全 文 ：农业环境科学学报 2011,30(5):843-848
Journal of Agro-Environment Science
摘 要：选用不同耐铬胁迫青菜品种春油 1号和青伏令，采用不同浓度 Cr3+处理，测定青菜抗氧化酶活性及植物螯合肽含量等生理
指标。结果表明，随着 Cr3+处理浓度升高，两种青菜叶片抗氧化酶活性、酸溶性 SH、植物螯合肽（PCs）及谷胱甘肽（GSH）含量均呈增
加趋势（P<0.05），高浓度 Cr3+（300 mg·L-1）处理下，耐铬胁迫较弱的青伏令叶片 SOD、POD、CAT 活性分别比对照增加了 24.2%、
41.7%、21.4%，耐铬胁迫较强的春油 1号分别比对照增加了 37.2%、70.7%、43.0%，并且 PCs含量是对照的 3.17倍，明显高于耐铬胁
迫较弱品种青伏令（1.71倍）。Cr3+处理下耐铬胁迫较强的青菜品种春油 1号表现出相对较高的抗氧化酶活力及非酶物质含量，不同
品种青菜对铬胁迫的生理差异较大。
关键词：铬；青菜；植物螯合肽；抗氧化酶
中图分类号：Q945.78 文献标志码：A 文章编号：1672- 2043(2011)05- 0843- 06
铬胁迫对青菜（Brassica chinensis L.）植物螯合肽含量
及抗氧化特性的影响
宋相帝 1，吕金印 1*，邸丽俊 2，刘晓婷 1，叶庆富 3
（1.西北农林科技大学生命科学学院，陕西 杨凌 712100；2．西北农林科技大学理学院，陕西 杨凌 712100；3.浙江大学核农所，
杭州 310029）
Effects of Chromium Stress on the Content of Phytochelatins and Antioxidative Characteristics in Brassica
chinensis L.
SONG Xiang-di1, LV Jin-yin1*, DI Li-jun2, LIU Xiao-ting1, YE Qing-fu3
（1.College of Life Sciences, Northwest A&F University, Yangling 712100, China; 2.College of Sciences, Northwest A&F University, Yangling
712100, China; 3.Institute of Nuclear-Agricultural Science, Zhejiang University , Hangzhou 310029, China）
Abstract：The content of phytochelatins and the activities of antioxidative enzymes in varieties of Chunyou 1 and Qingfuling were investigat－
ed by hydroponic experiments. The results showed that the activities of antioxidant enzymes and the content of acid soluble SH, phy－
tochelatins（PCs）and reduced glutathione（GSH）increased with the increase of Cr3+ concentration for varieties of Chunyou 1 and Qingfuling
（P<0.05）; Under the concentration of 300 mg·L-1 Cr3+ treatment, the activities of superoxide dismutase（SOD）, peroxidase（POD）, catalase
（CAT）in Qingfuling were 24.2%, 41.7% and 21.4% higher than control, and the activities of these enzymes in Chunyou 1 were 37.2%,
70.7%, 43.0% higher than control, respectively, PCs content was 3.17 times as much as control in Chunyou 1, and it was 1.71 times as much
as control in Qingfuling. Chunyou 1 was more Cr-resistance than Qingfuling and appeared higher activities of antioxidative enzymes and con－
tent of PCs. The physiological respondence varied significantly between different varieties of Brassica chinensis L. under Cr3+ stress.
