全 文 ：应 用 生 态 学 报
  年 ! 月 第 ∀ 卷 第 ∀ 期
#石口∃ % &% ∋( )∗ ∃ + , (− + ..,/ % 0 % #( , ( 1 2 , ∋ 3 45
  , ∀ 6 ∀ 7 8 ! ∀一 ! 
锦、铜抗性植物细胞株的增长及元素吸收特性 9
杨居荣 桃京师范大学环境科学研究所 , 北京
。。: ! ; 7
久保井于散二 6。本国立公害研究所 7
4摘要
在含< = 、 # 3浓度
> > 、 > >“? ≅ 4的培养基中进行马4Α化培育 , 获 ; 株抗Β =细胞株及∀株抗# 3
细胞株 Χ 驯化株细胞相对增长率显著高于亲株 , 在# = 、 # 3 浓度波动较大的条件下 , 驯化株细胞增
长率仍较稳定Δ 驯化株对# = 、# 3 的蓄积性因细胞种类不同而异 , 或具有降低对# = 、 # 3 的吸收 , 使
抗性增加的机制 , 或对Β = 、 Β 3 有更强的吸收特性 , 但浓缩系数相对较稳定 , 从而抵御环境中Β = 、
# 3 的波动 , 驯化株对营养元素的吸收呈现高于亲株或低于 6近于 7亲株两种类型 , 推断具有通过新陈
代谢调节的适应机制 , 终止驯化的回复株一定程度保留了驯化获得性 , 但有向亲株回复 的趋 势 ,
推断所获抗性非基因控制类型 Χ
关健饲 重金属 植物抗性 细胞培养
? 3 4ΕΦ.45ΦΓ Η Ι Γ = Ι ϑ Κ ≅ Λϑ ΦΓ Η <卜Ι Λ Ι < Ε< Λ ΦΚΕΦ< Κ ≅ Μ Β Ι = Ν Φ3 Ν Ι Γ = < ≅ ..< Λ 一 Λ < ΚΦΚΕΙ Γ Ε .4Ι Γ Ε < < 44

ΦΓ < Κ Χ 2 Ι Γ Η ∋3 Λ≅ Γ Η 6/Γ ΚΕΦΕ3 Ε< ≅ Μ % Γ Ο ΦΛ≅ Γ Ν < Γ ΕΙ4 & <主< Γ < < Κ , Π < ΦΘΦΓ Η ∃ ≅ Λ Ν Ι 4 )Γ ΦΟ< Λ ΚΦΕ5 , Π< ΦΘ初 Η
> > : ! ; 7 , Ρ 。Σ 3 ϑ≅ 4 6∃ Ι ΕΦ≅Γ Ι 4 /Γ ΚΕ ΦΕ3 Ε< ≅ Μ % Γ Ο ΦΛ≅ Γ Ν < Γ Ε Ι 4 & Ε3 = Φ< Κ , ∋ Ι.Ι Γ 7。 一# Τ ΦΓ 。 ∋ 。 + ../。
% < ≅ 4。 ,
  , ∀ 6∀7 8 ! ∀一 !  。
− ΦΟ< # = 一Λ < ΚΦΚ ΕΙ Γ Ε Ι Γ = ΕΤ Λ < < # 3 一 Λ < Κ ΦΚ ΕΙ Γ Ε .4Ι Γ Ε < <44 4ΦΓ < Κ Ι Λ< ≅ϑ ΕΙ ΦΓ < = ϑ 5 < 3 4ΕΦΟ Ι ΕΦ≅ Γ ΦΓ
Ν < = ΦΙ < ≅ Γ ΕΙΦΓ ΦΓ Η
> > Ι Γ = > > 卜Ν ≅ 4 # = Ι Γ = # 3 。 Ρ Τ < ΦΛ Λ <4Ι ΕΦΟ < Ν 3 4ΕΦ. 45 ΦΓ Η Λ Ι Ε< Κ Ι Λ< ΚΦΗ Γ ΦΥ
Μ Φ< Ι Γ Ε 45 Τ ΦΗ Τ < Λ ΕΤ Ι Γ ΕΤ ≅ Κ < ≅ Μ ΕΤ < ΦΛ .Ι Λ < Γ ΕΚ Ι Γ = Λ < Ν Ι ΦΓ Κ ΕΙ ϑ 尹< < Ο< Γ ς 主ΕΤ Ι Γ ≅ ϑ Ο主≅ 3 ,
Μ 43 < Ε3 Ι ΕΦ≅ Γ ≅ Μ ΕΤ< < ≅ Γ < < Γ ΕΛ Ι Ε Φ≅ Γ Κ ≅ Μ # = Ι Γ = # 3 Χ Ρ Τ < Ι < < 3 Ν 3 4Ι ΕΦ≅ Γ ≅ Μ # = Ι Γ = # 3 ϑ5 ΕΤ <
< 3 4Ε3 Λ < = 4ΦΓ < Κ Ο Ι Λ Φ< Κ ς ΦΕΤ ΕΤ < Ε5.< ≅ Μ < < 44Κ 8 Κ≅ Ν < < Ι Γ Λ < = 3 < < ΕΤ < Ι ϑ Κ≅ Λ .Ε Φ≅ Γ ≅ Μ # = Ι Γ = # 3
Ε≅ Λ Ι ΦΚ < ΕΤ < ΦΛ Λ < ΚΦΚ ΕΙ Γ < < , Ι Γ = ≅ ΕΤ < Λ Κ < Ι Γ Ι ϑ Κ≅ Λ ϑ Ν ≅ Λ < # = Ι Γ = # 3 , ϑ 3 Ε Τ Ι Ο < Ι Λ < 4Ι Ε ΦΟ <45
Κ ΕΙ ϑ 4< Ι < < 3 Ν 3 4Ι ΕΦ≅ Γ Ε ≅ ς ΦΕΤ Κ ΕΙ Γ = ΕΤ < Μ 43 < Ε3 Ι ΕΦ≅ Γ ≅ Μ # = Ι Γ = # 3 ΦΓ ΕΤ < < Γ Ο ΦΛ ≅ Γ Ν < Γ Ε Χ Ρ Τ <
Γ 3 Ε Λ加Γ Ε Ι ϑΚ≅Λ Ω ΕΦ≅Γ ≅ Μ < 3 4Ε3 Λ < = 4宜Γ < Κ
; Κ ΕΛ ≅ Γ Η < Λ ≅ Λ ς < Ι Ξ < Λ ΕΤ Ι Γ ΕΤ Ι Ε ≅ Μ ΕΤ <ΦΛ 孙 Λ< Γ ΕΚ ,
Κ 3 Η Η < Κ ΕΦΓ Η ΕΤ Ι Ε ΕΤ <5 Ι Λ < Ι =Ι .Ε< = Ε≅ ΕΤ < < Γ Ο ΦΛ≅Γ Ν < Γ Ε ϑ5 Ν < ΕΙ ϑ ≅ 4ΦΚΝ Λ < Η 3 4Ι ΕΦ≅ Γ Χ Ρ ≅ Κ≅Ν << Ψ Ε< Γ Ε Κ , ΕΤ < 4ΦΓ < Κ Λ < ΕΙ ΦΓ ΕΤ < ΦΛ < Τ Ι Λ Ι < Ε< Λ ΦΚ ΕΦ< Κ ≅ ϑ ΕΙ ΦΓ < = Μ Λ ≅ Ν < 3 4ΕΦΟ Ι ΕΦ≅Γ , ϑ 3 Ε Κ ΕΦ44 Τ Ι Ο < Ι
ΕΛ < Γ = ≅ Μ Λ < Ο < Λ ΚΦΓ Η Ε≅ ΕΤ < ΦΛ .Ι Λ < Γ Ε Κ <Τ Ι ΛΙ < Ε < Λ ΦΚ , Φ< Κ Χ /Ε ’ ; ΕΤ ≅ 3 Η Τ Ε ΕΤ Ι Ε ΕΤ < Ε≅ 4< Λ Ι Γ < <
; Γ ≅ Γ
Η < Γ ≅ 一 <≅ Γ Ε Λ≅ 44< = 。
Σ< 5 ς ≅ Λ= Κ Ζ < Ι Ο 5 Ν < ΕΙ 4 , . 4Ι Γ Ε Λ < Κ ΦΚ ΕΙ Γ < < , # < 44 < 3 4Ε3 Λ < Χ
气 / 引 言
为进行土壤重金属污染治理 , 近年来开展
了土壤生态系统的重金属负荷及生态工程治理
途径的研究 【‘, “’ , 其中涉及到植物对 重 金 属
的抗性及抗性植物的选育等内容 , 但 与植物对
国家自然科学基金资助项 目 Χ
现在静周大学农学部。
本文于
 
