免费文献传递   相关文献

镉胁迫对珍珠梅生理生态特征的影响



全 文 :·园林花卉·植物 北方园艺 2010(13):72~ 74
Effects on Bulb Sprouting and Flower Regulation at Different
Storage Temperatures of Lilium formolongi
NING Yun-fen1 , LONG Ming-hua1 ,2 , YE Ming-qin1
(1.Department of Horticulture, College of Agriculture ,Guangxi University , Nanning , Guangxi 530004;2.Institute of Horticulture ,Guangxi U-
niversity , Nanning , Guangxi 530004)
Abstract:This paper studied bulbs of Lilium formolongi cv.Raizan which stored at 4 ,8 ,12℃, and the connection of
sprouting and flower regulation.The results indicated that during low temperature storage , the higher storage tempera-
ture it was , the earlier terminal bud elongation in bulb.That w as to say , the speeds of terminal bud and new roots elon-
gation at 12℃were faster than that at 8℃ and 4℃.Bulbs were planted after low temperature treatment , it was clear
that there were significantly negative correlations between sprouting time or grow th period and treating time of lily bulb
stored at the same temperature f rom 4 ~ 12℃.With the increase of treating temperature and the prolongation of t reating
time , the uniformity of sprouting , plant height , stem diameter and flower of lily were improved.If the low temperature
treatment was insuf ficient , the regularity of lily bulbs sprout , plantlet emergence and grow th was bad , and they even
could not emergence plantlet in the planting years , thus the grow th periods were prolonged.The results above indicated
that five-week storage was a suitable for the dormancy release of `Raizan bulb.
Keywords:Lily bulb;low temperature;sprouting;f lowering regulation
第一作者简介:王晶晶(1980-),女 ,硕士 ,讲师 ,现主要从事生物修
复与生物化学研究工作。
收稿日期:2010-03-19
镉胁迫对珍珠梅生理生态特征的影响
王晶 晶 , 杨春文 , 蔡  赫 , 李然红 , 张 莹莹 , 马  威
(牡丹江师范学院 ,黑龙江 牡丹江 157012)
  摘 要:研究了不同浓度镉(Cd)胁迫对珍珠梅生理生态特性的影响。结果表明:与对照相
比 ,低浓度镉胁迫下 ,珍珠梅含水量 、叶绿素含量、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性均有提高 ,
说明珍珠梅对Cd具有较强的抗性;叶和根中的可溶性蛋白含量随着镉浓度的增加而降低;高浓
度镉胁迫下 ,珍珠梅各器官含水量 、叶绿素含量 、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性均有所降低。
关键词:珍珠梅;镉;叶绿素;超氧化物歧化酶;丙二醛
中图分类号:S 685.99 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2010)13-0072-03
  随着社会经济的迅速发展 ,源于各种途径的重金属
污染严重影响着人类赖以生存的土壤[ 1] ,土壤的修复问
题也逐渐受到重视[ 2] 。
镉是农业环境中较危险的重金属之一[ 3] ,据不完全
统计 ,我国受镉污染的农田面积达到2.8×105 hm2 ,每年
生产的镉含量超标的农产品量超过 1.46×1010 kg[ 4] ,镉
经植物吸收后 ,由食物链进入人体 ,造成人体的急慢性
损伤。
珍珠梅(Sorbaria sorbi folia)蔷薇科珍珠梅属多年
生灌木 ,在自然状态下适应性强 、产量高 ,盛夏开花且花
期长 ,外型美观适用于园林造景[ 5] ,对多种有害细菌具
有杀灭或抑制作用。
试验通过研究镉污染胁迫对珍珠梅一些生理生态
特性的影响 ,为珍珠梅途径监测大气重金属污染提供科
