全 文 ：生态环境学报 2010, 19(6): 1322-1328 http://www.jeesci.com
Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@jeesci.com
基金项目：2009年度国家自然科学基金（30970551）；2008年度湖南省科技计划项目（2008SK4013）；2008年度湖南省教育厅科研项目（08C180）
作者简介：董萌（1982年生），男，讲师，博士研究生，主要从事环境污染生态学方向的研究。E-mail: dongmeng1001@163.com
*通讯作者：赵运林（1959年生），男，教授，博士，博士生导师。E-mail: zyl8291290@163.com
收稿日期：2010-06-07
洞庭湖湿地镉富集植物蒌蒿(Artemisia selengensi)的
抗氧化机理研究
董萌 1,2，赵运林 2*，雷存喜 2，庹瑞锐 1，彭晓赟 2
1. 湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128；2. 湖南城市学院化学与环境工程系，湖南 益阳 413000

摘要：以生长于洞庭湖湿地的重金属 Cd的高富集植物——蒌蒿（Artemisia selengensis Turcz.）为试材，采用水培方法，对
其在 Cd2+胁迫下的抗氧化机理进行研究。结果表明：（1）蒌蒿是一种对重金属 Cd有极强耐受能力的植物，试验期内，低于
80 mg·L-1的 Cd2+处理不使其表现出外观受害症状；（2）蒌蒿叶片中三种抗氧化酶活性在 Cd2+胁迫下呈现出不同的变化特征：
40 mg·L-1以内的 Cd2+对植株 SOD活性具有显著促进作用，40 mg·L-1以上则抑制其活性；POD对 Cd2+的耐受能力较强，高
达 160 mg·L-1的 Cd2+仍可提高其活性，且活性变化随处理时间的不同而不同；植株 CAT的活性受 Cd2+影响明显，5~20 mg·L-1
的 Cd2+对其有显著促进作用，40 mg·L-1的 Cd2+在处理前期有利于植株 CAT 活性的提高，后期则导致其下降。蒌蒿对 Cd2+
胁迫的抗氧化机理应从处理浓度和处理时间两方面进行综合评价。
关键词：洞庭湖；镉；蒌蒿；抗氧化机理
中图分类号：171.5 文献标识码：A 文章编号：1674-5906（2010）06-1322-07
洞庭湖作为我国第二大淡水湖，其生态环境状
况受到国内外的高度关注。由于其所处的特殊地理
位置及人类长期不合理开发利用等原因，当前整个
洞庭湖区的生态系统及环境质量状况呈现出一系列
负面问题。特别在环境污染方面，许多研究资料[1-5]
已证实，洞庭湖水体和滨岸带土壤中 Cd、Pb、Cu、
Sb等多种重金属及有机污染物的含量严重超标，生
态环境受到威胁，湖区受污染环境的修复治理尤为
重要。植物修复重金属污染在当前备受推崇[6-7]，特
别在洞庭湖湿地，发现并利用对某些重金属具有较
强富集作用的植物资源来进行湿地环境的原位修复
治理，具有重要的实践意义和科学价值。
在洞庭湖地区所受到的几种重金属污染中，Cd
的污染相对较重。通过前期调查与研究发现[8-9]，广
布于洞庭湖地区的一种优势植物——蒌蒿
（Artemisia selengensis Turcz.）对重金属 Cd有较强
的富集能力，从已有的观测结果来看，与一般植物
相比较，其根部不但具有较高的 Cd 富集含量和根
茎转移系数，而且该种植物可长期生长于浅水环境
中，单株生物量较大，对水体也能起到一定的修复
作用。
到目前为止，国内外对蒌蒿的研究较多地集中
在其栽培措施和有效成分提取方面[10-11]，对其富集
重金属方面的研究相对较少。有学者从食用安全性
出发，对人工栽培品种的食用部位 Cd 含量进行了
测定分析，认为蒌蒿植株对重金属 Cd 的富集量较
高，作为食用蔬菜存在一定的风险[12]；另有研究发
现，在蒌蒿生长过程中，当砂土中 Cd 的质量分数
超过 180 mg·kg-1时植株才表现出受害症状，其叶绿
体、细胞核等亚细胞结构发生性状上的改变[13]。这
些研究成果虽然充分证实了蒌蒿对重金属 Cd 有着
较强的耐受性和富集能力，但对野生状态下蒌蒿富
集机理的研究尚未见报道，因此蒌蒿能否作为重金
属 Cd 的修复植物有必要进行更加深入的研究。本