Keywords：chromium ; Brassica chinensis L.; phytochelatins; antioxidative enzymes
收稿日期：2010-11-21
基金项目：农业部农业公益性行业科研专项“核技术在高效、低碳农业
中的应用”（201103007）
作者简介：宋相帝（1986—），女，湖北宜昌人，在读硕士生，主要从事植
物微量元素吸收代谢机理研究。
E-mail：songxiangdi0309＠126.com
*通讯作者：吕金印 E-mail：Jinyinlu＠163.com
铬是环境中毒性较大的致畸、致突变的重金属污
染元素之一。近年来随着印染、电镀、化工等工业的发
展，大量含铬的废水、废渣排出，致使环境、土壤、水体
和生物遭到不同程度的污染。尤其是蔬菜产区遭到重
金属污染后，不但会影响蔬菜的产量和品质，而且会
通过食物链威胁人体健康[1]。微量的铬对小白菜等蔬
菜作物的生长有一定的刺激作用[2]，而大量的铬对萝
卜、水仙花、慈姑等植物具有毒害作用，主要表现为影
响种子的发芽、干物质质量，同时也会影响到植物光
合作用、水分蒸腾、多种酶的活性等[3-6]。
2011年 5月
不同基因型蔬菜对重金属元素的吸收及其向可
食部分积累存在很大的差异[7]。利用作物对重金属低
吸收、低积累的遗传特性，对保障农产品的安全生产
具有重要的现实意义。青菜又称小白菜等，在我国南
北地区都有广泛种植。我国青菜品种众多，这为筛选
铬低积累青菜品种提供了基础。目前已发现青菜对土
壤环境中 Zn[8]、Cd[9]、Pb[10]有一定富集能力，且品种间
存在显著差异，但有关铬胁迫下青菜品种间差异及铬
毒害的报道较少，尤其对青菜如何解除铬毒害的研究
主要集中在抗氧化酶系统[6]，对非酶物质（酸溶性 SH、
GSH、PCs）含量的变化研究较少。本研究选用两个耐
铬胁迫差异较大的青菜品种，春油 1号和青伏令，研
究不同浓度 Cr3+处理对青菜抗氧化酶活性、非酶物质
含量的影响，揭示了两种不同耐铬胁迫青菜品种对铬
处理的生理响应差异，为无公害蔬菜的选育及栽培提
供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
选用 36个青菜品种，通过测定种子萌发及幼苗
生长等指标，筛选出对 Cr3+耐受性差异较大的两种青
菜品种，青伏令和春油 1号，其中春油 1号品种耐铬
胁迫能力较强。
1.2 铬处理
挑选籽粒饱满一致的两种青菜种子，0.1% HgCl2
表面消毒 10 min，去离子水洗净，将种子置于垫有滤
纸的培养皿中，25 ℃恒温条件下催芽，2 d后移苗，每
盆 35株，用 1/2 Hoagland营养液培养，移苗 1周后换
Hoagland全营养液，每 3 d更换 1次，并保持连续通
气。移苗 30 d后分别采用 0、50、100、200、300 mg·L-1
5个浓度 Cr3+（CrCl3·6H2O）溶液处理，每个处理 3 次
重复。最高浓度 300 mg·L-1是参照国家土壤环境质量
标准中旱地铬的三级标准。处理 5 d后将根系和地上
部分开采样，用于生长及生理指标的测定。整个试验
在光照培养间中进行，昼/夜温度（27±3/21±3）℃，光暗
（14/10）h，光强 150 μmol·m-2·s-1。
1.3 测定方法
1.3.1 抗氧化酶活性测定
称取青菜叶片 0.5 g，加入 10 mL 0.1 mmol·L-1的
磷酸缓冲液（pH7.0，内含 0.1 mmol·L-1 EDTA，1% PV
P），研磨匀浆，于 4 ℃ 15 000×g离心 15 min[11]取得酶
粗液，用于测定 POD、SOD、CAT活性。SOD活性测定
采用氮蓝四唑（NBT）光化还原法，CAT 活性采用紫
外吸收法，POD活性测定采用愈创木酚法，参照李合
生等[12]的方法。
1.3.2 酸溶性 SH、GSH、PCs含量测定
酸溶性 SH的提取和含量测定[13]：称 0.5 g青菜叶
片加入 5 mL 0.02 mol·L-1 EDTA，4℃下研磨，吸取 1.5
mL匀浆与 10% TCA混合，12 000×g离心 10 min，所
得上清液用于酸溶性 SH含量测定。取 2 mL上清液
与 4 mL 0.4 mol·L-1 Tris缓冲液（pH8.9）和 0.1 mL 0.01
mol·L-1 DTNB混合，412 nm下比色。GSH含量测定参
照文献[14]。PCs含量为酸溶性 SH含量与 GSH含量
的差值。以上测定均在 4℃下进行。
1.3.3 丙二醛（MDA）、叶绿素含量测定
叶绿素含量测定采用 80%丙酮浸提，分光光度计
比色法。MDA含量测定参照李合生等[12]的方法。
