全 文 ：安徽农学通报，Anhui Agri.Sci.Bull.2015，21（21）
砷胁迫对麻风树幼苗生理生化指标的影响研究
曾小飚 黄 斌 陈冠喜 莫远明 李 毅
（百色学院农业与食品工程学院，广西百色 533000）
摘 要：试验研究了不同浓度 As3+胁迫对麻风树幼苗生理生化指标的影响，探讨其对 As3+污染的耐受性，为
其是否能被安全引种驯化及种植推广提供理论依据。结果表明，随着 As3+浓度的增加，麻风树幼苗叶片的可
溶性蛋白、叶绿素含量以及过氧化物酶（POD）的活性呈先上升后下降的趋势，而游离脯氨酸（Pro）、可溶性糖、
MDA 含量则呈上升的趋势，说明低浓度的砷在麻风树幼苗体内产生的毒害作用较小，而麻风树幼苗对高浓
度砷表现出较高的耐受性。
关键词：麻风树；砷胁迫；生理生化指标；影响
中图分类号 S727.4 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）21-38-03
麻风树具有很高的经济价值，是生物柴油新能源的
植物之一［1］，近年来，随着可再生能源研究的深入，作为一
种重要的油料植物［2］，因其种植不占农田、适应性广等特
点受到广泛关注。与此同时，由于工业的迅猛发展，工业
“三废”的大量排放，使得大面积的土壤受到了重金属的
污染［3］，因此，在大规模种植麻风树的过程当中，易受到重
金属的毒害。砷是一种有毒的类金属物质，与其化合物
一起被应用在农药、除草剂、杀虫剂等方面，随着农药、除
草剂、杀虫剂的大量使用，大量的 As3+进入到自然环境
中，造成严重的污染。在中国因土法采矿和私营企业炼
砷造成小范围砷污染土壤问题相当突出，在某些采矿点
附近土壤砷含量高达 28 522mg/kg［4］，其对许多植物的生
长产生了显著的危害。例如，杨桂娣等［5］报道了随着砷浓
度的升高，水稻根和叶中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和
过氧化氢酶的活性受到了显著抑制。蒋汉明等［6］综述了
不同浓度砷及不同形态砷对植物生长的影响，以及耐砷
植物及植物耐砷机理。金晶炜等［7］报道了低浓度砷对生
菜种子的发芽势、发芽率、发芽指数、芽长和幼苗干重具
有激活效应，而对种子的活力指数和幼苗根长具有抑制
效应，高浓度砷对生菜种子的萌发和幼苗生长有显著的
抑制效应，且随着砷胁迫的增强，抑制作用增强。姜志艳
等［8］报道了随着砷浓度升高，黄芪叶片中这 3 种酶的活
性能够维持，特别是 POD 活性显著增加。但目前关于
As3+污染对麻风树幼苗的生理生态指标的影响尚未有报
道。为此，本文以麻风树幼苗为试验材料，通过不同浓度
砷离子的处理，测定麻风树幼苗生理生化指标的变化，研
究砷胁迫对其生理生化指标的影响，并探讨其在砷污染
环境下生长的适应性，旨在为麻风树的安全引种驯化及
种植推广提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料 供试种子为麻风树种子，采自百色野外
的山林。将麻风树种子用自来水冲洗干净，用蒸馏水冲
洗 3 次，再用蒸馏水浸泡 12h，取出后用高锰酸钾溶液
（浓度为 1∶5 000）消毒 10min。在培养盘里铺上一层棉
花，再铺上一层滤纸，将处理好的麻风树种子均匀摆置在
培养盘上，浇上适量的蒸馏水后盖上一层纱布，将其置于
25℃、湿度为 75%的人工气候培养箱中培养。7d 后种子
萌发，待根长到 2cm 时将其移栽到盛有干净河沙的塑料