文从蒌蒿植株体抗氧化酶系统的层面出发，初步揭
示了其耐受 Cd胁迫的生理生化机制，为其富集 Cd
内在机理的进一步研究奠定基础，以期在探索洞庭
湖地区重金属 Cd 污染的植物修复方面提供科学的
参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料及采集地简介
蒌蒿为多年生菊科艾蒿属的草本植物，成株高
60～150 cm，当年生长期为 2月～11月，次年主要
依靠茎芽进行营养繁殖，易扦插，存活能力强，大
量分布于湘北地区，为生长于洞庭湖湿地洲滩及滨
岸带土壤中的优势植物。
供试源材料采自南洞庭湖自然保护区
（112°18′45″～112°51′15″E，28°38′15″～29°01′45″N）
内的“野生生物科研中试基地”。南洞庭湖自然保护
区成立于 1997 年，位于湖南省益阳地区的沅江市
DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2010.06.006
董萌等：洞庭湖湿地镉富集植物蒌蒿(Artemisia selengensis)的抗氧化机理研究 1323
境内，内湖总面积 16.8万 hm2，地处长江中游最大
的过水性淡水湖泊——洞庭湖的南部，2001年加入
《湿地公约》并列入国际重要湿地名录，2002 年南
洞庭湖被确定为国际湿地生态保护区，属内陆湿地
与水域生态系统类型的自然保护区。湖区内洲滩星
罗棋布，气候温和，雨量充沛，栖息繁殖着大量的
野生动植物资源。
1.2 材料处理
1.2.1 源材料的处理
2008 年 9 月于基地内选取生长一致的蒌蒿植
株，采集全株后种植于校内试验田的温室大棚内。
为保证生长背景的均一性，将次年新萌发植株取其
茎秆连续继代扦插 2次后，在 4月份（成株期）选
择生长状况较好的植株作为试验材料。
1.2.2 试验材料的处理与取材
本研究采用水培方法进行。植株生长过程培养
液为经改良后的 Hoagland营养液（去掉铁盐成分以
防止 EDTA对 Cd2+的影响，且大量元素含量均减为
标准质量浓度的 1/4）；每个刻度桶培育植株 15～20
株，预培养 10 d 后，准确称量一定质量的
Cd(NO3)2·4H2O（分析纯）溶解于桶内，使培养液
中重金属 Cd2+的质量浓度（mg·L-1）依次为 0，5，
10，20，40，80，160（连同对照共设定 7 个质量
浓度梯度，预实验表明蒌蒿成株在培养液中存活 40
d以上的最大 Cd2+质量浓度值为 170 mg·L-1左右）；
每个浓度处理设定 3个重复，置于同一环境中连续
24 h进行桶内曝气，每 5 d更换 1次培养液；实验
过程共分为 5个阶段进行取材，自进行 Cd2+胁迫之
日起每 5 d取材 1次，均匀剪取植株茎杆上、中、
下部位的健康叶片。
1.3 数据测定
1.3.1 酶液的制备
参照不同酶活性测定方法[14]提取制备粗酶液：
将所取植株叶片在低温环境中剪碎、研磨、离心、
分离等过程后获得待测酶液。
1.3.2 指标分析方法
蛋白质含量测定采用考马斯亮兰法；超氧化物
歧化酶（SOD）活性测定采用羟胺法；过氧化氢酶
（CAT）活性测定采用钼酸铵法；过氧化物酶（POD）
活性测定采用黄嘌呤法。以上各测定过程均用相关
试剂盒进行，所用试剂盒全部由南京建成生物工程
研究所提供。
1.3.3 数据计算与统计分析
每数据测定 3次作为重复；各酶活性最终结果
均以酶比活力单位（即单位组织蛋白中对应的酶活
性，以 prot 计，U·mg-1）来表示；计算结果采用
Excel2003和 DPS数据处理系统进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 重金属 Cd胁迫对蒌蒿生长状况的影响
在营养液中施加 Cd2+后，每日进行植株表观生
长状况的观察，发现自胁迫处理后的第 8 d开始，
蒌蒿植株在质量浓度为 160 mg·L-1的 Cd2+处理下，
其顶部幼嫩掌状叶的叶裂处出现褐色斑点，叶缘处
呈轻微焦枯状，顶端幼叶基部和顶芽处较其他部位
呈深褐色，且轻度萎蔫；处理后第 12 d，80 mg·L-1
处理下的植株呈现类似症状，但程度稍轻，4～6 d
后此症状减弱或消失；其余各处理浓度下的植株均
生长正常，未出现明显的表观胁迫反应。这与王业