1.4 数据处理
采用 SPSS 17.0软件进行方差分析和 LSD检验，
数值结果用 3次重复的平均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 不同浓度 Cr3+处理对青菜生物量的影响
生物量是衡量植物生长发育的重要指标。一般
认为，低浓度重金属处理对植物生长没有抑制作用，
随着重金属浓度的增加，对植物的抑制作用增强[15]。
本研究表明，低浓度 Cr3+处理对青菜地上部生长有
促进作用（表 1），50 mg·L-1 Cr3+处理下青伏令生物量
略增，100 mg·L-1 Cr3+处理下春油 1号生物量达到最
大值（P<0.05）。高浓度（300 mg·L-1）Cr3+处理下，耐铬
性较强品种春油 1号地上部生物量与对照相比下降
16.0%，降幅小于耐铬胁迫较弱品种青伏令（21.8%）。
随着 Cr3+处理浓度升高，春油 1号地上部及根部生物
量下降幅度较小，青伏令下降幅度较大。
表 1 不同浓度 Cr3+处理对青菜生物量的影响（g·10株-1）
Table 1 Effect of Cr3+ stress on the biomass of two varieties of
Brassica chinensis L.（g·10 plants-1）
注：同列数据标有不同字母表示差异有显著性（LSD检验，P=0.05）。
下同。Values with different letter in the same column indicate a significant
difference at P=0.05 level according to LSD test. The same below.
铬浓度/mg·L-1
Cr concentration
青伏令 Qingfuling 春油 1号 Chunyou 1
地上部 Shoot/g 根 Root/g 地上部 Shoot/g 根 Root/g
0 0.77±0.03ab 0.18±0.02ab 0.66±0.05ab 0.14±0.03a
50 0.81±0.07a 0.20±0.03a 0.69±0.03ab 0.14±0.02a
100 0.69±0.06bc 0.16±0.05ab 0.72±0.04a 0.15±0.04a
200 0.66±0.04bc 0.14±0.02b 0.59±0.04bc 0.13±0.01a
300 0.60±0.05c 0.13±0.03b 0.55±0.06c 0.11±0.02a
宋相帝等：铬胁迫对青菜（Brassica chinensis L.）植物螯合肽含量及抗氧化特性的影响844
第 30卷第 5期 农 业 环 境 科 学 学 报
350
300
250
200
150
铬浓度/mg·L-1
Cr concentration
SO
D
活
性
SO
D
ac
tiv
ity
/U
·
g-
1
FW
100 200 300
青伏令
青油 1号
0 50
图 2 不同浓度 Cr3+处理对青菜叶片 SOD活性的影响
Figure 2 Effect of Cr3+ stress on the activity of SOD in leaves of
two varieties of Brassica chinensis L.
图 3 不同浓度 Cr3+处理对青菜叶片 POD活性的影响
Figure 3 Effect of Cr3+ stress on the activity of POD in leaves of
two varieties of Brassica chinensis L.
图 4 不同浓度 Cr3+处理对青菜叶片 CAT活性的影响
Figure 4 Effect of Cr3+ stress on the activity of CAT in leaves
of two varieties of Brassica chinensis L.
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
铬浓度/mg·L-1
Cr concentration
PO
D
活
性
PO
D
ac
tiv
ity
/U
·
m
in
-1 ·
g-
1
FW
100 200 300
青伏令
青油 1号
0 50
图 1 不同浓度 Cr3+处理对青菜叶片叶绿素含量的影响
Figure 1 Effect of Cr3+ stress on the content of chlorophyll of two
varieties of Brassica chinensis L.