盆中用蒸馏水培养，待长出 2 片叶子后开始用完全培养
液培养，待进行砷胁迫试验。
1.2 试验设计 幼苗长出 4～6 片叶子后，将其移栽到
盛有不同 As3+浓度梯度溶液的塑料盆中，每盆移栽 5
苗。为了能迅速直接地观察到不同浓度砷胁迫对麻风树
幼苗生长的影响，分别用 As3+浓度为 0、20mg/L、40mg/L、
60mg/L、80mg/L、100mg/L、150mg/L 的培养液培养，共 7
个 As3+浓度梯度。每个梯度 15 盆，5d 浇 1 次 200mL 相
应浓度的 As3+培养液，28d 后测定各项生理生化指标。
1.3 测定方法 分别取各 As3+浓度梯度幼苗叶片 2 份，
摘取时间 8：00～9：00。其中 1 份用去离子水冲洗 3 次，
105℃杀青 30min，80℃烘干 4h，分装后于 4℃冰箱保存，
用于叶绿素、还原糖和丙二醛（MDA）含量的测定。丙酮
法测定叶绿素含量，DNS（3，5-二硝基水杨酸法）比色法
基金项目：广西教育厅科研资助项目《桂西麻风树种资源调查及环境修复作用研究》（201012MS189）；广西教育厅“广西高等学校特色专业及
课程一体化建设项目——百色学院生物技术专业（GXTSZY224）”；2015 广西高校优势特色专业建设项目——百色学院亚热带农业
产业专业群［桂教高教〔2015〕41 号］66。
作者简介：曾小飚（1971-），男，广西百色人，副教授，研究方向：两栖爬行动物多样性及植物逆境生理。 收稿日期：2015-11-03
38
DOI:10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2015.21.017
21卷21期
测定还原糖含量，巴比妥酸（TBA）显色法测丙二醛
（MDA）含量［9］。另 1 份用去离子水冲洗 3 次后，加入适
量预冷的磷酸缓冲液（pH7.8，含有 1%聚乙烯吡咯烷酮）
及少量石英砂于冰浴上匀浆，4℃下离心 20min，取上清液
用于脯氨酸含量、可溶性蛋白含量和过氧化物酶活性测
定。茚三酮显色法测定脯氨酸含量，考马斯亮蓝 G250
法测定可溶性蛋白含量，愈创木酚法测定过氧化物酶
（POD）活性［9］。上述试验均为 3 次重复。
1.4 数据分析 试验结果用 Excel 软件进行数据分析和
处理，各浓度梯度材料与对照组（As3+浓度 0mg/L）材料的
各项生理生化指标的差异显著性分析采用 SPSS11.5 软
件完成。
2 结果与分析
2.1 不同 As3+浓度对麻风树幼苗叶片叶绿素、可溶性糖
及丙二醛含量的影响
2.1.1 叶绿素含量 叶绿素含量是反映光合作用水平的
重要指标，叶绿素含量降低，光合作用能力也会相对减
弱，植物生长受到抑制［10］。由表 1 看出，随着砷的浓度的
增加，麻风树苗的叶绿素含量呈现出先上升后下降的趋
势。当植株受到低浓度砷胁迫时，叶绿素含量小幅上升，
并在 As3+浓度较小时出现最大值（60mg/L），但随着 As3+
浓度的继续增加，叶绿素含量又呈下降趋势。
表 1 不同浓度砷胁迫对麻风树幼苗生理生化指标的影响
砷浓度
（mg/L）
0（ck）
20
40
60
80
100
150
叶绿素
（mg/g）
0.99
1.11**
1.20**
1.40**
1.23**
1.05*
0.79**
可溶性糖
（mmol/g）
0.15
0.16*
0.18**
0.21**
0.22**
0.23**
0.24**
丙二醛
（μmol/g）
0.0051
0.0054*