学依据 ,并为珍珠梅途径修复土壤镉污染提供理论
依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
珍珠梅取自黑龙江省牡丹峰。
1.2 试验方法
选取 8 cm左右的粗细一致的珍珠梅枝条 ,营养钵
中扦插培养至长出3片左右的真叶 ,取出冲洗干净根部
72
北方园艺 2010(13):72 ~ 74 植物 ·园林花卉 ·
后 ,放入加有不同浓度的 Cd全营养液中培养 ,Cd浓度
设置为 0 、10 、20 、40、60、80 mg/L ,以CdCl2(分析纯)形态
加入每个处理6株植株 ,设置3次重复 ,每天注意测量并
调节 pH 值至 5.8 ,2 d更换 1次营养液 ,3周后取样检
测 ,检测前用 20 mmol/L Na2-EDTA 交换 15 min ,以去
除根系表面吸附的 Cd2+ ,然后用去离子水冲洗干净 ,最
后用吸水纸吸干水分 ,分别检测。
采用丙酮-分光光度法测定叶绿素含量[ 6] ;考马斯
亮蓝 G-250法测定可溶性蛋白含量[ 7] ;TBA法[ 8] 测定丙
二醛(MDA)含量;氮蓝四唑(NBT)法[ 9] 测定超氧化物歧
化酶(SOD)活力。
2 结果与分析
2.1 镉胁迫对珍珠梅含水量的影响
镉处理 3 周后 ,由图 1 可见 ,与对照相比 ,低浓度
(10 mg/L)Cd处理下 ,其根 、茎和叶分别增加了 3.03%、
2.65%和4.40%;而在 80 mg/L Cd处理下则分别减少
了 18.62%、13.30%和 22.82%。由此可见 ,低浓度 Cd
促进了植株的生长 ,高浓度 Cd处理对植株生长具有抑
制作用。
2.2 镉胁迫对珍珠梅叶绿素含量的影响
由图 2可见 ,随着 Cd处理浓度的增加 ,珍珠梅中的
叶绿素 a、叶绿素 b和总含量均呈先上升后下降的变化
趋势。其中 ,当 Cd处理浓度为 20 mg/ L时 ,总叶绿素含
量达到最大值 ,为对照的 113.6%。然后开始呈下降的
趋势。表明低浓度的金属 Cd对珍珠梅叶片的叶绿素合
成有促进作用。
2.3 镉胁迫对珍珠梅中可溶性蛋白含量的影响
由图 3可见 ,Cd处理21 d后 ,植株的叶和根中的可
溶性蛋白含量均比对照有所降低。
图 1 镉对珍珠梅根 、茎、叶含水量的影响   图 2 镉对珍珠梅叶绿素含量的影响  图 3 镉对珍珠梅可溶性蛋白含量的影响
2.4 镉胁迫对珍珠梅中丙二醛(MDA)含量的影响
由图 4可见 ,根和叶中 MDA 含量随 Cd浓度的升
高呈现先上升后下降的趋势 ,MDA含量在Cd浓度为40
mg/ L时达到最高 ,试验结果表明 ,重金属Cd可能诱发
珍珠梅幼苗的膜脂过氧化。
图 4 镉对珍珠梅MDA含量的影响
2.5 镉胁迫对珍珠梅中超氧化物歧化酶(SOD)活性的
影响
由图 5可见 ,随着 Cd浓度的增加 ,珍珠梅根和叶中
SOD活性均呈先上升后下降的趋势。在20 mg/L Cd处
理时 ,根中 SOD含量达到最高 ,为 364.5 U/g ,随后 ,根
中 SOD活性随镉离子浓度升高而下降;镉离子浓度为
40 mg/L 时 ,叶中SOD含量达到峰值 ,为 605.5 U/g ,随
后 ,随着Cd浓度的增大 ,叶中SOD活性下降 ,表明珍珠
梅体内抗氧化系统被破坏。
图5 镉对珍珠梅 SOD活性的影响
3 讨论
试验结果表明 ,随着 Cd处理浓度的增加 ,珍珠梅各
器官含水量先升高 ,后逐渐降低 ,可能是由于较高浓度
镉引发叶绿体内膜系统被破坏[ 10] ,使光合作用受阻 ,导
致叶片的光合 、蒸腾作用减弱。
叶绿素含量易受重金属胁迫影响 ,该试验结果表
73
·园林花卉·植物 北方园艺 2010(13):72~ 74
明 ,低浓度镉对叶绿素合成有刺激作用 ,使叶绿素含量
增加 ,高浓度镉对叶绿素合成有抑制作用 ,使叶绿素含
量下降。因此珍珠梅总叶绿素含量的变化可以作为监
测大气镉污染的一个生理指标。
随着镉浓度的升高 ,珍珠梅叶和根中可溶性蛋白含
量均降低。推测可能由于Cd2+与 Mg2+存在竞争抑制了
蛋白质合成的启动 ,也有可能是由于镉胁迫抑制了某些
蛋白质合成所需酶的活性。
MDA含量的变化可以作为植物过氧化损伤的指
标[ 11] 。植物受镉胁迫时 ,活性氧在体内大量沉积 ,会引
起植物体内的膜脂过氧化并生成产物 MDA ,MDA可以
与生物活性物质结合形成脂褐素 ,抑制植物的生命活
动 ,同时过氧化产物也会严重抑制膜蛋白在膜平面的运
动性 ,引起膜功能失常。镉胁迫能引起珍珠梅膜质结构
和功能失常 ,这与刘周莉[ 12] 、Hegedu[ 6] 的研究结果一致。
植物体内某些酶具有清除逆境下产生的过氧化物
和自由基能力[ 13] ,SOD作为其中之一 ,对清除AOS起到
重要作用。该试验中 ,低浓度镉胁迫下 SOD活性增加 ,
说明产生的 O·-2 激活了 SOD的表达 ,高浓度镉胁迫使
SOD活性降低 ,说明可能高浓度镉导致珍珠梅 SOD结
构被破坏。
综上所述 ,低浓度 Cd对珍珠梅生长有一定的促进
作用 ,高浓度镉胁迫下膜脂过氧化严重可能是抑制和破
坏珍珠梅生长的主要原因 ,因此 ,可作为珍珠梅对环境
中Cd胁迫响应的重要生物指标。目前 ,国内未见珍珠
梅途径的生物修复的相关文献 ,通过该试验可知 ,珍珠
梅对 Cd胁迫具有较高的抗性 ,同时 ,珍珠梅也具有较高
的观赏价值和药用价值 ,因此 ,通过进一步研究探讨珍
珠梅能否成为修复城市镉污染土壤的途径之一具有一
定意义。
参考文献
[ 1]  Nriagu J O.Human influence on the global cycling of t race metal.In:
Farmer JG ed.Heavy Metals in the Environment [ M] .Edinburgh:CEP Con-
sultants Ltd ,1991.
