照的差异达到极显著
水平。由 SOD活性和 CAT 活性的变化趋势看来，
镉胁迫下可能会抑制土沉香细胞体内一些保护酶
的活性，导致活性氧自由基在体内大量产生，引
起膜脂过氧化，使植物体受害。
2. 3 镉胁迫对土沉香叶片中可溶性蛋白及叶绿素
含量的影响
可溶性蛋白是植物主要的渗透调节物质，它
在植物细胞内的积累对降低细胞内溶质的渗透
势，均衡原生质体内外的渗透度等都具有重要作
用［13］。由表 2 可以看出，可溶性蛋白含量随着
镉胁迫浓度的升高而降低，但与对照相比，即使
在高浓度的胁迫下，可溶性蛋白的降低幅度不
大。这表明在较高浓度的镉胁迫下，土沉香叶片
仍有较高的渗透调能力来调节细胞内溶质的渗
透势。
2
第 1 期 万文生等:Cd胁迫对土沉香幼苗生长及生理特性的影响
表 2 Cd胁迫对土沉香苗木叶片可溶
性蛋白、叶绿素含量的影响
CdCl2 浓度 可溶性蛋白 /mg·g － 1 叶绿素含量 /mg． g － 1 Fw
CK 284. 41 a 3. 71 a
10 mg /L 279. 35 a 2. 64 b
50 mg /L 259. 72 a 2. 50 c
100 mg /L 241. 24 a 2. 20 d
150 mg /L 217. 87 a 2. 06 e
注:在 α = 0. 05 的显著性水平下
叶绿素含量的变化直接影响到植物叶片的光
合速率及能量的积累，通过对土沉香叶片叶绿素
含量测定结果表明，随着镉胁迫浓度的增加，叶
片中的叶绿素含量呈现明显的下降趋势，当镉溶
液浓度为 0. 2%时，叶绿素的含量就显著的高于
对照，且每个处理之间的差异也达到显著水平，
这表明在镉胁迫下土沉香叶片的叶绿素含量急剧
减少，影响植物体对光能的吸收和利用。
3 结论与讨论
3. 1 不同镉浓度胁迫下土沉香幼苗的生长受到了
不同程度的影响。土沉香的株高和地径的生长率
随着镉胁迫浓度的升高而递减，浓度的升高对地
径的生长抑制较对株高的生长抑制要显著。
3. 2 随着镉胁迫浓度的增加，土沉香叶片内的一
些生理物质也发生了相应的变化。细胞膜透性和
膜脂过氧化产物 MDA随着镉胁迫浓度的升高而增
加，这表明土沉香在镉胁迫条件下体内氧化自由
基累积，加剧细胞膜脂过氧化，使膜的结构和功
能遭受破坏，导致细胞膜透性增大，进而引起一
系列生理生化代谢紊乱，严重可导致细胞死亡。
然而，在植物体内同时也存在清除氧化自由基的
保护系统，其中超氧物歧化酶 SOD 和过氧化氢酶
CAT就是细胞中重要的清除自由基的保护酶之一，
这些保护酶活性的强弱也是植物抵抗外界不良环
境强弱的标志之一，SOD和 CAT 的协同作用可降
低镉胁迫对植物的伤害程度。在对土沉香叶片的
SOD和 CAT的测定结果可知，这两项指标随着镉
胁迫浓度的增加而呈现出不同程度的减少，这可
能是由于镉胁迫抑制了植物体内保护酶系统的活
性，导致活性氧自由基代谢失衡，具体的伤害机
理仍需进一步研究。
3. 3 土沉香叶片可溶性蛋白及叶绿素含量都随着
镉胁迫浓度的增加而降低，且叶绿素下降的幅度
较大，说明了在镉胁迫环境下，土沉香还具备较
高的渗透调节能力来维持细胞的正常生活，但叶
绿素的显著降低导致土沉香叶片细胞对光能吸收
利用率降低，随着受胁迫时间的推移，必然会影
响到植物体的生长发育。
3. 4 综上所述，在镉胁迫下，土沉香幼苗在生长
和生理特征上，表现出不耐镉胁迫的反应，表明
土沉香幼苗对镉胁迫的耐性较差。因此，在发展
土沉香人工林时应注意土壤环境及立地条件的选
择，以保证土沉香的正常生长并提高产香率。
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第 1 作者简介:万文生 (1962 －) ，男，工程师，从
事森林培育和林业管理研究。
收稿日期:2011 － 11 － 09
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