全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 卷 第 期
奋 , , 一
和表面活性剂复合污染对小麦
叶片若干生理性状的影响 ‘
罗立新 孙铁琦 仲国科学院沈阳应用生态研究所
, 沈阳 ‘’
【摘要 研究了溶液培养条件下 一直链十二烷基苯磺酸钠 、 十六烷基三 甲基
澳化按 和 刁 聚氧乙烯山梨醉月桂酸酷 种复合污染对小麦生理状态
的影响 结果表明 , 表面活性剂促进 在小麦叶中的积累 , 其效应顺序为
以 和表面活性剂复合污染条件下 , 小麦叶中 的大量积累导致的细胞膜脂过
氧化水平大大高于单纯 污染下的水平 细胞中 基含量降低和叶片外渗液紫外吸收
的上升 表明细胞膜受到损伤 复合污染使小麦叶中叶绿素的含量显著下降
关键词 锅 表面活性剂 复合污染 小麦 膜脂过氧化
兄 朴 伙 鳍
加 召 及 舒 , 口 阴必 , 翻脚 ,
一以 及汉 , , 一
以 耐 习
, 。 州 ” 】
、 ,
伴 耐 以
心 山斗 涨妇
印 ”
卯
, 心 卯 ,
引 言
随着人们对 环境问题认识的不断深
入 , 其研究已从单一污染物污染转向多种
污染物复合污染的研究 据报道 , 多种污染
物共存时 , 其复合作用可以大大改变某一
或某些污染物的生物活性或毒性 , 因此
研究环境中各种污染物之间的复合作用规
律与机理 , 了解污染物群体的生态环境效
应及其与单个化合物污染影 响的差异 , 均
具有重要的理论和实践意义 是一种典
型的工业污染物质 , 其生态毒理效应之一
是引发植物细胞内活性氧 自由基的过量积
累 , 造成膜脂过氧化而使植物受害以至死
亡 表面活性剂是合成洗涤剂的主要成
份 , 随着污水 、垃圾和工业废料等大量排入
环 境 中 , 严 重 影 响 城 市 周 围 的 农 业 生
产 〕这两类污染物对植物的复合影 响缺
乏深入研究 本文研究了 和表 面 活性
剂复合污染时 , 小麦叶细胞的膜脂过氧化
水平 、细胞膜功能状态 、 基和叶绿素含
量等生理生化指标的变化 , 比较了该种复
合污染与单一的 污染生态毒理效应的
差异
博士后科学基金资助项 目
一 一 收稿 , 一 一 接受
应 用 生 态 学 报 卷
材料与方法
小麦 、二 铁春 号 种子浸
种 后 , 排列在铺有滤纸的培养皿 中 , 置室温
自然光照下 , 用 沈 培养液培养至 叶
期 用含有 和表面活性剂的 培
养液处理 , 定期取叶片分析测定
种表面活性剂用于实验 阴离子型的直链
十二烷基苯磺酸钠 、 阳离子型 的十六烷基
三甲基澳化钱 和非离子型 的聚氧乙烯 山
梨醇 月桂 酸酷 一 , 其 临界胶 束浓 度
。 分别为
· 一 ’、 · 一 ‘和
’ 一 ’〔‘ 〕 种表面活性剂分别与 以 组合用
于试验 表面活性剂设 、 、 和
级处理水平 , 的处理水平为 一 ’
和
· 一 ‘ 两级 以不含表面活性剂的
处理为对照
法测定丙二醛 含量 显
色测定 基含量〔’ 紫外吸 收法测定细胞质膜
透性〔’ 助 法测 定蛋 白质含量〔’, 〕丙酮和
无水乙醇混合液提取叶绿素 , 按 的公式计
算含量 每项分析所用材料重量均参照引用文
献 , 重复测定 次 将叶片供干 , 准确称取 用
硝酸一高氛酸法分解 , 原子 吸收分光光度计测定