2.2 不同浓度 Cr3+处理对青菜叶绿素含量的影响
图 1显示，随着 Cr3+处理浓度升高，两种青菜叶
片叶绿素含量均呈先升后降趋势（P<0.05）。50 mg·L-1
Cr3+处理下，青伏令叶片叶绿素含量最高，100 mg·L-1
Cr3+处理下，春油 1号叶片的叶绿素含量达到最大值。
高浓度（300 mg·L-1）Cr3+处理下，耐铬胁迫较弱的青伏
令叶片叶绿素含量与对照相比下降了 47.26%，耐铬
胁迫较强的春油 1号则下降了 25.03%。可能是高浓
度 Cr3+处理加速了耐铬胁迫较弱的青菜叶片中叶绿
体解体和叶绿素降解。
2.3 不同浓度 Cr3+处理对青菜抗氧化酶活性及 MDA
含量的影响
随着 Cr3+处理浓度升高，两种青菜叶片 SOD、
POD、CAT活性呈先增后降趋势（图 2、图 3、图 4），且
均高于对照（P＜0.05）。高浓度（300 mg·L-1）Cr3+处理
下，青伏令叶片 SOD、POD、CAT活性与对照相比分别
增加了 24.2%、41.7%、21.4%，而春油 1号分别增加了
37.2%、70.7%、43.0%，显示耐铬胁迫较强的品种具有
较高的抗氧化酶活力。
MDA是反映植物在逆境下细胞膜脂过氧化程度
的重要指标。本研究中，低浓度（50、100 mg·L-1）Cr3+处
理下两种青菜叶片 MDA 含量与对照差异不显著，
中、高浓度（200、300 mg·L-1）Cr3+处理下 MDA含量显
著升高（P＜0.05）。高浓度 Cr3+处理下青伏令、春油 1号
叶片 MDA含量分别是对照的 3.0、2.2倍，耐铬胁迫
较弱的青伏令 MDA含量上升幅度较大（图 5），表明
铬处理对其伤害较大。
2.4 不同浓度 Cr3+处理对青菜酸溶性 SH、GSH和 PCs
含量的影响
随着 Cr3+处理浓度升高，两种青菜叶片酸溶性SH、
GSH 和 PCs 含量均增加（P＜0.05），尤其高浓度（300
mg·L-1）Cr3+处理下，青伏令酸溶性 SH、GSH、PCs含量
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
铬浓度/mg·L-1
Cr concentration
叶
绿
素
含
量
/m
g·
kg
-1 ·
FW
Ch
lo
ro
ph
yl
lc
on
te
nt
100 200 300
青伏令
青油 1号
0 50
7.0
6.5
6.0
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
铬浓度/mg·L-1
Cr concentration
CA
T
活
性
/U
·
m
in
-1 ·
g-
1
FW
CA
T
ac
tiv
ity
100 200 300
青伏令
青油 1号
0 50
845
2011年 5月
图 5不同浓度 Cr3+处理对青菜叶片 MDA含量的影响
Figure 5 Effect of Cr3+ stress on the content of MDA in leaves of
two varieties of Brassica chinensis L.
