全 文 ：　2010年 2月 灌溉排水学报
Journal of Irrig ation and Drainage
　第 29卷第 1期　
文章编号:1672-3317(2010)01-0139-04
铅胁迫对金盏银盘生长及生理生化的影响＊
杨成林1 , 王丽妍1 , 葛冬梅2 , 高志新1 , 王尊1 , 徐惠风1
(1.吉林农业大学 农学院 , 长春 130118;2.长春市二道区园林管理处 , 长春 130031)
摘　要:通过水培模拟试验 , 研究不同处理时间和不同浓度铅胁迫下金盏银盘生物量及生理生化指标 。结果表明 ,
低浓度铅对金盏银盘生长有促进 、高浓度有抑制作用;低浓度铅处理(Pb2+≤20 mg/ L)对叶绿素合成有促进 、高浓
度抑制作用 ,而随处理时间的延长 , 各处理浓度最终均引起叶绿素含量的下降;在铅胁迫处理 2 ～ 8 d 内 , 各浓度处
理脯氨酸含量都高于对照 ,在处理 10～ 12 d 内 , 低浓度铅处理(Pb2+≤10 mg/ L)脯氨酸含量高于对照 , 随处理时间
的延长变化不规律;在铅胁迫 12 d 内 , 丙二醛含量基本均随着铅浓度的升高而增加 , 且均高于对照 , 随时间增加表
现为先升高后降低再升高的趋势;在铅处理 8 d 内 , POD 活性随着铅浓度的增加基本表现为先升高后降低再升高
的趋势 ,而在处理 8 d 后 ,基本表现为先降低后升高的趋势;铅胁迫对 SOD 活性有一定抑制作用 ,各铅浓度处理在
相同处理时间对 SOD 活性的抑制无明显的规律。 POD活性波动较大 , 而 SOD 活性最终都会增加。
关　键　词:胁迫;金盏银盘;生长;生理生化指标
中图分类号:S311 　　　文献标志码:A
　　近些年 ,铅重金属污染给我国中药安全带来了极大的不安全性 ,重金属污染已是当前中药材生产中亟待
解决的重要问题 。金盏银盘(Bidens biternata)为菊科(Composi tae)鬼针属(Bidens L .)植物。一年生沼生
草本 ,以鬼针草类药材入药。选用自然生长的中药植物金盏银盘 ,通过水培模拟方法对其进行不同处理时间
和不同浓度铅处理 ,从生理和生化等方面研究重金属铅对金盏银盘的影响 ,旨在揭示铅在金盏银盘体内的迁
移富集规律 ,为进一步的中药安全生产提供理论依据。
1　材料与方法
试验于 2008年 6 ～ 10月进行 ,试验材料金盏银盘选自吉林农业大学人工湖沼泽地 ,采用水培模拟试验
的方法 ,取长势一致的金盏银盘植株移栽到室内 ,用 1/2 Hoag land培养液培养 ,一周后 ,取长势基本一致的
植株放入处理瓶 ,分别在营养液加入由醋酸铅配成的浓度为 0 、5 、10 、20 、50 、100 mg/ L 的铅处理液(以铅离
子浓度计)进行处理 ,设置 6个浓度梯度 , 3 次重复 。每隔 2 d取中部叶片测定各项生理生化指标 ,共测定
6次 ,并在处理后第 6 d和 12 d测定生物量。
叶绿素含量测定采用丙酮乙醇混合液提取法[ 3] ,脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸法[ 3] ,丙二醛含量测定
采用硫代巴比妥酸(TBA)法[ 4] ,过氧化物酶(POD)活性的测定采用愈创木酚法[ 4] ,超氧化物歧化酶(SOD)
活性的测定采用氮蓝四唑(NBT)光还原法[ 5] 。将称重后的鲜样置于 105 ℃烘箱中烘 30 min ,再于 80 ℃烘
干 24 h ,降至室温分别称其干重。所有数据均为 3次重复的平均值 ,采用 SPSS13.0软件对数据进行分析。
2　结果与分析
2.1　铅对金盏银盘生物量的影响
如表 1 所示 ,在低浓度铅胁迫时 ,处理 6 d和 12 d的鲜重 、干重生物量都略高于对照 ,这说明铅处
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＊ 收稿日期:2009-03-09
基金项目:吉林省教育厅重点攻关项目;长春市科技局星火专家大院项目;吉林农业大学博士启动基金项目
作者简介:杨成林(1983-),男 ,陕西三原人。硕士研究生。研究方向为湿地生态 、环境生态学和污染生态学。
通讯作者:徐惠风 ,副教授 ,博士 ,研究方向为湿地生态 、环境生态学和污染生态学。