含量
结果与讨论
复合污染下小麦叶中 含量变化
由图 看 出 , 培养液 中的 很快 被
小麦吸收 , 各处理组 小麦 叶 中 含量均
高于对照组 以 浓度为
·
厂 ’,
、 和 均为 水
平处理 后 的小麦 一 组 为例 , 其叶
中 含 量 与对 照 的差 异 极 显 著
表 种复合处理对小麦叶中
积累的促进效应 依次为
阳离子通过植物细胞膜进入细胞的过
程 , 目前认为有两种方式 一种是被动的扩
散 , 离子顺着本身的浓度梯度或细胞膜的
︵毕⋯蕊︶口己侧日己加
复合处理 一以
图 和表面活性剂复合污染下小麦叶中 含量的
变化
且
· 一 ’ , · 一 对照 ,
,
, 。 复合
处理 复 合 处 理
, 复 合 处 理 一 下 同
悦
电化学势流动 一种是离子 的主动传递过
程 , 这种传递需要能量 这两种过程都与细
胞膜的结构有关〔川
表面活性剂是一类可溶性的 , 具亲脂 、
亲水两极性的特殊脂类化合物 , 它不同于
构成生物膜的不溶性和具膨胀性的脂类化
合物 表面活性剂分子的两极性 , 使之能与
膜成份中的亲脂和亲水基团相互作用 , 与
生物膜结合并插入或透过膜一定浓度的
表面活性剂分子能在膜 内形成胶束
结构 , 在膜上开孔 , 从而改变生物膜
的结构和理化性质 , 使膜的一系列功能发
生变化 , 如增加植物细胞膜的透性 , 提高溶
期 罗立新等 和表面活性剂复合污染对小麦叶片若干生理性状的影响
质跨膜运输通量 , 而膜的选择性首先受到
明显 的斑响 , “
, ‘ · ’ 〕 据研究 , 表 面活性
剂主要是通过与小麦根细胞膜的组分或膜
中的离子载体作用 , 来影响细胞膜的透性
与钾离子在膜中的主动传递过程 , 没有或
较少地涉及到能量供应问题 阳离子型表
面活性剂分子束缚到细胞膜外表面时 , 可
起去极化作用 , 增加了跨膜电位 , 因此促进
了钾离子通过细胞膜的传递 ’ 〕
在复合污染条件下小麦 叶内的 含
量大大高于对照 , 显然是 由于培养液中的
表面活性剂增加 了小麦根细胞膜的透性 ,
使得 更容易进入植物体 内积 累 但小
麦叶中 含量并非总是与表面 活性剂处
理浓度的提高而 同步上升 , 在 种表面活
性剂处理 中 , 都存在 浓度组 小麦
叶中的 含量明显高于 。 。 甚至
浓度组 含量的现象 图 , 这似乎
不能仅用表面活性剂分子在细胞膜内形成
胶束结构 , 或极化作用等物理和化学规律
来解释 可以推测 , 细胞对环境胁迫的适应
性调节在这里起重要的作用 小麦根细胞
通过调节质膜的透性 , 可以在一定范 围和
程度上阻止有害物质 进入细胞内
重金属污染下 , 植物的若干生理指标
和酶活性发生抑制一促进 一抑制
· , ·
⋯或促进
抑制促进 ⋯的过程 这在环境生物学研究
中是 常见的 吴家燕等 报道 , 在 中低处
理强度下 , 水稻根系脱氢酶的活性并不随
土壤中 、 等元素浓度的增加而 呈某
一固定方向的变化 , 却是产生多次波状起
伏 , 即酶的活性随着重金属浓度的变化而
被多次的促进和抑制 这说明生物体能通
过主动调节 自身生理代谢强度或方式 , 提
高机体对环境胁迫的耐受能力 在复合污
染条件下 , 小麦 叶内的 含量并非总是
与表面 活性 剂 处理 浓度的提高而 同步 上