年 [ 月
∴ 日收到 , ! 月
: 日改回 。
大气污染物的抗性研究相比 , 还显十分薄弱 Χ
然而 , 这方面的研究对于预防土壤一植物 系 统
的重金属 污染及采用生物工程治理 已污染土壤
等方面具有重要应用意义 Χ 特别是我国一些有
色金属矿开采及冶炼区 , 由于污水处理水平有
限 , 污水灌溉引起的农田重金属污 染 在所 难
免 , 这方面的研究更具有现实意义 Χ
植物对重金属抗性 的 报 道 〔‘, ‘’ “’ , 多 见
于成体植物的表观抗性 , 并以植物所必需的微
#Τ ΦΓ Χ ∋Χ + ../, % Β≅ 4, , ∀ 8 ∀6
  7
应 用 生 于 学 报 ∀ 卷
量金属元素 6如# 3 、 ] Γ 7 的抗性研究较多 , 似
#= 一类植物非必需元素的研究较少 , 在 植 物
的抗性机理方面 , 也存在许 多尚不明确的问题 Χ
为研究植物对重金属的抗性及探索抗性植
物培育的途径 , 本文采用细胞驯化诱导培养的
方法 , 对驯化株及亲株细胞的增长及元素吸收
特性进行了对比研究 Χ
材料与方法
Χ
植物材料
为以下几种植物的无性细胞系 Χ 烟草 种6∃ ΦΒ≅ Ε ΦΙΓ Ι
Ε ΙϑΙ < 3 机 , Χ ∃ # , ∃ Φ< ≅ ΕΦΙ Γ Ι ΕΙ ϑΙ < 3 Ν , Χ & ∗ 一 4 7、 胡萝
卜60 Ι 3 < 8 ‘; < Ι Λ ≅ ΕΙ , Χ 7、 葛苗 6, Ι < Ε3 < Ι Κ Ι Ε Φ, Ι , Χ 7、
甜菜6Π < ΕΙ Ο3 4Η Ι Λ ΦΚ , Χ 7 Χ
Χ 驯化培养方法
如图
所示 Χ
旦马’卜契> 县) ⊥ (卜 到且>
固体培养 &
≅ 4Φ= <3 4ΕΦΟ Ι ΕΦ≅ Γ 液体培养 , Φ_ 3 Φ= <3 4ΕΦΟ Ι ΕΦ≅ Γ
# = 、 #3
> > 卜 ? ≅ 4
# = 、 #3 > > 卜 ?≅ 4
—— 一 7 亲株 .Ι Λ < Γ ΕΚ 4ΦΓ < Κ固体培养 & ≅ 4Φ= Β 3 4ΕΦΟΙ ΕΦ≅ Γ 液体培养 ,Φ_ 34 = < 3 4ΕΦΟ Ι ΕΦ≅ Γ
> > 协? ≅ 46∀> 日 Ψ
>代 7 6! 日 Ψ Λ≅ 代 7 /;一 :代Α 液体培养 7 驯化株6驯化 / 7# 3 4Ε3Λ < = 4ΦΓ < 4, Φ_34 = <3 4ΕΦΟ Ι ΕΦ≅ Γ > > 俘 ?≅ 4令驯化株 6驯化 / 7# 3 4Ε3 Λ< = 4ΦΓ < 4圈
抗性细胞株的驯化培育程序− ΦΗ Χ
# 3 4Ε3 Λ < .Λ≅ < < = 3 Λ < ≅ Μ Λ < Κ ΦΚ ΕΙ Γ Ε < < 44 4ΦΓ < Κ Χ
Χ 亲株.ΙΛ < Γ Ε 4Φ Γ 朗 ,
Χ 驯化
# 3 4Ε3 Λ< = 4ΦΓ <
Χ Χ ∀ 培养条件及细胞增长量测定将酚

