全 文 ：植物生理学通讯 第 45 卷 第 3 期，2009 年 3 月 229
SNP处理的辣椒幼苗对Cd2+胁迫的生理响应
陈世军 1, 张明生 2,*, 韦美玉 1
1 黔南民族师范学院生命科学系, 贵州都匀 558000; 2 贵州大学生命科学学院, 贵阳 550025
提要: 采用溶液培养方法研究外源NO供体硝普钠(SNP)对Cd2+胁迫下辣椒幼苗生长和生理特性影响的结果表明: 75 µmol·L-1
SNP能在一定程度上缓解较高浓度Cd2+对辣椒幼苗生长、叶中Chl a和Chl b含量以及根系活性的抑制作用, 降低丙二醛
(MDA)含量, 增强超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性。
关键词: 辣椒; 幼苗; 硝普钠; 镉胁迫; 生理响应
Physiological Response of Capsicum frutescens L. var. longum Bailey Seedling
with SNP to Cd2+ Stress
CHEN Shi-Jun1, ZHANG Ming-Sheng2,*, WEI Mei-Yu1
1Department of Life Sciences, Qiannan National Normal College, Duyun, Guizhou 558000, China; 2School of Life Sciences,
Guizhou University, Guiyang 550025, China
Abstract: Effects of sodium nitroprusside (SNP, an exogenous nitric oxide donor) on seedling growth and
physiological characteristics of Capsicum frutescens under Cd2+ stress were studied by solution culture. The
results showed that the inhibition of Cd2+ to seedling growth, chlorophyll contents in leaves and root activity
were alleviated by 75 µmol·L-1 SNP in Capsicum frutescens seedling. And MDA content decreased, the activities
of SOD, CAT and POD in plant were enhanced.
Key words: Capsicum frutescens; seedling; sodium nitroprusside; Cd2+ stress; physiological response
收稿 2008-10-09 修定 2008-12-30
资助 贵州省年度攻关项目(2003NGY006)、黔南民族师范学
院项目(2008Y024)和贵州大学实践教学改革研究建设项
目。
* 通讯作者(E-mail : mszhang@gzu .edu.cn; Tel : 0851-
3 8 5 6 3 7 4 )。
重金属镉(Cd)是植物的非必需元素, 生物迁移
性很强, 极易被植物吸收并累积。近年来, 由于城
市化和工业化的发展, 工业 “三废 ”的不合理排放、
固体废弃物处理不善以及农药和化肥用量的不断增
加, 导致土壤中Cd含量急剧增加。农业生产中, 施
用化肥特别是磷肥、石灰、有机废物、污泥肥
及污水灌溉等都会增加土壤中的 Cd 含量。据统
计, 目前我国受 Cd 等重金属污染的耕地面积近
2000 万公顷, 约占总耕地面积的 1/5。土壤中 Cd
的增加, 严重影响农作物生产及食品安全。
自从 Delledonne 等(1998)和 Dumer 和 Klessig
(1999)发现一氧化氮(NO)可以作为植物抗病反应的
信号分子后, NO 在植物体中生理生化作用的研究
引起了人们的关注。NO 是一种气体分子, 具有自
由基性质, 容易得失一个电子, 能以 NO 自由基
(NO·)、亚硝酸正离子(NO+)和硝酰自由基(NO-)三
种具有生物学效应的形式存在(Neill 等 2003)。在
植物体内, NO 具有毒害和保护细胞的双重生理效