社等[15]利用 Cd2+处理美人蕉后所观测到的现象类
似，说明高浓度 Cd 对植物生长造成了明显伤害，
在一定程度上可作为植物对 Cd 相对耐受性强弱的
判别依据。但植物的表观生长效应往往具有滞后性
和不确定性，在逆境胁迫下其内部生理平衡早已被
打破，因此其外在表现并不能真正代表植物的实际
受害状况，尚需深入研究其内部生理机制。表 1中
的数据显示，在初始状态，蒌蒿叶片内 SOD、POD、
CAT等 3种抗氧化酶各对照值之间均无显著性差异
（P＞0.05），即在无胁迫条件下，一定时期内其各类
酶的活性均保持在相对稳定的状态，说明非胁迫环
境条件对其正常状态的生理活动影响较小；而在 Cd
胁迫下，3种酶的活性呈现出各自不同的变化状况，
说明植株体 SOD、POD、CAT在耐受重金属 Cd胁
迫时均起到一定的保护作用。
2.2 不同质量浓度的Cd2+处理对蒌蒿叶片SOD活
性的影响
SOD 是歧化和清除植物体内过量超氧阴离子
自由基及其他活性氧物质的第一道屏障，对植物在
逆境胁迫下的抗氧化保护起着至关重要的作用，因
此常以植物遭受胁迫时体内 SOD 活性的变化作为
评价植物耐受性的依据之一。由表 1可见，Cd2+对
蒌蒿植株 SOD 活性的影响较为明显。总体看来，
在各处理阶段，植株 SOD 活性均呈现“先升后降”
的变化趋势，中、低质量浓度（≤40 mg·L-1）的 Cd2+
对植株 SOD活性的“诱导刺激作用”较为显著，特别
在第 10 d和第 25 d时，这些浓度处理下的 SOD活
性与对照相比均有大幅升高，且呈显著性差异（P
＜0.01），此两个处理阶段内的最大增幅分别为
70.4%和 33.6%（均为 10 mg·L-1的 Cd2+胁迫）；随着
Cd2+质量浓度的持续增加，各处理植株的 SOD活性
开始下降，当 Cd2+质量浓度增至 160 mg·L-1时，各
阶段 SOD 活性大多降至对照水平以下。图 1 也显
示，在不同质量浓度的 Cd2+胁迫下，第一阶段的
SOD活性未发生较大变化，第二至以后各阶段开始
受到显著影响，说明蒌蒿植株 SOD活性对 Cd胁迫
1324 生态环境学报 第 19卷第 6期（2010年 6月）
的响应具有一定的“延后性”，从该角度亦可解释植
株经胁迫一段时间后才开始出现表观上的“受害症
状”。值得注意的是，在处理后第 20 d左右，SOD
活性在各浓度 Cd2+胁迫下的变化相对其他阶段趋
于平缓，对此现象笔者分析认为，蒌蒿植株在适应
了 Cd2+胁迫一段时间后可能会存在“恢复期”，即在
此阶段植株体内超氧阴离子自由基清除系统处于
平衡。此后在 Cd2+的继续影响下，植株重新进入胁
迫状态，SOD活性又再次呈现出较大变化。
2.3 不同质量浓度的Cd2+处理下蒌蒿叶片POD活
性的变化
POD是植物体内清除过氧化物（包括 H2O2等）
的一类重要保护酶，和 SOD 一样，在植物受逆境
胁迫时也起到重要的抗氧化保护作用。表 1 和图 2
显示了在重金属Cd胁迫下蒌蒿植株体内 POD活性
的变化状况。总体来看，在各处理阶段内 POD 活
性值的变化规律呈现出不一致性：在处理的第一阶
段，质量浓度为 80 mg·L-1以下的Cd2+基本使各POD
活性值之间差异性不显著（P＞0.05），当质量浓度
高于 80 mg·L-1时显著提高了 POD活性；第二阶段
的 POD 活性值有了整体水平的提高，且低质量浓
度的 Cd2+胁迫对其有了显著促进，高质量浓度的
Cd2+使 POD活性进一步升高，可见 POD活性受处
理时间的影响较为明显；自第三阶段后 POD 活性
呈整体水平下降，在以后的各阶段，高质量浓度的
Cd2+仍然使 POD活性维持在相对较高的水平，由此
表 1 Cd2+胁迫下蒌蒿叶片中SOD、POD、CAT 的活性
Table 1 Enzyme activity of SOD、POD and CAT in leaves of Artemisia selengensis Turcz. under Cd2+ stress
处理时间/d与测定结果/(U·mg-1) 酶类别 处理质量浓度/
(mg·L-1) 5 10 15 20 25
SOD ck 6.02±0.13 abA 5.85±0.16 eE 6.11±0.16 dC 6.08±0.24 cB 5.96±0.08 bB