化培养细胞 6习

化

>一 ∀代 , 习⎯【化
∴ 一
> 代 , !日α代 7转移到基 本培养基中培养∀一 ; 日后 ,取约
新鲜细胞 , 转移到分别含# = 、 # 3 ≅ 一 ∀ 。。协?≅46 ∴ 个处理梯度7的培养液中, 培养 ! 日后 , 测定新鲜
植物细胞的重量 , 每处理重复 次 Χ 亲株培养条件 与
驯化株相同 。
基本培养基为Π Κ培养基 Χ # = 、 # 3 形 态 分 别 为
# = # /8 · 8 α ]Ζ ] ≅ 、 # 3 Κ ( ‘· &Ζ ]≅ , 将其制成水溶液 ,
用薄膜滤过器灭菌后加入到基本培养基中, 使浓度成
为 8 ≅ 、 > 、 ; > 、
> > 、 > > 、 ∀ > >协? ≅ 4二 在 ∴ ,# 暗条件下以
∴> 次 α 分的速度振荡培养 Χ
Χ [ 元素测定
将培养的新鲜细胞过滤 , 用 Φ ≅Ν ? ≅ 4 Κ Λ 6∃ ≅ ∀ 7
冲洗两次 , 洗去吸附于细胞表面的金属元素 , 再用去
离子水冲洗净 , 经硝酸、 高氯酸分解 , 用/Β .6 ; >。型 7
发射光谱仪测定# = 、 # 3及< Ι 、 ?Η 、 Σ 、∃ Ι等元素含量 Χ
‘叼ΧΥ
∀ 结果与讨论
∀ Χ
驯化株细胞增长特性及抗性检定
抗性是指生物对不良条件的抵抗能力 , 抗
性的产生可由先天遗传或后天获得 Χ 对# = 、# 3
具抗性的植物细胞应在 # = 、 # 3 污染条件下 ,
能正常生长和繁殖 , 并具有较强的抗变能力 Χ
根据这一要求 , 在本试验前期 , 曾对
∀ 种植物
细胞进行驯化培育 , 经筛选得到本文所采用的
抗# =植物细胞 ;株 , 抗# 3 植物细胞∀株 Χ
为检定其抗性 , 调查了驯化株及亲株在不
同浓度# = 、# 3 条件下细胞的增长率及元素吸收
情况 Χ 从细胞的增长特征看 , 有以下结果 Χ
∀ Χ
Χ
驯化细胞的相对增 长 率高 试验 结 果
表明 , 在本试验浓度范围内 , 几种植物细胞的
相对增长率 6驯化株及亲株分别 以各自的 ≅ 处
理细胞增长率为
> >7 均呈现驯化株高于亲株的
规律 Χ 图 列示了部分试验细胞的相对增长率
随投加# = 、# 3浓度的变化曲线 Χ 从图中可见 ,
在# = 、 # 3 浓度较高时 , 驯化 工株细胞增长率
随浓度增加而减少的幅度明显诉于亲株 Χ 例如
甜菜在含 # = ∀ ((卜? ≅ 4 时 , 亲株的相对增长率
仅为 ∀ β , 而驯化 工株为 ∀ β , 烟草& ∗ 一
亲株
在# =浓度为
> 时已停止增长 , 但驯化 工株细
胞相对增长率仍达 : β Χ # 3 驯化株也得到类
似结果 Χ 如胡萝 卜亲株在含 # 3 ∀ ≅ ≅卜?≅4 时的
相对增长率仅为 ∴ β , 而驯化 工株则为[ β ,
# Τ ΦΓ Χ ∋Χ + ../ Χ % Β≅ 4 Χ , ∀ 8 ∀ 6
  7
∀期 杨居荣等8 镐 、 铜抗性植物细胞株的增长及元素吸收特性 忍!;
果高于# = Χ
图∀为烟草∃ # 、# = 、 #3 驯化株
。代的细胞
增长率测定结果 Χ 可看出 , # Ι驯化株的细胞增
长率变化与亲株大体一致 , 而 # 3 驯化株则低
于亲株 , 但细胞仍能正常生长 Χ 增长率在 一 [
之间 Χ 该结果表明 , 烟草∃ #对#= 的抗性驯化
效果比 # 3 好 。 从本试验前期的筛选过程及最
后获得抗# =细胞株较 # 3 多的结果也可看出较
难获得抗# 3 细胞株 Χ 」、