应(Furchgott 1995), 参与种子萌发、光形态建成
(Beligni 和 Lamattina 2000)、细胞凋亡(Beligni
200 2)、根和叶片的生长发育(梁五生和李德葆
200 1)以及各种胁迫响应等生理过程(阮海华等
2001; 张华等 2003; 王宪叶等 2004)。NO 与植物
非生物胁迫的关系已是目前植物界研究的热点之
一, 但这些研究主要集中在干旱胁迫、高温胁迫、
低温胁迫、盐胁迫等方面, 而NO对植物重金属胁
迫缓解作用的研究近几年才开始, 并且报道不多。
已有的研究表明, 外源 NO 供体硝普钠(sodium
nitroprusside, SNP)预处理能减轻 Cd2+、Pb2+ 胁迫
对羽扇豆根生长的抑制作用(Kopyra 和 Gwozdz
2003), 缓解Cd2+胁迫对向葵叶片的伤害(Laspina等
2 0 0 5 ) 及绿豆幼苗根尖生长的抑制( 王松华等
2007)。有关NO对Cd2+ 胁迫下辣椒生长和生理特
性的影响未见报道。辣椒是我国重要的经济作物,
其产地几乎遍布全国。本文探讨了 SNP 处理的辣
椒幼苗对Cd2+胁迫的生理响应, 以期为进一步研究
辣椒类农作物 Cd2+ 毒害的缓解技术提供参考。
植物生理学通讯 第 45 卷 第 3 期，2009 年 3 月230
材料与方法
辣椒(Capsicum frutescens L. var. longum Bailey)
品种为‘火椒王’, 是江苏省镇江市镇研种业公司生
产。种子催芽后播于育苗穴盘中, 放入培养室育
苗, 出苗后作实验用。外源 N O 供体用硝普钠
(SNP, 分析纯), 500 µmol·L-1 SNP 约能产生 2.0
µmol·L-1 的 NO (Delledonne 等 1998)。Cd由 CdCl2·
2.5H2O 提供, 浓度以 Cd2+ 计。
选取具有 2 片真叶、地上部分长 4.5 cm 左
右、长势一致的辣椒幼苗 , 移植在装有 1 / 2
Hoagland营养液的培养杯中预培养 7 d。在幼苗正
常生长后, 转移到盛有不同处理水平营养液的培养
杯中, 在避雨的自然条件下培养。设 6 组营养液
(经预备实验确定), 分别为 0 (不含 Cd2+ 和 SNP)、
20 mg·L-1 Cd2+、30 mg·L-1 Cd2+、75 µmol·L-1
SNP、75 µmol·L-1 SNP+20 mg·L-1 Cd2+、75
µmol·L-1 SNP +30 mg·L-1 Cd2+, 以 1/2Hoagland营养
液为基础配制, 以不加 Cd2+ 和 SNP 为对照。每个
处理有 4 杯, 每杯植入 7 株苗, 重复 3 次。整个实
验期间, 为了维持培养液 pH、含氧量、处理浓度
的稳定, 每天更换一次培养液。培养 15 d 后, 测
定植株根长、株高、根系活力、叶绿素(Chl)含
量、丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量以及超氧
化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化
物酶(peroxidase, POD)、过氧化氢酶(catalase,
CAT)的活性。
叶绿素含量测定采用丙酮提取法(张志良和瞿
伟菁2004); 根系活力用氯化三苯基四氮唑(TTC)法
(张志良和瞿伟菁2004); MDA含量用硫代巴比妥酸
法(张志良和瞿伟菁 2004); SOD 活性采用 NBT 光
还原法(张志良和瞿伟菁2004); POD活性采用愈创
木酚法(张志良和瞿伟菁 2004); CAT 活性参照
Cakmak 和 Marschner (1992)文中的方法。实验数
据用 SPSS 13.0 软件统计分析。
结果与讨论
1 SNP对Cd2+胁迫下辣椒幼苗生长的影响
从表 1 可以看出, 20、30 mg·L-1 Cd2+ 处理与
对照相比, 显著抑制根和苗的生长, 75 µmol·L-1 SNP
处理则显著促进根和苗的生长。7 5 µmol · L - 1
SNP+20 mg·L-1 Cd2+ 处理的根长和苗长分别是 20
mg·L-1 Cd2+ 单独处理时的 109.0% 和 105.7%, 差异
显著, 但低于对照及 75 µmol·L-1 SNP 处理; 75
µmol·L-1 SNP+30 mg·L-1 Cd2+ 处理的根长和苗长分
别是 30 mg·L-1 Cd2+ 处理时的 110.0%、106.1%, 差