理浓度为 5 、10 mg/L 时 ,对金盏银盘生长有促进作用 。随着铅浓度的升高 ,处理 6 d和 12 d的鲜重 、
干重生物量比对照都开始下降 ,当铅浓度达到 100 mg/ L 时 ,极显著降低生物量 ,处理 6 d和 12 d的鲜
重生物量分别比对照下降 31.7%和 42.5%,说明高浓度铅对金盏银盘的生长有明显的抑制作用 。处
理 6 d和 12 d的鲜重生物量与铅处理浓度呈极显著负相关(P<0.01),相关系数分别为-0.986＊＊和
-0.920＊＊ 。
表 1　金盏银盘生物量
Pb2+浓度/(mg· L-1) 处理 6 d鲜重/ g 干重/ g
处理 12 d
鲜重/ g 干重/ g
0 17.66±0.62aAB 2.19±0.38abA 17.93±0.26bB 2.05±0.21bAB
5 17.72±0.52aAB 2.24±0.47abA 18.14±0.45bB 2.52±0.29aA
10 18.03±0.52aA 2.29±0.23aA 20.93±1.58aA 2.62±0.22aA
20 17.38±1.10aAB 2.14±0.21abA 17.65±0.54bB 2.02±0.24bAB
50 14.77±1.32bBC 1.77±0.09abA 13.02±2.15cC 1.73±0.11bBC
100 12.06±1.29cC 1.57±0.21bA 10.31±0.65dD 1.19±0.15cC
　注　表中数据为平均数±标准差 ,同列中的不同大 、小写字母分别表示不同处理在 0.01和 0.05水平上差异显著。
2.2　铅对金盏银盘叶片叶绿素含量的影响
　　由图 1可知 ,相同胁迫时间 ,低浓度铅处理(Pb2+ ≤20 mg/ L)金盏银盘叶片叶绿素含量(鲜重)基本都略
高于对照 ,说明低浓度铅对叶绿素合成有促进作用 。但随着铅浓度的增加 ,叶绿素含量均下降 ,说明高浓度
铅对叶绿素起抑制作用。由处理 6 d叶绿素含量和铅浓度的回归分析表明 ,二者呈极显著负相关 ,相关系数
为-0.945＊＊ ,回归方程为Y =-0.007 4x+5.710 9 。相同浓度不同胁迫时间下 ,各处理均使金盏银盘的叶
绿素含量的下降 。这与任安芝[ 6] 研究铅胁迫对青菜叶绿素含量的影响结果相同 。
图 1　不同铅浓度和胁迫时间金盏银盘叶片叶绿素含量
2.3　铅对金盏银盘叶片脯氨酸含量的影响
当植物受到环境胁迫时 ,体内游离脯氨酸
的含量可作为植物抗性评价的指标之一。由
图 2可知 ,在铅胁迫的 2 ～ 8 d内 ,各浓度处理下
金盏银盘叶片脯氨酸含量均高于对照 , 5 、10
mg/L 低浓度处理下脯氨酸含量显著增加 ,
10 mg/L 铅浓度胁迫 2 d 其脯氨酸含量的增幅
达到了 814.1%,约为对照的 5.16倍;而在铅胁
迫的 10 ～ 12 d 内 , 低浓度铅处理(Pb2+ ≤
10 mg/L)脯氨酸含量高于对照。这表明相对低
浓度铅胁迫可诱导金盏银盘叶片脯氨酸含量的
增加 ,减小膜脂过氧化程度 ,维持植物体内的水分平衡 ,对植物起到一定的保护作用 ,提高植物的相对抗性。
而相同处理浓度金盏银盘体内脯氨酸含量随着铅胁迫时间的延长变化不规律。
图 2　不同铅浓度和胁迫时间金盏银盘叶片脯氨酸含量　　　图 3　不同铅浓度和胁迫时间金盏银盘叶片 MDA 含量
2.4　铅对金盏银盘叶片丙二醛含量的影响
植物在胁迫条件下 ,往往发生膜脂过氧化作用 ,而丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的产物 ,其含量可以反映
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植物遭受胁迫伤害的程度 。由图 3可知 ,在铅胁迫的 12 d内 ,金盏银盘叶片 MDA 含量基本均随着铅处理
浓度的升高而增加 ,且各浓度处理下 MDA 含量均高于对照 。由处理 6 d丙二醛含量和铅浓度的回归分析
表明 ,二者呈显著正相关 ,相关系数为 0.901＊(P<0.05),回归方程为 Y =0.000 013x +0.004 3 ,此时铅处
理浓度为 100 mg/L 的 MDA 含量是对照的 1.38倍 ,说明铅胁迫对金盏银盘细胞膜造成严重伤害 ,且胁迫浓
度越高 ,膜脂过氧化程度越重。而相同铅处理浓度金盏银盘叶片 MDA 含量基本都随着铅胁迫时间的延长