盯氏少八湍工 !∀#卜∃%&,、∋旧菜(&一、!度嗒)
!甜派
势、∗浓胡、浏!七沁
‘∃月+留共飞
衬工,三。,
∃%一‘出
裤琳耍娜母
恤已一扒口− ,盆
琳势脚
即./01#
竺2二一3工,芝孚
华势
#。浓 变 # 。 4 。, 4 。, & 5& 、 , 比 6 尸 7 8 ·
圈9 不 同浓度# 3 、 #2 条件下细胞的相对增长率
.): % 9 ; ( < &/ =( 7 2 &主>? / , : )< &( 0 8 ≅ 4( 0 / ,
7 ( 3 / < 2 , 3 () 3 /≅≅( ) ( , & # 3 8 ) #2 ( 8 , ( ( , &) < Α
&/ 8 , 0 Α
∀ 。亲株> < ) 4 , & / , ( 0 , ∃ % 习一∀化 ∃ # 2 &2 ) ( 3 / , (  ,
∀ 。驯化 ∀ # 2 &2 ) ( 3 / , (  。
烟草Β ; 一 ∃亲株在# 2 浓度为 Χ Δ卯Ε8≅ 时停止生
长 , 但驯化 工株的相对增长率仍保持在Φ ∃ % Γ Η %
由此可见 , 驯化细胞 工株普遍获得了对# 3 、 # 2
的抗性 % 但两种驯化处理相比 , 并没有得到预
想的驯化处理 亚比 ∀ 更好的效果 , 除甜菜 、 胡
萝 卜# 3 驯化 亚株较 ∀ 株抗性增强外 , 其他抗
# 3细胞及烟草抗 # 2 细胞均以驯化处理 工的效
果为好 % 分析其原因 , 可能与驯化培养时间有
关 , 由于试验原因 , 驯化 五培养时间一般较 ∀
短 , 个别材料较相近 6如甜菜 、 胡萝 卜# 3 驯化
株Ι % 如能延长驯化处理时间 , 或许会得 到 更
好的效果 % 此外 , 是否还受其他因素影响 , 尚
待研究 %
Χ 。 ∃ % 9 植物种不同 , 驯化效果各异 从 本 试
验所取材料看 , 若 以相对增长率的 变 化 为 依
据 , 烟草1 #的# 3 驯化株及胡萝 卜# 2 驯化株所
获得的抗性较强 , 表现为相对增长率较高 , 且
随 # 3 、 # 2 浓度的增加 , 增长率减少的幅度变
小 , 细胞增长曲线较平稳 。
Χ % ∃ % Χ 金属元素不同 , 驯化效果各异 同一种
植物细胞对 # 3 、 # 2 两 种 金属元素的抗性驯
化效果也有明显差别 , 如烟草1 #对# 3 的抗性
驯化效果比# 2 强 , 胡萝 卜对# 2 的抗性驯化效
尝‘
9卜 口一一一!
Δ 9 Φ ϑ Κ 序Δ
继代培养次数Λ ∃ 7 ( , 8 ≅ 岛 2 4 ( 已 ( 3 / , : ( 2 & / = < & / 8 ,
烟草1 #驯化 ∃ 株在继代培养中细胞增 长率的变化
% Χ #Μ< , : ( 0 8 ≅ 72 &/ >? / , : )< &( 0 / , 七< Ν < ( ( 842 七2 ) ( / , ( 0 3 2 ) / , : 0 2 4 4 ( ( 3/ , : ( 2 桩=< 亡/ 8 , %
∃ % 亲株>< ) ( , & / , ( , ∃ % # 3驯化 ∃ # 2 &2 ) ( 3 / , (∀ 8 ≅ # 3 , ∃ % # 2 驯化 ∀ # 2 &2 ) ( 3 / , (  8 ≅ # 2 Α
以上图 9 所示为驯化株细胞相对增长率的
变化 , 显示其普遍高于亲株的趋势 % 但从细胞
的绝对增长率看 , 则依细胞种类不同而异 , 大
体可呈现两种类型 。 以 #3 抗性株为例 , 有图
Φ< 、 Ν两种状况 % 图 Φ < 为烟草Β ; 一 ∃ , 其在不同
浓度 # 3 存在条件下 , 驯化株细胞增长率均明
显高于亲株 , 说明驯化株对 # 3 具有明显的抵
∋的 9 Δ Δ 争Δ Δ ,4 3 浓度 4 3 − ,二 、& ‘ % & 二 一 月 爪公
圈 Φ 不同浓度 # 3条件下烟草Β ; 一 − 6 < Ι 、甜莱 6 Ν Ι驯化株
和亲株 的细胞增长率
. : % Φ Ε2 &/ >? / , : )<& ( 0 8 ≅ Ν( ( & 6 Ν Ι < , 3 &< Ν < 4 ( 8