异显著, 但仍低于对照及 75 µmol·L-1 SNP 处理的。
这说明, 75 µmol·L-1 SNP能一定程度缓解较高浓度
Cd2+对辣椒根和苗生长的抑制作用, 但仍恢复不到
对照水平。
2 SNP对Cd2+胁迫下辣椒幼苗几种生理生化指标
的影响
从表 2、3、4 可以看出: (1)不同处理辣椒幼
苗叶中叶绿素含量几乎都表现出明显差异, 20、30
mg·L-1 Cd2+ 处理与对照相比, Chl a、Chl b 的含量
及 Chl a/b 显著降低, 75 µmol·L-1 SNP 处理则提高
了 Chl a、Chl b 的含量及 Chl a/b。75 µmol·L-1
SNP+20 mg·L-1 Cd2+ 处理的 Chl a、Chl b 含量分别
是 20 mg·L-1 Cd2+ 单独处理时的 132.9%、104.1%, 差
异显著, 但低于对照及 75 µmol·L-1 SNP 处理; 75
µmol·L-1 SNP+30 mg·L-1 Cd2+ 处理的 Chl a、Chl b
含量分别是 30 mg·L-1 Cd2+ 单独处理时的 129.0%、
104.0%, 差异显著, 但也低于对照及75 µmol·L-1 SNP
处理; 75 µmol·L-1 SNP+20 mg·L-1 Cd2+、75 µmol·L-1
SNP+30 mg·L-1 Cd2+ 处理的 Chl a/b 值分别比 20、
30 mg·L-1 Cd2+ 提高了 128.3%、123.7%。以上结
果说明, 75 µmol·L-1 SNP能一定程度缓解较高浓度
Cd2+ 对辣椒叶片 Chl a、Chl b 合成的抑制作用, 但
仍恢复不到对照水平, 其中对 Chl a 的缓解作用比
Chl b 大(表 2)。
(2) 20、30 mg·L-1 Cd2+ 处理显著抑制了根系
活性, 75 µmol·L-1 SNP 处理使根系活力提高, 但差
异不显著; 75 µmol·L-1 SNP+20 mg·L-1 Cd2+ 处理的
表 1 SNP 对 Cd2+ 胁迫下辣椒根长和苗长的影响
Table 1 Effects of SNP on root length and seedling length
of C. frutescens under Cd2+ stress
处理 根长 /cm 苗长 /cm
对照 6.3±0.21b 7.1±0.15b
20 mg·L-1 Cd2+ 4.4±0.15d 5.3±0.06d
30 mg·L-1 Cd2+ 4.0±0.10e 4.9±0.11e
75 µmol·L-1 SNP 6.7±0.15a 8.1±0.10a
75 µmol·L-1 SNP+20 mg·L-1 Cd2+ 4.8±0.10c 5.6±0.15c
75 µmol·L-1 SNP+30 mg·L-1 Cd2+ 4.4±0.10d 5.2±0.13d
　　不同小写字母表示在 0.05 水平差异显著(LSD 法)。下表同此。
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根系活力是 20 mg·L-1 Cd2+ 单独处理时的 165.6%,
差异显著, 但低于对照和 75 µmol·L-1 SNP 处理; 75
µmol·L-1 SNP+30 mg·L-1 Cd2+ 处理的根系活力是 30
mg·L-1 Cd2+ 单独处理时的 145.2%, 差异显著, 但仍
低于对照和 75 µmol·L-1 SNP 处理(表 2)。说明 75
µmol·L-1 SNP能一定程度缓解较高浓度Cd2+对辣椒
根系活力的抑制。
(3) 20、30 mg·L-1 Cd2+ 处理辣椒幼苗根和叶
的 MDA含量显著增加, 表明其细胞膜系统受到损
伤; 75 µmol·L-1 SNP 处理的 MDA 含量比对照有所
降低; 75 µmol·L-1 SNP+20 mg·L-1 Cd2+ 处理的根和叶
MDA含量分别是20 mg·L-1 Cd2+单独处理时的93.2%、
89.3%, 差异显著; 75 µmol·L-1 SNP+30 mg·L-1 Cd2+处
理的根和叶MDA含量分别是 30 mg·L-1 Cd2+ 单独
处理时的 90.0%、88.7%, 差异显著(表 3)。说明
75 µmol·L-1 SNP能一定程度缓解较高浓度Cd2+对
辣椒幼苗细胞膜系统的损伤。