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
铬浓度/mg·L-1
Cr concentration
M
DA
含
量
/m
m
ol·
g-
1
FW
M
DA
ac
tiv
ity
100 200 300
青伏令
青油 1号
0 50
分别为对照的 1.14、1.07、1.71倍，春油 1号则分别是
对照的 1.17、1.23、3.17倍（表2）。铬处理下春油 1号
表现出较高的活性氧清除非酶物质含量，尤其是植物
螯合肽（PCs），可能是春油 1号耐铬胁迫较强的生理
原因之一。
3 讨论
重金属胁迫下，植物体内活性氧（O-2·、H2O2、·OH）
大量积累，通过抗氧化酶与非酶物质（SH、GSH和
PCs等）协同作用消除或减少其带来的伤害[15]。青菜是
叶菜类的主要蔬菜作物之一，本研究中，低浓度（50、
100 mg·L-1）Cr3+处理下青菜生物量、叶绿素含量增加，
其中 50 mg·L-1 Cr3+处理下青伏令生物量、叶绿素含量
略增，100 mg·L-1 Cr3+处理下春油 1号生物量、叶绿素
含量达到最大值，表明低浓度 Cr3+处理对青菜生长具
有一定的促进作用。中、高浓度（200、300 mg·L-1）Cr3+
处理下，两品种青菜生长均受到抑制，其中青伏令品
种的受抑制程度高于春油 1号，与其对铬胁迫的耐性
较弱有关。这与于方明等[15]、杜兰芳等[16]在小白菜、豌
豆中的研究结果一致。
在一定逆境胁迫范围内，植物体内 SOD清除 O-2·，
将其转化为 H2O2和 O2，POD、CAT 协同作用将 H2O2
转化为 H2O，并减少·OH的形成，阻止逆境胁迫下活
性氧对膜脂的攻击。本研究中，在低、中浓度（50、100、
200 mg·L-1）Cr3+处理下，两种青菜叶片 SOD、POD、
CAT活性升高，是对重金属逆境的积极响应，与前人
在芹菜[17]、竹叶子菜[18]等的研究结果相类似。高浓度
（300 mg·L-1）Cr3+处理下两种青菜抗氧化酶活性略降，
且耐铬胁迫较强品种春油 1号表现出更高的抗氧化
酶活性，暗示着两种青菜已经受到不同程度的伤害。
中、高浓度（200、300 mg·L-1）Cr3+处理下，耐铬胁迫较
弱品种青伏令叶片 MDA含量上升幅度较大，明显高
于耐铬胁迫较强品种春油 1号，表明青伏令叶片膜脂
过氧化水平较高，膜结构受损，铬处理对耐铬胁迫较
弱的品种青伏令伤害较大。
植物体内的 GSH、PCs 等多肽物质均含巯基
（-SH），而-SH与金属离子结合形成硫肽复合物，通
过一些转运蛋白，将这些复合物转运到胞外，或者将
其储存在液泡等细胞器内，以降低金属离子对植物的
毒害作用[19]。GSH是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组
成的富含-SH的三肽，其含量的提高有利于缓解铬毒
害，还可通过 AsA-GSH循环代谢参与 H2O2清除[20]。
PCs与重金属络合被广泛认为是植物解除重金属毒
害的重要机制，PCs能与重金属直接结合并在液泡内
形成区室化，以减少重金属对细胞的损害[21-22]。本研究
中，随着 Cr3+处理浓度升高，两种青菜叶片酸溶性
SH、GSH和 PCs含量增加，尤其在低、中浓度（50、
100、200 mg·L-1）Cr3+处理下增加幅度较大，可能是青
菜受到氧化胁迫并启动了 PCs合成机制，使铬在青菜
细胞内形成区室化，以阻止铬对青菜的损伤；高浓度
（300 mg·L-1）Cr3+处理下，春油 1号叶片中 PCs含量是
对照的 3.17倍，明显高于青伏令。
不同品种青菜对铬胁迫的生理差异较大。Cr3+处
理下，耐铬胁迫较强的青菜品种春油 1号表现出相对
表 2 Cr3+处理对青菜酸溶性 SH、GSH和PCs含量的影响（nmol·g-1FW）
Table 2 Effect of Cr3+ stress on the content of acid soluble SH, GSH and PCs of two varieties of Brassica chinensis L.（nmol·g-1FW）
铬浓度/mg·L-1
Cr concentration
酸溶性 SH GSH PCs
青伏令 Qingfuling 春油 1号 Chunyou 1 青伏令 Qingfuling 春油 1号 Chunyou 1 青伏令 Qingfuling 春油 1号 Chunyou 1