表现为先升高后降低再升高的趋势 ,且在处理 6 d时各浓度均达到最高值。
2.5　铅对金盏银盘叶片 POD 、SOD活性的影响
由图 4(a)可知 ,在铅胁迫的 8 d内 ,相同处理时间金盏银盘叶片 POD 活性随着铅浓度的增加基本表现
为先升高后降低再升高的趋势 ,在 5 mg/L 铅浓度时达最高值 ,这主要由于金盏银盘在低浓度铅胁迫下 ,体
内产生了 H 2O 2 ,为了缓解 H 2O 2 积累对细胞的毒害 ,诱导了 POD活性的上升。随着铅浓度的增大 , POD
活性开始下降 ,这可能因为超过一定限度的铅浓度对 POD产生毒害作用 。随后基本都随铅浓度的升
高而升高 ,在 100 mg/ L 铅处理浓度时达最高值 ,可能因为 POD酶系统自我调节 ,适应此生境;而在铅
胁迫 8 d后 ,基本表现为先降低后升高的趋势 ,分别在 20 mg/L 和 100 mg/L 铅处理浓度时达最低值和
最高值 ,这主要由于超过一定铅处理时间 ,也对 POD也产生毒害作用 。各处理浓度随着处理时间的延
长波动性较大 。
图 4　不同铅胁迫浓度和胁迫时间对金盏银盘叶片 POD、SOD活性的影响
　　由图 4(b)可知 ,铅胁迫对金盏银盘叶片 SOD活性有一定的抑制作用 ,各处理浓度的 SOD活性均低于
对照 ,且各处理浓度在相同处理时间的变化无明显规律 ,与通常情况下 ,各浓度重金属胁迫会增加酶活性不
同 ,其原因还有待进一步研究 。各处理浓度随处理时间的延长 SOD活性最终都会增加 ,说明随着胁迫时间
的延长 ,金盏银盘体内活性氧水平增加 ,SOD活性上升可以提高植物清除活性氧自由基的能力 ,从而在一定
程度上缓解其积累对细胞的破坏。
3　结　论
低浓度铅胁迫对金盏银盘的生长有促进作用 ,随着浓度的升高 ,生物量下降 。在试验设定的铅浓度范围
内 ,5 ～ 20 mg/ L铅处理对金盏银盘叶片叶绿素合成有促进作用 ,说明该浓度铅胁迫没有对植物的正常生长
造成严重伤害。而在铅胁迫处理的初期 ,各处理浓度的金盏银盘脯氨酸含量都有不同程度的增加 ,且低浓度
(Pb2+≤10 mg/L)处理的脯氨酸含量增加显著 ,也表明金盏银盘对低浓度铅胁迫的适应性强 ,具有一定的保
护能力 ,抗性显著。随铅浓度的增加和处理时间的延长 ,最终都会引起叶绿素含量降低 , MDA 含量的增加 ,
说明高浓度和长时间的铅胁迫对金盏银盘产生了毒害作用 。
在试验设定的铅浓度范围内 ,金盏银盘叶片 POD活性在铅处理初期 ,基本表现为先升高后降低再升高
的趋势 ,而在铅处理 8 d后 ,基本表现为先降低后升高的趋势 。表明金盏银盘对低浓度铅胁迫具有一定的保
护能力 ,但超过一定浓度和一定处理时间后 , POD受到毒害 ,活性降低 ,失去了保护能力。在整个处理时期 ,
高浓度铅胁迫诱导 POD活性升高 ,表明在此浓度下 ,金盏银盘 POD酶系统自我调控能力较强 ,能适应生境。
铅胁迫对金盏银盘叶片 SOD活性有一定的抑制作用 ,且各处理间的变化没有明显规律 ,其原因有待进一步
研究 。而各浓度随着处理时间的延长 SOD活性最终都会增加 ,对植物起到了保护作用。
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参考文献:
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Effects of Lead Stress on Growth , Physiological and
Biochemical of Bidens Biternata
YANG Cheng-lin1 , WANG Li-yan1 , GE Dong-mei2 ,
GAO Zhi-xin1 , WANG Zun1 , XU Hui-feng1
(1.Agricul tural Col lege , Jilin Ag ricultural University , Changchun 130118 , China;
2.Gardening Administ rative Of fice of Erdao Dist rict in Changchun , Changchun 130031 , China)
Abstract:Through hydroponics simulation experiment ,we study the g row th o f B idens bi ternata under dif-