5 6.14±0.12 abA 8.4±0.14 dD 6.98±0.25 cB 6.74±0.09 bA 8.18±0.16 aA
10 6.32±0.11 aA 9.97±0.2 aA 8.72±0.06 aA 6.92±0.2 abA 7.96±0.17 aA
20 5.98±0.11 bA 8.93±0.04 cCD 8.89±0.1 aA 7.24±0.18 aA 7.75±0.09 aA
40 5.52±0.11 cB 9.56±0.13 abAB 7.57±0.21 bB 5.91±0.14 cB 4.98±0.3 cC
80 5.12±0.05 dC 9.18±0.12 bcBC 5.58±0.14 eC 5.25±0.1 dC 4.74±0.17 cC
160 4.28±0.12 eD 8.38±0.24 dD 5.61±0.19 eC 5.22±0.13 dC 3.21±0.15 dD
POD ck 14.89±0.17 bcB 15.13±0.07 eE 14.39±0.17 eC 14.41±0.14 eE 15.06±0.18 cC
5 14.62±0.11 cdBC 17.03±0.22 dD 14.6±0.25 eC 14.64±0.1 deDE 14.38±0.21 deDE
10 15.12±0.16 bB 17.36±0.18 dCD 15.94±0.25 cB 15.08±0.23 cdCD 13.97±0.18 eE
20 14.77±0.19 bcBC 17.96±0.16 cC 15.33±0.18 dB 14.94±0.15 cdCDE 14.91±0.15 cCD
40 15.11±0.09 bB 17.48±0.14 cdCD 15.48±0.11 cdB 15.22±0.17 cC 14.63±0.18 cdCD
80 14.32±0.19 dC 18.68±0.24 bB 17.58±0.16 bA 16.74±0.14 bB 15.71±0.09 bB
160 16.44±0.16 aA 20.32±0.15 aA 18.2±0.24 aA 17.32±0.16 aA 16.93±0.15 aA
CAT ck 5.72±0.16 dD 5.81±0.12 cC 5.62±0.1 aA 5.86±0.09 cdCD 5.44±0.18 bcBC
5 6.36±0.18 cC 5.97±0.14 bcBC 5.86±0.13 aA 6.34±0.12 bAB 5.69±0.02 bAB
10 6.55±0.18 cBC 5.87±0.11 cBC 5.63±0.15 aA 6.79±0.13 aA 5.61±0.16 bBC
20 7.04±0.18 abAB 5.56±0.15 cC 5.47±0.18 aA 6.19±0.15 bcBC 6.17±0.21 aA
40 7.28±0.13 aA 6.42±0.26 abAB 4.87±0.09 bB 5.69±0.21 dD 5.16±0.13 cC
80 6.69±0.2 bcABC 6.73±0.16 aA 4.21±0.16 cC 5.73±0.14 dCD 5.73±0.14 bAB
160 2.52±0.16 eE 4.8±0.16 dD 2.81±0.15 dD 2.19±0.07 eE 2.7±0.14 dD












图 1 Cd2+胁迫对蒌蒿叶片 SOD活性在不同阶段内的影响
Fig.1 Effects of Cd2+ on SOD in leaves of Artemisia selengensis
Turcz. in different stages











图 2 Cd2+胁迫对蒌蒿叶片 POD活性在不同阶段内的影响
Fig.2 Effects of Cd2+ on POD in leaves of Artemisia selengensis
Turcz. in different stages

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可见，植株 POD 对 Cd2+的耐受性较强，且在高达
160 mg·L-1质量浓度的 Cd2+胁迫下仍具有酶保护作
用，即本实验所设定浓度范围未超过其耐受限度。