Β ; 一∃ 6 < Ι 2 , 3 ( ) 3 / ≅≅( )( , & # 3 ( 8 , ( ( , &) <& / 8 , 0 %
∃ % 亲株> < ) ( , & ∀ / , ( 0 , ∃ % 驯化 ∃ #2 &2 ) ( 3 ∀/ , (  ,
∃ % 驯化 ∀ # 2 &2 ) ( 3 / , (  %
# / 主, % ∋ % Ο Π >∀ % Θ ( 8 % , Χ − Χ 6 ∃ Ρ Ρ 9 Ι
∀卷 拐 应 用 生 态 学 报 器居一一χ χ 一一 一χ χ χ χ 一χ Υ 一 一抗性 Χ 与此类似的还有胡萝 卜 另一种类型以甜菜为代表6见图 [ϑ7 , 包括烟草 ∃ # 和离芭 Χ在低浓度时 , 驯化株细胞的绝对增长率并不高于亲株 , 而随 # = 浓度的升高抗性逐渐显示出
来 , 且表现出较高的耐变性 Χ 在外环境 #= 浓
度波动较大的条件下 , 细胞增长率能保持平稳 ,
而亲株则在高浓度时增长率急剧下降 Χ # 3 驯
化株也有以上两种类型 , 如胡萝 卜#3 驯化株
类似 Ι 类型 , 烟草& ∗ 一
类似ϑ类型 6图略7 。 这
两种状态都可以认为是抗性的体现 , 并都具有
实际应用意义 。 绝对增长率明显提高 , 可以获
得比亲株更高的生物量 , 但对#= 、 # 3 的耐受
幅度有限 , 绝对增长率提高不明显 , 但抗变性
较强 , 可耐受更复杂多变的环境Χ
∀ Χ 驯化株对#= 、 #3 的富集特征
笔者曾对供试植物细胞的重金属蓄集性进
行了研究 , 并证实其对# = 、# 3 有较强的吸收 、
富集能力 Χ 从本试验结果可见 , 经驯化培育的
驯化 株对 #= 、 #3 的吸收、 富集特性与亲株
有一定差别 Χ 表
列示了驯化 工株与亲株细胞
对#= 、 #3 的浓缩系数 6细胞内浓度α培养液浓
度 7 , 其结果表明 , 几种植物细胞并未呈现一
致的规律 Χ 从对#= 的富集看 , 烟草 ∃ # 、 菌芭
和甜菜以驯化株的富集能力明显高于亲株, 而
胡萝 卜和烟草 & ∗ 一
则显示出驯化株富集能力
较亲株低的趋势 Χ 该结果与上述细胞生长状况
的两种类型恰成对应趋势 , 即驯化株细胞增长
率高于亲株的种类 , 其细胞对 # = 的富集系数
低于亲株 Χ 而驯化株的抗变能力较强 , 但细胞
绝对增长率并不一定高于亲株的种类 , 其驯化
株的富集系数则高于亲株 , 但富集系数随投加
#=浓度变化而变化的幅度较小。 #3 与 #= 类
似 , 驯化株细胞对 # 3 的富集特征也依种类不
同而异 , 呈现似#=的两种类型 。
衰
驯化株与亲株细脸对#= 、 #3 的宜今系橄
Ρ Ιϑ Χ
+Β < 3 Ν 3 4Ι ΕΦ≅ Γ < ≅ < ΜΜΦ< Φ< Γ Ε ≅ Μ #= Ι Γ = #3 卜5 < 3 4Ε3 Λ < = 4ΦΓ < Κ Ι Γ = ΕΤ < ΦΛ .Ι Λ < Γ 幸 ≅ Γ < Κ
细胞 # < 44
# = 浓度 # = < ≅ Γ < < Γ ΕΛ Ι Ε4≅ Γ 6“Ν ≅ 47
>
> ; >
> > > > ∀ > >
烟草∃ # 亲株.Ι Λ < Γ Ε 4ΦΓ < ΚΡ≅ ϑΙ < < ≅ ∃ # 驯化 /株# 3 4Ε3Λ < = 4ΦΓ < 4窝直 亲株.Ι Λ < Γ Ε 4ΦΓ < Κ
1 Ι Λ =< Γ 4以Ε3叨驯化 /株#3 4Ε 3Λ < = 4ΦΓ < 4
甜菜 亲株.Ι Λ <ΓΕ 4Φ Γ < Κ
Π < < Ε 驯化 /株#3 4Ε3 Λ < = 4ΦΓ < 4
胡萝 卜 亲株.Ι Λ < ΓΕ 4Φ Γ < Κδ Φ4= < Ι ΛΛ ≅Ε 驯化 /株#3 4Ε) Λ < = 4ΦΓ < 4
烟草Κ∗ 一
亲株.Ι Λ <ΓΕ 4Φ Γ <ΚΡ( ϑ Ι << ≅ &∗ 一 Φ 驯化 /株# 3 4Ε3 Λ < = 4ΦΓ < 4
∀ : 。 ∀
( 。 ;