[ 2]  Tie M , Liang Y Q.Effects of cadmium stress on the growth and physio-
logical characteristics of Lonicera japonica [ J] .Chinese Journal of Applied E-
cology ,2009 ,20(1):40-44.
[ 3]  Zeng X ,Zhang Y Z.Effect s of cadm ium on rice seed germ ination[ J] .
Chinese Journal of Applied Ecology ,2007, 18(7):1665-1668.
[ 4]  Wang K R.Tolerance of cult ivated plants to cadmium and their utiliza-
tion in polluted farm land soils [ J] .Acta Biotechnolog ica , 2002 , 21:189-198.
[ 5]  Zhang L H , Dong L L.Determination of Flavone in Def ferent Parts of
Sorbaria Sorbiforid [ J] .Chinese Journal of Spectroscopy Laboratory , 2004, 5
(21):485-486.
[ 6]  Hegedus A , Erdei S , Horvath G , et al.Comparativestudies of H2O 2 de-
t oxifying enzymes in green and greening barley seedlings under cadmium
st ress[ J] .Plant Science , 2001 ,160:1085-1093.
[ 7]  Bradford M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of mi-
crogram quant ities of protein utilizing the principle of protein-dye binding[ J] .
Analyt ical Biochemist ry , 1976 , 72:248-254.
[ 8]  Heath R L , Packer L.Photoperoxidation in isolated chloroplasts.I.Ki-
netics and stoichiomet ry of fatty acid peroxidation[ J] .Archives of Biochemis-
t ry and Biophysics , 1968 ,125:189-193.
[ 9]  Krivosheeva A , Tao D L , Ottander C , et al.Cold acclimation and pho-
t oinhibition of photosynthesis in Scotspine [ J] .Planta , 1996, 200:296-305.
[ 10]  Stobart A K ,Grif fiths W T , Amsen B L.The affect of Cd2+on the
biosynthesis ofchlorophyll in leaves of barley [ J] .Physiol Plant ,1985 ,63(3):
293-298.
[ 11]  Shah K ,Kumar R G , Verma S , et al.Effect of cadmium on lipid perox-
idation , superoxideanion generation and activities of antioxidant enzymes in
growing rice seedlings [ J] .PlantS ci , 2001 , 161(6):1135-1144.
[ 12]  Liu Z L , He X Y.Effects of cadmium stress on the growth and physio-
logical characteri stics of Lonicera japonica [ J] .Chinese Jou rnal of Applied E-
cology ,2009 ,20(1):40-44.
[ 13]  Chis B, Marc V H , Dirk L.Superoxide dismutase and st ress tolerance
[ J] .Annu Rev Plant MolBio1, 1992, 42(1):83-116.
Effects of Cadmium Stress on the Growth and Physiological
Characteristics of Sorbaria sorbifolia
WANG Jing-jing , YANG Chun-wen , CAI He, LI Ran-hong ,ZHANG Ying-ying ,MA Wei
(Mudanjiang No rmal University ,Mudanjiang , Heilong jiang 157012)
Abstract:The growth and physiological characteristics of Sorbaria sorbi folia at different concentrations of cadmium(Cd)
were studied.The results showed that compared with the control , the water and chlorophyll and MDA contents and
SOD activity increased to some ex tent at low concentration of Cd , illust rating that Sorbaria sorbi folia had st ronger re-
sistance against Cd;with increase of Cd concentration , the protein contents in leaf and root had some decrease;the water
and chlorophyll and MDA contents and SOD activity decreased at high concentration of Cd.
Keywords:Sorbaria sorbi folia;cadmium;chlorophyll;superoxide dismutase;malondialdehyde
74