整体水平显示，在 Cd2+胁迫下，蒌蒿植株 POD 活
性对处理时间的反应与处理浓度相比更为敏感。
2.4 Cd2+胁迫对蒌蒿叶片CAT活性的影响
CAT是一种含 Fe的血蛋白酶类[16]，广泛存在
于植物的所有组织中，其活性与植物体代谢强度及
抗逆性大小有密切的关系，故常以此来表征植物对
逆境胁迫的抗性机制。从表 1所列数据可以看出，
在 Cd2+胁迫下蒌蒿植株 CAT 活性变化较为明显。
例如在处理后的第一阶段，≤40 mg·L-1的 Cd2+均显
著提高了植株 CAT的活性，其中在 40 mg·L-1的 Cd
处理下其酶活性值比对照提高了 27.3%，差异性显
著（P＜0.01）。大于 40 mg·L-1时酶活性值急剧下降，
在最高处理浓度时降到最低，与对照相比下降了
1.27倍，与该阶段内的最大酶活性值相比下降了 1.9
倍，可见当 Cd2+胁迫质量浓度超过一定数值时，植
株 CAT保护酶受到严重破坏，在植株体内基本丧失
其保护能力，后面各阶段的变化状况也证明了这一
点。结合图 3所显示的变化趋势共同说明了两个现
象：第一，特定质量浓度的 Cd2+对蒌蒿植株 CAT
活性起到某种意义上的“刺激促进作用”，但这种作
用具有一定的“时效性”。在处理的第一阶段，40
mg·L-1的 Cd2+显著促进了植株 CAT活性，但随处理
时间的延长，在后期各阶段中，这一质量浓度的
Cd2+对 CAT活性所起的促进作用消失，且在某阶段
该浓度胁迫下的 CAT 活性值甚至降至对照水平以
下。第二，5～20 mg·L-1质量浓度范围内的 Cd2+对
蒌蒿植株 CAT活性始终具有较强的促进作用，在处
理后期这种作用表现得更加明显。由此可见，仅通
过测定植物受胁迫处理后单一时期的抗氧化酶活
性来阐述其耐受机理则缺乏一定的科学依据，对植
物生理活动起到促进作用的最适宜重金属调节浓
度可能因植物的生长发育时期而异。
3 结论与讨论
衡量某种重金属对植物体的伤害程度及植物
的抗性大小，可通过植物在该种重金属胁迫下的生
长状况，并结合某些生理生化指标的变化加以体
现，这种方法已广泛应用于矿山植物、蔬菜、农作
物、水生植物等多种植物类型的研究[17-20]。本研究
试图在不同处理浓度和处理时期的 Cd2+胁迫下，通
过分析蒌蒿体内三种抗氧化酶的活性，来揭示其在
耐受重金属 Cd 方面区别于其他植物的抗性机制，
初步得出以下结论。
1）蒌蒿作为一种可高量富集重金属 Cd的湿地
植物，对 Cd 胁迫有着较高的耐受性，可通过植株
的生长状况和抗氧化酶的活性来表现。
Cd作为一种植物生长非必需的重金属元素，对
植物具有毒害作用，该种重金属易于被植物吸收和
积累，超过一定剂量则严重影响植物的生理代谢活
动，并阻碍其生长发育甚至导致其死亡[21]。某些植
物虽然对 Cd 存在一定的耐受性，但其在受到过量
Cd 胁迫时仍然表现出一系列症状：汤叶涛等[22]对
一种新报道的 Cd 超富集植物——滇苦菜进行研究
时发现，当施加 Cd2+的量浓度为 50 µmol·L-1时，滇
苦菜叶片出现不均匀黄斑，根系发黑且须根数量明
显减少；王业社等[15]用 Cd2+处理美人蕉后发现，1
mg·L-1以上的 Cd 处理使美人蕉叶片发生不同程度
萎蔫，15 mg·L-1处理的叶片出现黄色斑点，呈现失
绿症状。但于方明等[23]通过对超富集植物圆锥芥南
的研究认为，土壤中高浓度的 Cd 质量分数（240
mg·kg-1）可显著增加其生物量并促进其生长。本试
验所观察到的现象与其他研究结果不同的是：蒌蒿
在较高的 Cd处理水平下（≥80 mg·L-1）才表现出
明显受害症状，80 mg·L-1质量浓度处理下的受害症
状较轻微，且数天后可减弱或消失，这种现象在一
般的耐性植物中较少见，说明蒌蒿对重金属 Cd 具
有非常强的耐受能力。对此笔者分析认为，一方面
蒌蒿作为 Cd的高富集植物，本身即对 Cd有较强的
耐受性，另一方面当植株受到较高浓度 Cd2+胁迫
后，虽表现出暂时的受害特征，但同时启动了植株
体内抗氧化保护酶等修复系统的功能，增强了植物
体对活性氧物质的清除能力，从而起到保护作用，
亦或是这两方面原因共同作用的结果。
2）蒌蒿植株 SOD、POD、CAT等 3种抗氧化
酶的活性受 Cd2+影响不同，适宜的 Cd2+胁迫可显著
促进植株抗氧化酶的活性。
植物体内 SOD、POD、CAT组成了一个较为完