[ 一 [ !

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忿。 ! ∴

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 Χ ! ∴
: 。 [ ;
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> 。 ; >
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∀ 。 ∀

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∀ 。 ∀ 
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∀ Χ ∴ [
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Α (。 ∴∴
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4 。 ; >
∀ 。 ! !
。 ! ∀
[ 一  
! Χ ; ;

> 。 ∴ Α

; Χ [
; 一 : [

: Χ >

; 一 > ∴
Χ ∴
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∀ 一 [ ∀
; Χ :

> 。 : [


。 [ ;

; 。  ∀
: 。 

∴ 。
:

∴ 。 : ∀
细胞 #< 44 #
3 浓度 # 3 < ≅ Γ < < Γ ΕΛ ΙΕ Φ≅ Γ 印Ν ≅ 47

> ; >
胡萝 卜 亲株.Ι Λ< Γ Ε 4ΦΓ < Κ
城 /= ΒΙ Λ Λ ≅ Ε 驯化 /株#3 4Ε3Λ < = 4ΦΓ < 4烟草∃# 亲株氏Λ < Γ Ε 4ΦΓ < Κ
Ρ ≅ ϑΙ < < ≅ ∃ # 驯化 /株#3 4Ε3 Λ < = 4Φ Γ < 4
烟草& ∗ 一ε 亲株.Ι Λ< Γ Ε 4ΦΓ < Κ
Ρ ≅ ϑΙ < < ≅ & ∗ 一 ε 驯化 /株# 3 4Ε3 Λ < = 4ΦΓ < 4
∴ 一 ∴
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: Χ
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。 ∴ >
/
以上两类富集特征是偶然巧合 , 还是具有
内在规律 , 本试验限于时间未作进一步探讨 Χ
但根据 文 献 报 道 〔“’ , 植物对重金属的 抗 性
机制在于具有减少重金属吸收的机制 Δ 吸收到
植物体内的重金属与体内物质结合 , 形成无毒
或生物活性较低的复合物, 其他生理 、 生化适
#Τ ΦΓ Χ ∋, + ../ , % 心>
Χ , ∀ 8 ∀ 6
  7
∀期 杨居荣等8 锡、 铜抗性植物细胞株的增长及元素吸收特性
烟草∃ Β φ φ 离邝 甜菜 胡萝 卜 φ娜拿郎 ‘ χ
’8γ比嗽氧。库戴吸。跳。细胞 # = 浓度
# = < ≅ Γ < < Γ ‘Λ Ι Ε 4≅ Γ 】Γ < < η 4咬Ν Η α Ξ Η 7
。 Γ犷 。Γ黔忿 ’渐 Ν 氏‘ Ξ片’
。
艺若一入一山三,巨生ΣΠ
。肠
并华姿禽毕
圈 Τ 细胞相对增长率与细胞中# 3 、 # 2 浓度的关系
.三Ρ % Τ ; 8 < &/ 8 , 0Μ / > Ν ( &Υ ( ( , 4(  7 2 & /Π ? / , : ) < &( 0 < , 3 ( 8 , ( ( , &) <& / 8 , 8 ≅ # 3 < , 3 #2 %
∀ 。 亲株>< ) ( , & /, ( 0 , ∃ % 驯化 ∃ #2 &2 ) ( 3 / , (  , ∀ , 驯化 ∃ # 2 &2 ) ( 3 /, (  %
应机制等 % 从本试验结果看 , 对# 3 、 # 2 具低 明驯化株细胞能耐受更高的# 3 的蓄积 % # 2 ς 驯
吸收特性的驯化株 , 可因其富集量相对降低 , 化株也有类似结果 %
从而使毒性减轻 , 抗性增强 Ω 类似烟草 1 # 和 有研究认为 〔“’ , 植物体内重金属累 积 量
甜菜#3 驯化株和烟草Β ; 一工 # , 驯化株对 # 3 、 可以作为受重金属危害的诊断指标 % 以植物个
# 2 的富集能力比亲株高 , 但其随浓度增加而 体为例 , 当玉米地上部# 3浓度达到 ϑ Δ> Π 7 时
变化的幅度比亲株小 , 呈现较平稳 的类似饱和 即受到危害 % 水稻茎叶#3 达到 ∃Φ Π Π 7 时 , 产
吸收的现象 , 从而对多变 的环境呈现抵抗性 % 量减少∃Τ Η % 水稻根中Δ ∃浓度达到 Χ Δ Π Π 7 、
这是否也是一种抗性机制 , 有待进一步研究 % 茎叶含量9Δ 一ΧΔ Π Π 7 时 , 可显示 出# 2 的危害 %
为了解细胞中# 3 、 # 2 累积浓度与细胞生 从本试验结果可见 , 明显影响细胞 增 长 率 的
长的关系 , 绘制了二者之间的应答关系图 6图 # 3 、 # 2 累积浓度不是固定不变的 , 经驯化培
Τ Ι % 从图中看出 , 由于植物种类不同 , 使细 养 , 可使其耐受量增高 %
胞增长明显受抑制时细胞内# 3 、 # 2 的累积浓 Χ % Χ 驯化株对营养元素的吸收特性
度有较大差异 Ω 驯化株与亲株相比 , 使细胞相 为比较驯化株与亲株对营养元素的吸收特
对 增长率明显降低时 的# 3 、 # 2 累积浓度 , 以 性 , 测定了在不同浓度# 3 、 #2 条件下 , 驯化
驯化株高于亲株 。 如以细胞相对增长率减少一 株与亲株对几种大量及微量营养元素的吸收 ,
半作为明显受害标志 , 届时细胞 中 # 3 累积浓 并以亲株 。处理的元素吸收量为 ∃ , 绘制了几
度 , 除胡萝 卜驯化株与亲株大体一致外 , 其他 Φ 种营养元素的吸收变化图 % 现以甜菜和胡萝卜
种细胞均 以驯化株中累积浓度高于亲株 , 这说 # 3 驯化株为例示于图ϑ % 从图ϑ可见 , 投加 # 3
星‘ Ξ ’”· 工卜 一 Ψ 二 Ψ · 卜 Β Ψ一− −一 卜一灿厂匕七巨乙巨生三巨空Ω匕三巨兰Ω
