全 文 ：镉胁迫对观光木幼苗生理特性的影响
廖克波1， 刘昆成2， 谢安德2， 潘启龙2， 王凌晖2， 周海峰2
（1.广西南宁良凤江国家森林公园， 广西 南宁 530031； 2.广西大学林学院， 广西 南宁 530005）
摘 要：以 1 年生观光木幼苗为试验材料，通过设置 0（CK）、10、50、100、150 mg/L 等 5 种镉胁迫浓度，对叶片的细胞膜透性、
膜脂过氧化作用、内源保护酶活性、可溶性蛋白质含量等生理指标的变化进行研究。 结果表明，镉胁迫下，观光木幼苗叶片的细胞
膜透性增大， 膜脂过氧化产物 MDA 含量增加，POD 活性和 CAT 活性均先增大后减小最终低于 CK， 而可溶性蛋白质含量均高于
CK。 此外，低浓度的镉胁迫也会对细胞膜透性产生影响，CAT、POD 活性上升也表明观光木具有一定的抗性。
关键词：园林； 观光木； 镉胁迫； 生理生化指标； 抗性
中图分类号：S687.1 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2012）05-0047-03
Influence of Cd stress on the physiological characteristics of
Tsoonpiodenron odorum Chun seedlings
LIAO Ke-bo1, LIU Kun-cheng2, XIE An-de2, PAN Qi-long2, WANG Ling-hui2, ZHOU Hai-feng2
(1.Guangxi Nanning Liangfengjiang National Forest Park, Nanning 530031, China;
2.Forestry College of Guangxi University, Nanning 530005, China)
Abstract: Taking one-year-old Tsoonpiodenron odorum seedings as study materials, such 5 different Cd stress concentrations as 0,
10, 50, 100, 150 mg/L was set up, to study the change regularity of cell membrane permeability, membrance lipid peroxidation, the
activity of protective enzyme and the content of soluble protein. The results showed that under Cd stress, with the Cd stress concentrations
increasing, the relative electric conductivity and MDA content in leaves of Tsoongiodendron odorum increased, the activity of POD and
CAT increased firstly and then decreased and weaker than the control finally. The content of soluble protein generally higher than the
control. The experiments showed that even low concentration of Cd stress would also affect the cell membrane permeability. The increasing
of CAT and POD activity also indicated that Tsoonpiodenron odorum had some ability of resistance.
Key words: landscape; Tsoonpiodenron odorum Chun; Cd stress; physiological and biochemical indexes; resistance
观光木（Tsoonpiodenron odorum Chun）是木兰科中国
特有的树种，其高大常绿，树干挺拔俊秀，枝繁叶茂，树木
冠型呈阔圆锥状，十分优美，每年 3~4 月是观光木的开花
期，其花紫红色，芳香怡人，故又称香花木 [1]，因而在园林
植物景观设计中发挥了重要的作用。 近年来， 由于工业
“三废”的排放、矿产的开发以及农业管理措施的不当，导
致土壤中镉污染日益严重[2]。 土壤中过量的镉对园林植物
的生长是一种胁迫， 当这种胁迫超过了园林植物的耐受
范围就会对其产生伤害， 轻则导致植物体内的代谢过程
发生紊乱，生长发育受到抑制，重则导致植物死亡。 近年