整有效的活性氧自由基清除系统[24]，只有三者协调
一致，才能使逆境胁迫下植株体的活性氧自由基维
持在较低水平而不致对植物造成伤害。不仅仅在











图 3 Cd2+胁迫对蒌蒿叶片 CAT活性在不同阶段内的影响
Fig.3 Effects of Cd2+ on CAT in leaves of Artemisia selengensis
Turcz. in different stages

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Cd2+的胁迫下表现出这一特征，有人曾对铅胁迫下
小白菜的生理响应进行研究时发现[25]，低浓度的铅
胁迫使小白菜体内活性氧清除系统被激活，表现为
SOD、POD、CAT 上升，而高浓度铅则使其活性下
降，进一步发现 CAT降幅大于 SOD，且 POD被明
显激活，从而得出 CAT是高浓度铅的敏感指标这一
结论；任安芝、刘鹏[26,27]等对不同植物的研究结果
与之相似。在本研究中，蒌蒿 SOD、POD、CAT的
变化呈现出各异性，如 SOD 活性表现出“中、低浓
度上升，高浓度下降”的变化趋势；POD则对各浓度
反应不敏感，在最高浓度 Cd2+胁迫下仍表现为上升
趋势；而CAT则对Cd2+的处理浓度有较强的依赖性，
高浓度的 Cd2+可使其活性急剧下降至对照水平以
下。由此可见同种植物的不同抗氧化酶对重金属的
耐受程度并不一致。有研究者[27]指出，可利用某种
酶活性作为指标来衡量环境污染程度或植物受害状
况，笔者对此持不同意见，认为这种指示作用应该
从多种酶活性指标的综合评价结果来考虑。
3）蒌蒿植株体抗氧化酶保护作用受 Cd2+胁迫
时间的限制，酶保护功能随 Cd2+作用时间不同而发
生显著变化。
植物在重金属胁迫下其抗氧化酶活性随生长
时期的不同而变化。刘俊等[28]研究了大豆在多个生
长期内（幼苗期、花荚期、成熟期）对不同处理质
量浓度 Cd2+的生理响应，得出结论认为，同一 Cd2+
质量浓度下大豆的 SOD、POD 活性随处理时间的
延长而发生显著变化；李文一等[29]测定了不同生长
期（75 d和 90 d）香根草对 Zn、Cd交互作用下的
抗氧化酶活性变化，发现不同时期的 POD、SOD、
CAT活性值之间均呈极显著性差异。与上述研究结
果相比较发现，蒌蒿植株抗氧化酶的保护作用不仅
受 Cd2+处理质量浓度所限制，而且对其胁迫时间也
具有依赖性，例如 40 mg·L-1的 Cd2+胁迫在处理前
期使 SOD 活性有了较大提高，而在处理后期则极
显著地抑制了其活性，并且这一浓度对于植株 CAT
活性在时间上的影响表现得更为明显；Cd2+质量浓
度虽对同一阶段内各处理植株的 POD 活性未产生
较大影响，但从各阶段之间的平均水平来看，后期
阶段的 POD 活性值较前期处理阶段明显降低。基
于上述现象笔者分析认为：起初植株在受到 Cd2+
胁迫后，体内产生大量 ROS，植物体在短时间内对
此作出响应从而启动抗氧化酶的保护功能，此时
ROS作为底物参与了酶系统反应，随着底物浓度的
增加，综合表现为植株酶活性的升高和酶保护作用
的增强，后随胁迫时间的延长，过量生成的 ROS
对植株细胞膜系统造成伤害致使膜脂过氧化作用
增强，此时过量的 ROS 底物反而抑制了酶反应，
并且由于大量的 Cd2+取代了蛋白酶中的金属离子
[30]，进而对酶结构造成破坏，因此在胁迫后期表现
为酶活性的下降和保护作用的减弱。在研究方法
上，已见报道的研究资料绝大多数仅注重了 Cd2+
的处理浓度对植物体抗氧化酶活性的影响，而忽略
了在时间上表现出的变化规律，本研究在此方面作
了补充，从处理浓度和处理时间两个维度全面分析
了植物在受到重金属胁迫后的抗氧化酶变化特征。
4 小结与展望
植物体对于过量重金属离子的毒害存在多种解
毒机制，抗氧化酶的保护作用是其应激性解毒措施
之一，不同的植物种类因其抗性能力不同，在该方
面表现出的特征各异。蒌蒿作为可修复洞庭湖地区
重金属 Cd 污染的一类湿地植物，深入研究该种植
物的 Cd 抗性机制是对其进行开发利用的基础。需
要明确的是，蒌蒿为备受人们喜爱的绿色蔬菜，其
对 Cd 的富集性近年来才被发现，这必然涉及到食
品的生态安全性问题[8]，因此有必要对 Cd在蒌蒿植