Α 一)  蒸。氯。Μ< 。缎然# 3 浓度 # 3 4 。 , 4 ( , & ) < & /8 , 扭7 。一Ι
圈ϑ 驯化株与亲株细胞对营养元紊的吸收
. /‘% ϑ Ο Ν0 8 ) >& / 8 , 8 ≅ , 2& ) / ( , & ( ( 7 ( , & 0 Ν? ( 2 &2 ) ( ∀ / , ( Β
Ζ ) 3 / , < &( −
< , 3 &Μ ( /) >< ) ( , & 8 , ( 0 %
纵座标 − 细胞吸收量相对子亲株 6 # [ Ι吸收量的倍数
( 8 ,& ) 8 ( 3 ( ( 0 Α
Ε 2 & / >( 8 ≅ < Ν 0 8 ) >& / 8 , < 7 8 2 , & Ν ? 4 2 & /= < &8 3 = 0 %
∃ % 亲株>< ) ( , & /, ( 0 , ∃ % 驯化 ∃ # 2 &2 ) ( 3 / , ( ∃ %
# Μ / , % ∋ , Ο >Π  % Θ 4 8  , , Χ − Χ 6 ∃ Ρ Ρ 9 Ι
! : 应 用 生 态 学 报 ∀卷
对细胞吸收营养元素有一定影响 , 其趋势是 8
随# =浓度 的增加 , 显著促进了# Ι 、 ] Γ 、 − <的
吸收, ∃ Ι 、 Σ 的影响较小 , 高浓度时略有下
降 Δ 一定浓度范围 , & 的吸收略有增加 Χ > 注的
影响与# = 类似 6图略7 , 随# 3 浓度 的增加 , # Ι 、
] Γ 、 − <的吸收显著增加 , ? Η 、 & 的吸收也有
增加趋势。 驯化株与亲株相比 , 二者变化趋势
大体一致 , 但驯化株细胞内营养元素随# = 、# 3
浓度变化而变化的幅度明显小 于 亲 株 , 即 在
# = 、 # 3 浓度波动较大条件下细胞中营养元素
的含量保持相对稳定 Χ
从对营养元素吸收的相对比率看 , 依驯化
细胞种类不同而异 , 其变化趋势 与前 述 细胞
对# = 、 # 3 的累积特征有着相似的两种变化类
型 Χ 如甜菜# = 马一
化株对#Ι 、? Η 、 ] Γ 、 −<等元素
的吸收量普遍高于亲株 , 尤 以# Ι 、] Γ 明显 Χ Σ
的吸收与亲株大体一致 Χ 呈这种趋势的还有烟
草∃ #和窝芭Δ 另一类型可以胡萝 卜# = 驯化株
为代表 , 其对# Ι 、 ? Η 、 & 、 ] Γ 、 −<的吸收 量
低于亲株 , ∃ Ι 、 Σ 的变化较小 , φ烟草& ∗ 一
也属
此类型 Χ # 3驯化株与# = 类似 , 呈现或高于亲
株或低于亲株两种类型 Χ
# = 、 # 3 对细胞吸收营 养 元 素 的影响机
制十分复杂 , 包括对受细胞生 理 代 谢 支配的
主动过程的 影 响 , 也 包 括 对 元 素扩散、 渗
透等被动过程的影响 Χ 本文对此未进行深入探
讨 , 但从驯化株与亲株的对比判断 , 不同驯化
植物的抗性机制不同 , 某些驯化株可能由于其
新陈代谢活性增强 , 对营养元素的吸收量加大
6如甜菜# = 驯化株7 , 以高于亲株的能量代 谢
来适应环境中# = 、# 3 浓度的增高 , 另一种类型
如胡萝 卜# = 、 # 3 驯化株 , 对# = 、 # 3 的富集性
及营养元素的吸收低于亲株 , 可能存在新陈代
谢水平降低 , 以减低能耗适应环境中# = 、 # 3
剧变的机制 Χ 此外 , 驯化株普遍具有保持体内
元素相对稳定的特性 , 即随# = 、# 3 浓度波动而
变化的幅度较小 Χ 这一特性可以避免某种元素
吸收过多或过少 , 以致造成 “过剩”与“不足 ”的
生理危害 Χ 这种调节作用也是驯化获得性的主
要表现 Χ 据有关报道 〔峨’ ”’ , 植物可通过“演化”
形成对金属元素的耐受性 Χ 耐性植物与非耐性
植物对营养物质的需求或 “自我营养状况 ” 不
同 Χ 本试验结果似为这种认识提供佐证 Χ
∀ Χ [ 驯化株获得性的保持
将烟草∃ # 驯化株脱离驯化条件 , 重新植
于基本培养基中进行回复培养约
> 代 6每代 !
日, 称回复株7 后 , 再按前述方法观察细胞增
长与元素吸收状况 Χ 图 ! 为 ∀ 种处理细胞在不
同浓度# =条件下细胞相对增长率及细胞内 # =
含量的测定结果 Χ 从图 ! 可看出 , 回复株细胞
增长状况基本与亲株相似 , 驯化培育所获得的
随 # = 浓度变化相对增长率变幅较小的耐受特
征 , 回复株巳体现不明显 , 但从其对 # = 的吸
收特征看 , 仍保留驯化株所具有的对 # = 的高
吸收特性 , 甚至比驯化株对 # = 的吸收能力还
强 Χ 利用其对 # = 的高蓄积能力 , 且对生长无
明显危害的特性 , 为 # = 污染土壤的生物治理
提供了途径 Χ
Γ)比甘月乙4
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∃Δ Δ 9 Δ Δ Χ ΔΔ
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圈 Γ 烟草1 # 回复株细胞的相对增长率及细胞中# 3含量
. / : % Γ ; ( < &/ = ( 7 2 &/ >? / , : )时 ( < , 3 #3 ( 8 , ( ( , Α
&)<& / 8 , 8 ≅ ) (= ( ) 0 ( 3 饭Ν< 4 8 加# ( (  / , ( 0 %
∃ % 亲株>< ) ( , & / , ( 0 , ∀ 。 回复株; (= ( ) 0 ( 3 / , ( 0 ,
∃ % 驯化 ∀ #2 &2 ) ( 3 / , (  %
从它们对 # < 、 Β 、 ⎯ , 、 Ε , 等营养元素的
吸收状况 6图 Κ Ι看出 , 驯化株对这几种元素的
吸收均高于亲株 , 且随 # 3 浓度提高变化幅度
较小 % 回复株对这几种元素的吸收量仍高于亲
株 , 但低于驯化株 , 其吸收量随 # 3 浓度而变
化的趋势与亲株相同 % 该结果说明烟草 1 # 驯
化株抗性与细胞生理代谢活性的增强有关 , 但
# Μ / , % ∋ 。 Ο >>∀ % Θ ( 8 。 , Χ − Χ 6 ∃ Ρ Ρ 9 Ι
∀期 杨居荣等8 镐 、 铜抗性植物细胞株的增长及元素吸收特性
一一Υ一—— 一χ一一—一一 Υ一 Χ一一一一Υ 一Χ一 χ一一一一一一一Υ Υ一一一一Υ[ 尸 # Ι 一 ‘