0.0059**
0.0071**
0.0081**
0.0089**
0.0095**
可溶性蛋白
质（mg/g）
0.20
0.29**
0.37**
0.32**
0.30**
0.28**
0.23**
脯氨酸
（μg/g）
10.15
10.80ns
10.89**
11.35**
12.62**
13.61**
13.72**
POD
（U/g）
56.2
59.1*
57.2*
57.6*
57.1*
56.9*
56.1ns
注：ns、*、**分别表示差异不显著、显著（p＜0.05）、极显著
（p＜0.01）。
2.1.2 可溶性糖含量 麻风树幼苗在不同砷浓度培养液
培养后，幼苗叶片中可溶性糖含量呈上升的趋势（表 1）。
说明在一定浓度的砷胁迫下，麻风树幼苗体内的生理应答
机制会受到一定程度的刺激而促进可溶性糖的合成。
2.1.3 丙二醛含量 由表 1 可看出，随着砷浓度的增加，
麻风树幼苗叶片的丙二醛（MDA）含量呈上升的趋势。植
物在逆境中，细胞原生质膜中的不饱和脂肪酸会发生过
氧化作用产生 MDA，因而 MDA 含量可反映膜脂过氧化
作用的强弱［11］。由此推测，随着砷浓度的增加，麻风树幼
苗体内产生并积累大量活性氧引发了膜脂的过氧化也有
上升的趋势。
2.2 不同 As3+浓度对麻风树幼苗叶片可溶性蛋白、脯氨
酸（Pro）含量的影响 可溶性蛋白和脯氨酸含量是了解
植物生理生化变化的重要途径。脯氨酸的积累在一定
程度上反映了植物受重金属胁迫情况及其对重金属的
忍耐和抵抗力［12］。由表 1 看出，随着砷浓度的增加，麻
风树幼苗叶片可溶性蛋白呈先上升后下降的趋势，而脯
氨酸含量则呈上升的趋势。说明麻风树幼苗对砷较敏
感，且一定浓度的砷胁迫在幼苗体内产生了一定程度的
损害。
2.3 不同 As3+浓度对麻风树幼苗叶片 POD 活性的影
响 过氧化物酶（POD）与植物抗性密切相关，是植物体
内的保护酶，也是重要的抗氧化酶类，可以将植物体内的
H2O2有效地清除［13-14］。过氧化物酶活性高，抗逆性强，反
之则弱，其活性值在一定程度上反应了植物对逆境的耐
受能力。由表 1 看出，随着砷浓度胁迫程度加大，麻风树
幼苗叶片的 POD 活性呈先上升后下降的趋势，但变化程
度小。
3 结论与讨论
植物通常是通过调节体内的代谢活动来适应外界环
境的变化。叶绿素是植物进行光合作用的必需物质，是
反应植物叶片生理生化的重要指标［15］。本实验结果表
明，砷胁迫对麻风树幼苗叶片叶绿素含量有显著影响，当
植株受到低浓度砷胁迫时，叶绿素含量有小幅上升，但随
着砷浓度增加，叶绿素含量又呈下降趋势。说明高浓度
As3+在幼苗体内产生一定的毒害作用，As3+可能与叶绿体
中蛋白质上的巯基结合或取代其中的 Fe2+、Zn2+和 Mg2+，
破坏叶绿体的结构和功能［16］，从而使幼苗叶片内叶绿素
含量降低。
可溶性糖是植物体渗透调节的重要物质，有维持植
物细胞和内环境稳定的作用［17］。本实验结果表明，麻风
树幼苗叶片的可溶性糖含量随 As3+浓度的升高呈上升的
趋势。说明一定浓度的砷在麻风树幼苗体内可促进植物
的代谢活动，从而促进可溶性糖的合成。
丙二醛（MDA）是生物体内自由基作用于脂质发生过
氧化反应的产物，如细胞膜脂过氧化作用的产物中就含
有 MDA，它的产生还能加剧膜的损伤［18］。因而 MDA 含
量的高低一定程度上可表示细胞膜的损伤程度，也间接
的反映植物组织的抗氧化能力的强弱［19］。本实验结果表