株体内的化学毒性及生物可利用性进行更为全面的
研究。若将蒌蒿作为环境修复材料，更应注意加强
其修复功能与生态安全以及食品健康安全之间的联
系，以期达到食用品质与修复效果的并重。

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Research of the antioxidant mechanism of Cd Accumulating Plant Artemisia se-
lengensis Turcz. from the Dongting Lake

DONG Meng1,2, ZHAO Yunlin2, LEI Cunxi2, TUO Ruirui1, PENG Xiaoyun2
1. College of Biology and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China;
2. Department of Chemistry and Environment Engineering, Hunan City University, Yiyang 413000, China

Abstract: With different concentrations of Cd2+ processing, a hydroponics experiment was carried out to explore the antioxidant
mechanism of Cd accumulating plant Artemisia selengensis Turcz. from the Dongting Lake. The following results were obtained: (1)
Artemisia selengensis Turcz. is a kind of plant with extreme ability to endure the heavy metal Cd, and doesn’t display the symptom
of injury in its outward appearance within 80 mg·L-1. (2) The activities of SOD, POD and CAT present different variations during the
trial period as following: The Cd2+ within 40 mg·L-1 promotes the activity of SOD dramatically, and suppresses it when the concen-
tration of Cd2+ is higher than 40 mg·L-1. The activity of POD is still improved while the concentration of Cd2+ goes up to 160 mg·L-1,
and changes obviously with processing time. The activity of CAT is significantly influenced by Cd2+, and is promoted greatly within
the concentration from 5 mg·L-1 to 20 mg·L-1. It is notable that Cd2+ of 40 mg·L-1 can increase the activity of CAT in the early stage,
but decrease in the late. In conclusion, the antioxidant mechanism of Artemisia selengensis Turcz. should be synthetically evaluated
from the two aspects of concentration and processing time of Cd2+.
Key words: the Dongting Lake; Cd; Artemisia selengensis Turcz.; antioxidant mechanism