α ι一二弓 广

Χ φ Χ φ Χ一 ·一乙一
一 φ φ φ , 弓 一 Υ 一 一 一一 一 Υ 一 ]川明名ϕ一而一Χ“[
卜一 φ φ , ‘
? Γ二少‘认
> ‘> > ]=⊥ 一丽> 石 , > > > > ∀> ># = 浓度 # = 。 。 Γ Β < Γ ,Λ 。 Ε Φ≅ Γ 6 拜 Ν ≅ 4 7
图: 烟草∃ # 回复株对几种营养元素的吸收
−Φ Η Χ 习+ ϑΚ ≅ Λ .乞Φ≅ Γ ≅ Μ Γ 3Ε ΛΦ< Γ Ε < 4< Ν < Γ ΕΚ ϑ5 。四沙 ·
Κ < = ΕΙ ϑΙ <Β≅ ∃ # Β <44。
纵座标同图 。 ≅ Λ = ΦΓ 掀<
; ΚΙ Ν < Ι Κ − ΦΗ Χ ∴ Χ

Χ 亲株.Ι Λ < Γ Ε 4ΦΓ < Κ ,
Χ 回复株∗ < Ο < Λ Κ< = /ΦΓ < Κ ,
Χ 驯化
#3 4Ε3Λ < = ) Γ < 4 Χ
从回复株营养元素吸收量低于驯化株的结某说
明回复株有向亲株演化的趋势 Χ
从以上回复株细胞增长和对营养元素吸收
的特征表明 , 它既保留了驯化株的某些特征 ,
但又有向亲株回复的倾向 , 由此推断 , 驯化株
所获得的性质是非基因型的 , 是通过细胞生理
生化活性的变化调节和适应# = 、 #3 变化的。
趋势 Χ
驯化株对 # = 、 # 3 的吸收与富集特性依细
胞种类不同而异 7 或明显高于亲株 , 且吸雌量随浓度变化而改变较小 Δ 或具右低吸必性 Χ 忿凝
而使植株免受毒害 Χ 驯化株对营养元素的吸收
特征可呈现高于及低于 6近于 7 亲株吸收率的
类型 。 不同植物驯化细胞对 # = 、 # 3 的抗性机
制不同 , 可通过提高代谢活性和能 耗 或低 吸
收 、 低代谢 以适应环境胁迫。
驯化株终止驯化条件 , 回复到基本培养基
培养后 , 可在一定阶段 、 一定程度保持其获得
性 Χ 但从细胞增长及元素吸收特性看 , 有向亲
株回复的趋势 Χ 推断驯化培养所获得的抗性属
非基因控制 。
本研究仅从驯化株细胞的生长和元素吸收
特性探讨了植物抗性细胞驯化培育的可能性 ,
未进行各种生理 、 生化特征的详细调查 , 但从
所得结果可见 , 驯化培育是获得抗性株的可能
途径 , 具有一定应用价值 Χ
参 考 文 献
[ 结 论
在一定浓度# = 、 # 3 存在条件下对细胞进
行驯化培育得到的驯化株 , 获得了对 #= 、 # 3
的抗性 Χ 其中以# = 的驯化培育较# 3 更容易 ,
抗性表现为驯化株细胞的相对增长率显著高于
亲株 Δ 在# = 、# 3 浓度逐渐升高的剧烈波动下 ,
细胞增长的变幅较亲株小 , 呈现较平缓的变化

林治庆 、 黄会一 。
。。Χ 木本植物对汞耐性的研究 Χ 生
态学报 ,  6 [ 7 8 ∀
;一 ∀ Λ。。
高拯民等Χ
, : ∴ Χ 土壤一植物系统 污染生态研究 Χ 中 国
科学技术出版社 , 北京 , ; ∴一。ε , ! 一 : ; Χ
∀ 茅野充男。
> : : Χ 重金属 巴生物。 博友社 , 东 京 ,
:
一
[ Χ[ , ≅ Γ< 服郎 Γ , ∋ Χ − Χ , ∗ ≅ ϑ Κ≅ Γ , + Χ 0 Χ Ι Γ = 1 ΛΙ Τ Ι Ν ,
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  7