来，有关苗木重金属胁迫方面的研究较多，但是对珍贵园
林树种观光木重金属胁迫方面的研究还未见报道，为此，
我们以观光木幼苗为研究对象， 探讨其在镉胁迫下的生
理反应及抗性， 为珍贵园林绿化树种观光木的推广应用
提供理论数据。
1 材料与方法
试验于广西大学林学院苗圃试验地进行。 试验材料
为 1 年生优良幼苗观光木，2010 年 3 月中旬将幼苗栽植
于生长基质为酸性黄壤的塑料花盆 （规格为 20 cm×18
cm）中。 6月 23日选取生长良好、大小基本一致的苗木进
行镉胁迫处理，盆下放塑料托盘，以防止镉溶液流失。试验
采用单因素完全随机试验设计， 将 Cd2+设为 0（CK）、10、
50、100、150 mg/L 等 5 个不同的梯度， 其中 Cd2+浓度以纯
Cd 计， 以 CdCl2·5H2O 水溶液的形式浇到土壤基质中，每
盆 1株，每个处理 10盆。盆栽试验期间进行统一的常规苗
木管理。每隔 7 d浇灌 1次 Cd2+溶液，每次每盆 100 mL，共
处理 4次。
2011 年 8 月 3 日， 分别从每个处理每棵植株高度的
50%处取观光木幼苗叶片，立即装入保鲜袋中密封保存带回
实验室，用去离子水冲洗叶子表面，并用吸水纸吸干水分，用
于各项生理生化指标的测定。细胞膜透性采用电解质外渗量
法[3]测定，丙二醛（MDA）和可溶性蛋白质含量参照张立军
等 [4]的方法测定，过氧化物酶（POD）活性和过氧化氢酶
（CAT）活性参照陈建勋等[5]的方法测定。
利用 Excel2007 程序绘图、SPSS18.0 软件进行数据处
理及分析。
2 结果与分析
2.1 镉胁迫对观光木幼苗叶片细胞膜透性的影响
由图 1 可知，随着镉胁迫浓度的增大，观光木幼苗叶
片细胞的相对电导率呈上升趋势， 且在浓度为 150 mg/L
收稿日期：2011-09-13
基金项目：广西林业厅科学基金（桂林科字[2009]第 22 号）
作者简介：廖克波（1973-），男，工程师，经济师，E-mail：745061
929@qq.com
通讯作者：王凌晖（1965-），男，博士，教授，E-mail：wanglinghui
97@163.com
广东农业科学 2012 年第 5 期 47
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2012.05.002
29
28
27
26
25
24
23
22
相
对
电
导
率
（ %
）
0（CK） 10 50 100 150
镉胁迫浓度（mg/L）
图 1 镉胁迫对叶片细胞膜透性的影响
时达到最大值，比 CK 增加了 14.2%。 这表明随着镉胁迫
浓度的增大， 观光木幼苗的细胞膜受到的伤害程度逐渐
增大。 经方差分析可知，不同浓度镉胁迫对观光木幼苗相
对电导率的影响达到显著水平。 多重比较结果表明，CK
与 10、50 mg/L 镉胁迫处理差异不显著，与 100 mg/L 差异
显著，与 150 mg/L差异极显著。
2.2 镉胁迫对观光木幼苗叶片膜脂过氧化的影响
由图 2 可知，随着镉胁迫浓度的增大，观光木幼苗叶
片的 MDA 含量总体呈上升趋势。 在镉胁迫浓度为 150
mg/L 时，其含量达到最大值、是 CK 的 147%，此时发生膜
脂过氧化的程度最大。经方差分析表明，镉胁迫浓度对观
光木叶片 MDA 含量存在极显著影响。 多重比较结果表
明，镉胁迫浓度在 150、50、100 mg/L 时叶片的 MDA 含量
与 CK 存在极显著差异 ，10 mg/L 处理与 CK 差异不显
著。
2.3 镉胁迫对观光木幼苗叶片 POD活性的影响
从图 3可以看出，观光木幼苗在镉胁迫下，其 POD 活
性随着镉胁迫浓度的增加呈现先减小再增大最终减小的
变化趋势，但 POD活性总体是呈下降趋势的，可能原因是
观光木幼苗在低浓度镉胁迫时产生对机体有害的过氧化
物不多， 随着镉胁迫浓度增大， 有害过氧化物含量增加，
POD活性也逐步提高[6]，但当镉胁迫浓度超过 POD 活性的
耐受阀值，POD活性就会下降。 而不同浓度镉胁迫处理与
CK相比，POD 活性分别减少 27.1%、24.1%、54.6%、56.3%，
表明在高浓度镉胁迫下 POD 活性明显下降。 方差分析表
明， 不同镉胁迫浓度对 POD活性的影响呈极显著差异，说
明观光木幼苗叶片的 POD活性在受到镉胁迫时影响较大。
多重比较结果表明，镉胁迫浓度 10、50、100、150 mg/L处理
下观光木的 POD活性与 CK的差异极显著。
2.4 镉胁迫对观光木幼苗叶片 CAT活性的影响
在镉胁迫下，观光木 CAT 活性的变化趋势与 POD 活
性具有一定的相似性， 也是随着镉胁迫浓度的增加先增
大而最终减小， 各处理与 CK相比分别减小 50%、18.7%、
50%、68.8%（图 4）。 在镉胁迫浓度为 50 mg/L时 CAT活性
最高。 这也表明观光木对低浓度的镉胁迫有一定的抗