明，受砷胁迫的麻风树幼苗叶片中的 MDA 含量随砷浓
度升高而升高，说明砷胁迫使麻风树幼苗体内产生过多
的活性自由基而导致脂质过氧化，细胞膜系统也受到不
同程度的损伤。但随着砷浓度逐渐升高，幼苗叶片内的
MDA 含量也在增加，一定程度上表明麻风树幼苗体内的
生理应答机制在砷胁迫下作出较有效的反应且逐步适应
曾小飚等 砷胁迫对麻风树幼苗生理生化指标的影响研究 39
安徽农学通报，Anhui Agri.Sci.Bull.2015，21（21）
砷污染的环境。
脯氨酸在逆境条件下的作用是作为渗透调节物质［20］，
保持原生质与环境的渗透平衡，防止水分散失，逆境下可
用作反映植物抗逆性的参考性生理指标［21］。本实验结果
表明，受砷胁迫后麻风树幼苗叶片的可溶性蛋白呈先上
升后下降的趋势，而脯氨酸含量则呈上升的趋势。说明
麻风树幼苗对砷的较敏感，这可能是由于砷在麻风树幼
苗的体内大量积累，导致脯氨酸和蛋白质的合成及外源
吸收途径遭到破坏［22］，从而使麻风树幼苗体内脯氨酸及
蛋白质含量产生一定的变化。
在植物体内，POD 在机体清除有毒物质的过程中具
有重要的意义［23］。本实验结果显示，随着砷浓度胁迫加
重，麻风树幼苗叶片的 POD 活性呈略微的先上升后下降
的趋势。可推测在砷胁迫下，麻风树幼苗体内多种功能
膜及酶系统有相应的防御反应，但是由于砷浓度较小，其
对麻风树幼苗体内酶系统的破坏程度较小，因而 POD 活
性变化较小。
综上，麻风树幼苗在砷胁迫环境中生长，其主要生
理生化指标如可溶性蛋白、叶绿素含量以及过氧化物
酶（POD）的活性呈先上升后下降的趋势，且 POD 活性
变化较小，而游离脯氨酸（Pro）、可溶性糖、MDA 含量则
有上升的趋势，说明低浓度的砷在麻风树幼苗体内产
生的毒害作用较小，对其生长发育并没有出现明显的
抑制作用，而麻风树幼苗对高浓度砷则表现出较高的
耐受性。
参考文献
［1］吴伟光，黄季焜.林业生物柴油原料麻风树种植的经济可行性分
析［J］.中国农村经济，2010（7）：56-63.
［2］符少萍，郭建春，李瑞梅.麻风树生理生态学研究［J］.基因组学与
应用生物学，2010，29（6）：1159-1168.
［3］陈武.环境中重金属污染土壤的植物修复研究进展［J］.化学工程
与装备，2009，6：111-112.
［4］Liao X Y，Chen T B，Lei M，et a1.Root distributions and ele⁃
ment accumulations of P terisvittata L.from As- contaminated
Soils［J］.P1ant and Soil，2004，261：109-116.
［5］杨桂娣，郭徐魁，刘长辉，等.无机砷胁迫下苗期水稻的生理响应
［J］.农产品加工学刊，2009，02：1671-9646.
［6］蒋汉明，邓天龙，赖冬梅，等.砷对植物生长的影响及植物耐砷机
理研究进展［J］.广东微量元素科学，2009（11）：11-15.
［7］金晶炜，许岳飞，熊俊芬，等.砷胁迫对生菜种子萌发和幼苗细胞
膜透性的影响［J］.北方园艺，2009，12：50-53.
［8］姜志艳，王建英，徐彩荣.砷胁迫对药用植物黄芪中抗氧化酶活性
的影响［J］.安徽农业科学，2011，39（14）：8279-8281.
［9］郝再彬，苍晶，徐仲，等.植物生理实验［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大
学出版社，2004：46-115.