0 111.2±2.9d 126.7±2.9e 100.4±2.4d 88.1±2.7d 10.8±0.9e 12.6±0.6e
50 144.3±8.1c 172.7±10.9c 115.4±4.4c 118.1±6.5c 28.9±2.2c 54.6±2.4c
100 225.6±15.9b 241.3±13.7b 141.7±8.6b 154.2±4.3b 83.9±4.6b 87.1±1.9b
200 365.4±18.1a 388.1±14.3a 236.7±10.4a 239.5±12.3a 128.7±9.0a 148.7±11.6a
300 126.3±5.5cd 148.8±8.1d 107.8±2.2cd 108.8±5.5c 18.5±1.2d 40.0±1.5d
宋相帝等：铬胁迫对青菜（Brassica chinensis L.）植物螯合肽含量及抗氧化特性的影响846
第 30卷第 5期 农 业 环 境 科 学 学 报
较高的抗氧化酶活力和非酶物质含量，从而减少铬胁
迫的氧化损伤，尤其是非酶物质在清除活性氧及缓解
重金属毒害上起到了重要作用，这可能是春油 1号品
种耐铬胁迫较强的主要生理原因，可为不同基因型青
菜等蔬菜作物耐铬胁迫差异的研究提供依据。有关铬
胁迫下 GSH和 PCs合成与降解及其调控机制还有待
进一步研究。
4 结论
（1）低浓度 Cr3+处理对青菜生长具有一定的促进
作用，50 mg·L-1 Cr3+处理下青伏令生物量、叶绿素含
量略增，100 mg·L-1 Cr3+处理下春油 1号生物量、叶绿
素含量达到最大值。中、高浓度（200、300 mg·L-1）Cr3+
处理下，两品种青菜生长受到抑制，其中青伏令品种
的受抑制程度高于春油 1号，与其对铬胁迫的耐性较
弱有关。
（2）铬胁迫提高了两种青菜中抗氧化酶（SOD、
POD、CAT）活性和非酶物质（SH、GSH、PCs）含量，说
明青菜在受氧化胁迫中启动了 PCs合成机制，在一定
程度上缓解了铬毒害作用。Cr3+处理下，春油 1号表现
出相对较高的抗氧化酶活性和非酶物质含量，主要原
因可能是春油 1号品种耐铬胁迫能力较强。
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第四届全国农业环境科学学术研讨会
征文通知
各有关单位和专家：
第四届全国农业环境科学学术研讨会拟于 2011年 7月中下旬在内蒙古呼和浩特市召开。大会将对我国近年来农业环境科学
领域的最新研究成果进行交流，本次会议仍采取大会主题报告与专题研讨相结合的形式，届时将邀请有关院士、知名专家作特邀报
告。现将会议有关征文事宜通知如下：
一、会议主办单位
中国农业生态环境保护协会，农业部环境保护科研监测所，农业部产地环境与农产品安全重点开放实验室
二、会议承办单位
内蒙古农业大学
三、会议主题
“十一五”农业环境研究回顾与展望
四、论文征集范围
（1）污染生态研究；（2）土壤污染与修复研究；（3）农业面源污染与治理方面研究；（4）农业温室气体减排潜力与技术评估等研
究；（5）农药环境行为及快速测定技术的研究及应用；（6）农业废弃物处理及资源化利用研究；（7）农业环境风险评价与预警体系等
研究；（8）生态农业、生物多样性保护及转基因环境安全等方面研究；（9）其他有关农业环境科学领域内的新理论、新技术及新方法
研究等。
五、论文要求
（1）论文应是未公开发表或未在全国性学术会议上交流过的学术论文；（2）论文请用Word格式录入，论文格式请按《农业环境
科学学报》征稿简则的要求撰写；（3）截稿日期：2011年 6月 20日;（4）投稿信箱：E-mail:caep@vip.163.com（来稿请务必注明“学术
会议论文”）。审阅合格的论文编入《第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集》，入选 CNKI《中国重要会议论文全文数据库》。研
讨会上评选的优秀会议论文将集中刊登在《农业环境科学学报》2011年第 11期，并对优秀论文颁发证书及奖金。
六、联系方式
通讯地址：300191 天津市南开区复康路 31号 《农业环境科学学报》编辑部
联系人：李无双（13702119778） 潘淑君（13920028209）
电话：022-23674336 022-23006209（传真）
电邮: caep@vip.163.com
网址：www.aes.org.cn
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