性 [7]。 方差分析结果表明，不同镉胁迫浓度对 CAT 活性的
影响不显著， 说明镉胁迫对观光木幼苗叶片 CAT 活性的
影响不大。
2.5 镉胁迫对观光木幼苗叶片可溶性蛋白质含量的影响
由图 5 可知，随着镉胁迫浓度的增加，观光木幼苗
叶片细胞内的可溶性蛋白质含量呈现先增大后减小的
趋势，但整体都高于 CK。 当镉胁迫浓度为 50 mg/L 时，
可溶性蛋白质含量达到最大值（75.1 mg/g），与 CK 相比
提高了 35.9%。 表明低镉浓度能够诱导蛋白质含量的增
加，但当镉胁迫浓度大于 50 mg/L 时，可能是合成蛋白
质的酶活性受到抑制而导致含量下降。 经方差分析表
40
35
30
25
20
15
10
5
0
M
DA
含
量
（ μ
m
ol
/g
）
镉胁迫浓度（mg/L）
图 2 镉胁迫对叶片 MDA 含量的影响
0（CK） 10 50 100 150
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
PO
D
活
性
（ U
/g·
m
in
）
镉胁迫浓度（mg/L）
图 3 镉胁迫对叶片 POD 活性的影响
0（CK） 10 50 100 150
70
60
50
40
30
20
10
0
CA
T
活
性
（ U
/g·
m
in
）
镉胁迫浓度（mg/L）
图 4 镉胁迫对叶片 CAT 活性的影响
0（CK） 10 50 100 150
80
70
60
50
40
30
20
10
0可
溶
性
蛋
白
质
含
量
（ m
g/
g）
镉胁迫浓度（mg/L）
图 5 镉胁迫对叶片可溶性蛋白质含量的影响
0（CK） 10 50 100 150
48
明， 不同镉胁迫浓度对可溶性蛋白质含量的影响不显
著，说明镉胁迫对观光木幼苗可溶性蛋白质含量的影响
不大。
3 结论与讨论
3.1 观光木在镉胁迫下细胞膜透性的变化
逆境胁迫下，细胞中产生的自由基诱导膜脂不饱和脂
肪酸过氧化造成膜脂过氧化，导致细胞膜受伤，使细胞膜
的透性增大，因此细胞膜的透性越大说明细胞膜受伤害的
程度越深[8]。 本试验结果表明，在镉胁迫浓度为 10 mg/L时，
其 MDA含量与 CK相比仅增加 0.57 μmol/g， 其相对电导
率变化也不明显、仅增加 0.75%，说明观光木幼苗对低浓
度镉胁迫有一定的抗性。 但是随着镉胁迫浓度的逐渐增
大，其 MDA 含量和相对电导率也逐渐增大，说明细胞膜
受到的伤害也逐渐变大，这一结论与王友保等 [9]、高侠莉
等[10]的研究成果中“细胞外渗液的电导率与重金属胁迫浓
度呈正相关”、任安芝等[11]的“随着镉处理时间的延长和处
理浓度的增加，青菜叶片细胞膜透性显著增加”的研究结
果相一致。
3.2 观光木在镉胁迫下保护酶系统的变化
POD、CAT两种酶的活性与植物的抗逆性密切相关 [5]，
在本次试验中，观光木幼苗叶片的 POD 和 CAT 活性随着
镉胁迫浓度的增加而表现基本一致的变化规律。 在镉胁
迫浓度小于 50 mg/L 时，POD 和 CAT 活性先减小后增加，
观光木通过自身的调整对镉胁迫进行一定的抵抗， 但这
种抗性会随着浓度的增大而逐渐失去。 当镉胁迫浓度大
于 50 mg/L 时， 观光木细胞内的保护酶系统已开始紊乱，
保护酶的活性出现了下降 [12]。 这与张军等 [13]研究得出的
“植物抗氧化系统对镉胁迫诱发的活性氧有清除作用”的
结论相一致，与刘雪云 [14]初步研究得出“随着镉胁迫浓度
的增加，两种保护性酶的活性呈现先增加后减小”的结论
相似。
3.3 观光木在镉胁迫下可溶性蛋白质含量的变化
可溶性蛋白质含量的增加，一方面可与镉形成镉结
合蛋白（Cd2BP）从而降低镉的毒性 [15]，另一方面提高了
功能蛋白的数量，增加细胞渗透浓度，有助于维持细胞
正常代谢 [16]。本试验中，随着镉胁迫浓度的增加，观光木
叶片的可溶性蛋白质含量呈先上升后下降的趋势，但整
体都高于 CK， 表明观光木对低浓度的镉胁迫有一定的
抗性。 这与洪仁远等 [17]、李元等 [16]的结论相似，但吴月燕
等 [18]研究发现，不同浓度 Cu-Zn-Pb-Cd 复合重金属胁
迫 5 种常绿阔叶树时，各个树种的可溶性蛋白质含量下
降的结果不一致，可能原因是多种重金属复合在一起对
合成蛋白质的酶抑制性更强，只需很低的胁迫浓度就可
以使合成蛋白质的酶活性降低， 从而影响蛋白质的合
成。
本试验仅对 1 年生观光木幼苗在镉胁迫下部分生
理指标作了初步研究，考虑到实际环境是多种重金属的
复合污染， 因此要更加深入研究观光木的抗重金属性，
还需从生长指标（如苗高、地径、生物量）并结合其他生
理指标（如 SOD 活性、游离脯氨酸含量、叶绿素含量）、
不同生长发育阶段以及复合污染方面进行进一步的研
究。
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