ferent time of t reatment and dif fe rent st ress of Lead concentration , and also obtain the phy siological and
biochemical index w hich includes content of Chlorophyll 、 f ree praline 、MDA and the change of POD 、SOD
pro tective enzymes activi ty.The resul ts show that:when Lead concentration o f t reatment is 5 、10 mg/L
low-concentrat ion , it plays a catalyt ic ro le on the g row th of Bidens bi ternata , high-concentrat ion has the
opposi te ef fect;The Lead treatment o f low concentration(Pb2+≤20 mg/L)has an catalyt ic ef fect on Syn-
thesis of Chlo rophy ll;when Lead st ress in the 2 ～ 8 d , praline content under the treatment of concentration
is higher than the contro l , when in the 10 ～ 12 d , praline content under low concentration o f Lead(Pb2+≤
10 mg/L)i s also higher than the control;When Lead stress under 12 d , content of MDA increases along
wi th higher Lead concentration w hich is higher than the contro l;POD perfo rms the t rend of f ist low then
rise in the 8 d of Lead concentration.Lead st ress has an effect of inhibi tion on the activi ty of Bidens biter-
nata leaf s SOD , each treatment of Lead concentrat ion cannot regulate the effect of inhibition on SOD s ac-
tivity in the same processing time.w ith the ex tension of the processing time , each treatment of concentra-
tion wil l eventual ly cause the decline of chlo rophy ll content;praline content wi th the ex tension of the pro-
cessing time there is a irregular change;MDA w ith the extension o f the proce ssing it performs fi rst rise
then low er in the t rend o f ri se;the activity of POD with a larger fluctuation , but the act ivity o f SOD w ill
eventually increase.
Key words:Lead;st ress;B idens bi ternata ;g row th;physio logical and biochemical index
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