升 , 可能与上述生物体主动调节机制有关
复合污染下小麦叶中膜脂过氧化的
水平和生理效应
的毒理效应之一是引发植物细胞
内活性氧 自由基的过量积累 , 造成膜脂过
氧化而伤害植物 另文发表 是膜脂
过氧化的主要产物之一 , 其含量可以表示
膜脂过 氧化的水平 用 和表面活性剂
处理后 , 各处理组小麦叶内 的含量
皆升高 , 并与表面活性剂处理水平相关 图
随处理 时 间延长和体 内 含量的升
高 , 膜脂过 氧化加 剧 , 各 一 组 中以
。表面 活性剂处理的小麦叶内的
含量与对照相比 , 差异均达极显著水平
表
︸﹄户留
·一昌公。芝归如翻彼
一 一
复合处理 卜
图 和表面活性剂复合污染下小麦叶中丙二醛含
量的变化
一
用 一 和 一 处理 的各组
小麦 , 其细胞 内 基的含量 比单独的
污染对 照组有不 同程度的降低 图 在
应 用 生 态 学 报 卷
表 和表面活性剂处理“ 对小班叶中 、丙二醛 、 基和叶绿素含 的影响
一 ·
, 叨 。
, 一比 叮一 即 一 叩 互 扯 咤 一
处 理 ‘
尸 · 一 ’
丙二醛 基
拌 ·吨 一
·
吨 一
叶绿索
拍
· 一
一
二
一
, 二
一 ,
二
二
二
二
二
二
份
二
· 一 , , , 赞 资
望创
石 组 中 , 以 和 处理
的小麦叶内 含量与对照相比差异极显
著 , 但用 处理的小麦
与对 照 相 比 , 差 异 未 达 显 著 水 平
表
细胞膜的透性是评定植物对污染物反
应的生理指标之一〔 〕小麦叶片外渗液的
紫外吸收的测定结果表 明 , 受复合污染处
理 后 , 各组材料外渗液的紫外吸收值均
升高 图 升 高 幅度 按 处 理 排 序 为
, 与表面 活性剂
促进 在组织内积累效应的排序一致
是一种高活性的脂过氧化产物 ,
可氧化对维持蛋白质和细胞膜的正常构像
很重要的 基 〔’ 实验结果表 明 , 由于
表面活性剂对细胞膜的作用使得 更容
易进入植物体内 , 随体内 含量的升高 ,
膜脂过氧化加剧造成的膜脂过氧化伤害愈
趋严重 , 而细胞内 含量的降低与
积累趋势呈负相关 因为对于维持细胞膜
稳 定结构极其重要 的 一 基被氧化 , 导致
细胞膜受到严重伤害 , 表现为膜的透性增
大 , 细胞内物质大量外渗
,
“代邻哪长众书
山‘于卜代。诊﹄国、、旧记卜国访代曰、的记曰
﹃日户场
,一昌公口。如物漏
复合处理 一
一
复合处理 一
图 和表面活性剂复合污染下小麦叶中琉基
含量的变化
飞 即
加
图 和表面活性剂复合污染下小麦叶片外渗液紫
外光吸收的变化 处理
呀 沁
和
复合污染下小麦叶中叶绿素含量的
变化
图 表示用高浓度的 和表面活性
剂复合处理 后 , 小麦的叶绿素含量均大
期 罗立新等 和表面活性剂复合污染对小麦叶片若干生理性状的影响
幅度降低 , 其中 处理
的 压 组小麦的叶绿素含量减少最多 , 只
相当于其它两种复合处理组的 一
表 表 还显示 出小麦叶组织中
含量与叶绿体含量为强负相关
应 等报道 ‘
, ’ · ’ , 、 以入 污染
或某些环境因子胁迫造成的植物细胞膜脂
过氧化过程 中 , 含量增加 , 随之叶绿
素含量降低 , 两者呈显著负相关 本实验证
实植物受 污染后出现同样生理变化
高等植物的光合作用对 敏感的原
因之一是 份 作用于叶绿素生物合成途