［10］Stobart A K，Griffiths W T，Ameen-Bukhari I，et al.The ef⁃
fects of Cd2 + on the biosynthesis of chlorophyll in leaves of
barley［J］.Plant Physiology，1985，63：293-298.
［11］孙文越，王辉，黄久常.外来甜菜碱对干旱胁迫下小麦幼苗膜质
过氧化作用的影响［J］.西北植物学报，2001，21（3）：487-491.
［12］王宁，张桂菊，吴军，等.NaCl 胁迫对光蜡树部分生理指标的影
响［J］.沈阳农业大学学报，2010，41（3）：294-298.
［13］周长芳，吴国荣，施国新，等.水生花抗氧化系统在抵御 Cu2+胁迫
中的作用［J］.植物学报，2001，43（4）：389-394.
［14］张 达，苍 晶，郝再彬，等.矮化大豆突变体叶片解剖结构及过氧
化物酶活性研究［J］.东北农业大学学报，2008，39（6）：67-72.
［15］王鹏伟.不同扦插时间对菊花品质的影响［J］.河南林业科技，
2010，30（3）：34-36.
［16］Baszynski T，Wajda L，Krol M，Wolinska D，Krupa Z，Tukend⁃
orf A，et al.Photosynthetic activities of cadmium-treated tomato
plants［J］.Physiologia of Plantarum，1980，48：365-370.
［17］黄 斌，张 达，郝再彬，等.铬污染对李氏禾生理指标的影响［J］.
东北农业大学学报，2012，43（1）：121-126.
［18］王启明.重金属 Cr6+胁迫对玉米幼苗生理生化特性的影响［J］.河
南农业科学，2006（8）：37-40.
［19］王友保，刘登义，张莉，等.铜、砷及其复合污染对黄豆（Glycine
max）影响的初步研究［J］.应用生态学报，2001，12（1）：117-120．
［20］卢少云，陈思平，陈思曼，等.三种暖季型草坪草在干旱条件下脯
氨酸含量和抗氧化酶活性的变化［J］.园艺学报，2003，30（3）：
303-306.
［21］赵福庚，刘友良，章文华.大麦幼苗叶片脯氨酸代谢及其与耐盐
性的关系［J］.南京农业大学学报，2002，25（2）：7-10.
［22］赵瑞雪，朱慧森，程钰宏，等.植物脯氨酸及其合成酶系研究进展
［J］.草业科学，2008，25（2）：90-95.
［23］凌虹，蒋春申，王轶，等.铈对盐胁迫下小麦抗氧化能力的影响
［J］.贵州农业科学，2014，42（10）：78-80.
（责编：张宏民）
（上接 34 页）
参考文献
［1］王承南，李平，谷战英，等.香椿温室水培催芽技术［J］.经济林研
究，2012，26（2）：36-38.
［2］金立华.香椿矮化栽培技术［J］.杭州农业与科技，2009，25（4）：
15-17.
［3］陆长旬，张德纯，王德槟.香椿起源和分类地位的研究［J］.植物研
究，2001，16（3）：21-23.
［4］王元军.植物激素在香椿芽菜生产中作用规律及应用［J］.长江蔬
菜，2009，11（2）：30-31.
［5］张志良，瞿伟箐，李小芳.植物生理学实验指导（第 4 版）［M］.北
京：高等教育出版社，2009：227-229.
［6］杨秀玲，郁继华，李雅佳，等.NaCl 胁迫对黄瓜种子萌发及幼苗的
影响［J］.甘肃农业大学学报，2004，39（1）：6-9.
［7］Ying Yang，Jun Wang，Zhi EnXing，et al.Identification of pheno⁃
lics in Chinese toon and analysis of their content changes dur⁃
ing storage［J］.Food Chemistey，2001，4（1）：54-57.
［8］刘小丽，李伟，马文明，等.NaCl 胁迫对草决明种子萌发的影响
［J］.安徽农学通报，2012，18（13）：39-40.
（责编：张宏民）
40