径中的多种酶 如原叶绿素酸醋还原酶 、 占
氨基乙酞丙酸合成酶和胆色素原脱氨酶
的肤链中富含琉基部分 , 其与 功能基
团的反应 , 改变了酶的正常构型 , 从而抑制
了酶活性和阻碍了叶绿素的合成
种复合污染处理对小麦叶绿素含量
的影 响依次 为 一
, 显然与各种表面活性剂促进
在植物组织 内积累的效应大小 , 以及 由此
导致的膜脂过氧化的程度和叶绿素合成酶
活性被抑制的程度有关
结 论
种表面活性剂均能促进 进入小
麦体内积累 , 因而增强 了 的毒害作用
其促进作用依次为
造成细胞膜脂过氧化 , 使得细胞
内 含量升高 而 种复合污染对 小
麦的毒害效应排序为 一
一 , 即与表面活性剂促进
进入小麦体内积累效应相符
膜脂过氧化伤害的进一步发展 , 使得
细胞内对于维持细胞膜稳定结构极其重要
的一 基加速氧化 , 含量降低 , 导致细胞膜
损伤 , 透性增大 , 胞内物质大量外渗
膜脂过氧化过程 中叶绿素被降解 , 而
与叶绿素生物合成途径中的多种酶的
功能基团反应 , 抑制了酶活性 , 又阻碍
了叶绿素的生成 , 其复合效应使得小麦叶
片的叶绿素含量显著降低
参考文献
复合处理 一
图 和表面活性剂复合污染下小麦叶 中叶绿素含
量的变化
地 雌
因
北原文雄著 孙绍 曾等译 表面 活性 剂 北
京 化学工业出版社 一
李柏林 、梅慧生 燕麦叶片衰老与活性氧代谢
的关系
,
植物生理学报 , 引 一
余国营 、 吴燕玉 、 王 新 重金属复合污染对
大豆生长的影响及 其综合评 价研 究 应 用 生态 学
报 一
杨居荣 、 何建群 、 张国祥等 不同耐性作物 中
几种酶 活性对 胁迫的反应 中国环 境科学 ,
一
孙赛初 、 王焕校 、 李启任 水生维管束植物受
锅污染后的生理变化及受害机制初探 植物生理学
报 , 一
应 用 生 态 学 报 卷
‘ 吴家燕 、 夏增禄 、 巴 音等 土城盆金属污染
的醉学诊断 —紫色土
、 、 和 对水稻根
系脱氢醉的影响 应用生态学报 , 一
, 架 升 、 倪晋 山 表面活性剂和 十 对大麦
根质膜透性 的作用 植物生理学 报 , 一
张 宪政 植物 叶绿素含 侧定 —丙酮 乙 醉混合液法 辽宁农业科学 一
, 黄士忠 合成洗涤剂 对农作物影响的
研究 农业环境保护 一
。 谢 田 、 徐 中标 洲定细胞透性的萦外吸收
法 植物生理通讯 一
焦新之 、李 琳 、 程永 昌等 阳离子型表面活
性剂氛化十六烷基三甲基按对小麦离体根 十 吸收
的效应 植物生理学报 , ‘ 一
焦新之 、 冯秀香 、 李 琳等 表面活剂和 ,
二硝基酚对小麦离体根的 于 转运和盐 呼 吸 的效
应 植物生理学报 , 一
曾韶西 、 王 以柔 、刘鸿先 低沮下黄瓜幼苗子
叶硫氢基 含量变化与膜脂过载化 植物学报 ,
一
宴 斌 、戴秋杰 、 刘 晓忠等 玉米叶片涝演伤
害过程中超氧自由基的积累 植物学报 , ,
一
胡 下
,
‘ 泣户 , 一
‘ , 〔
馆 初 诬 帅
,
习 ,
,
勿 以 二 , 一
址 , , , , ,
讼
少勿 尸白形 ,
拓 , , 豁 , , ,
路 目“叩
一
,
刊口 二 〔触 州 , 一
阮 ,
,
, , ,
衍 ”
昭 昭 脚 , 卯‘二
气扛
少勿 尸伍几 ,