(4) 20、30 mg·L-1 Cd2+ 处理的根和叶中 SOD
活性受到显著抑制; 75 µmol·L-1 SNP 处理的 SOD
活性增强; 75 µmol·L-1 SNP+20 mg·L-1 Cd2+ 处理的
根和叶中SOD活性是20 mg·L-1 Cd2+单独处理时的
117.8%、103.6%, 差异显著; 75 µmol·L-1 SNP+30
mg·L-1 Cd2+ 处理的根和叶中 SOD 活性分别是 30
mg·L-1 Cd2+ 单独处理时的 127.3%、106.3%, 差异
显著。20、30 mg·L-1 Cd2+、75 µmol·L-1 SNP 处
理与对照相比, 其根和叶的POD活性受到促进, 75
µmol·L-1 SNP 处理的根和叶中 POD 活性比 20、30
mg·L-1 Cd2+ 处理小, 差异显著; 75 µmol·L-1 SNP+20
mg·L-1 Cd2+ 的根和叶中 POD 活性是 20 mg·L-1 Cd2+
单独处理时的 104.7%、102.1%, 差异显著; 75 µmol·L-1
表 2 SNP 对 Cd2+ 胁迫下辣椒叶中叶绿素和根系活力的影响
Table 2 Effects of SNP on chlorophyll contents and root activity in C. frutescens under Cd2+ stress
处理 叶绿素 a 含量 /mg·g-1 (FW) 叶绿素 b 含量 /mg·g-1 (FW) 叶绿素 a/b 根系活力 /µg·g-1 (FW)·h-1
对照 1.34±0.006b 0.509±0.002a 2.63±0.006ab 77.67±5.51a
20 mg·L-1 Cd2+ 0.76±0.021e 0.389±0.007c 1.94±0.040d 31.00±2.00d
30 mg·L-1 Cd2+ 0.69±0.015f 0.373±0.003d 1.86±0.056d 27.33±6.81d
75 µmol·L-1 SNP 1.40±0.021a 0.512±0.002a 2.74±0.044a 85.00±2.00a
75 µmol·L-1 SNP+20 mg·L-1 Cd2+ 1.01±0.066c 0.405±0.005b 2.49±0.193b 51.33±3.51b
75 µmol·L-1 SNP+30 mg·L-1 Cd2+ 0.89±0.020d 0.388±0.006c 2.30±0.075c 39.67±3.21c
表 4 SNP 对 Cd2+ 胁迫下辣椒根和叶 SOD、POD、CAT 活性的影响
Table 4 Effects of SNP on SOD, POD and CAT activities in roots and leaves of C. frutescens under Cd2+ stress

处理
SOD 活性 /U·g-1 (FW) POD 活性 /U·g-1 (FW)·min-1 CAT 活性 /U·g-1 (FW)·min-1
根 叶 根 叶 根 叶
对照 254±3.6b 263±4.5b 382±6.0f 370±4.0f 64±3.6b 73±4.0b
20 mg·L-1 Cd2+ 163±7.5e 194±4.6d 616±5.1d 609±6.2d 46±2.6c 61±2.0c
30 mg·L-1 Cd2+ 139±4.7f 174±3.6f 702±6.1b 639±8.0b 32±3.5d 50±2.6d
75 µmol·L-1 SNP 287±3.5a 296±2.6a 583±5.5e 533±7.5e 93±5.0a 92±2.0a
75 µmol·L-1 SNP+20 mg·L-1 Cd2+ 192±2.5c 201±3.0c 645±6.7c 622±2.6c 50±2.5c 70±5.6b
75 µmol·L-1 SNP+30 mg·L-1 Cd2+ 177±4.5d 185±4.7e 721±6.7a 661±9.1a 45±5.2c 62±4.3c
表 3 SNP 对 Cd2+ 胁迫下辣椒根和叶中 MDA含量的影响
Table 3 Effects of SNP on MDA content in roots and leaves
of C. frutescens under Cd2+ stress
MDA 含量 /µmol·g-1 (FW)
处理
根 叶
对照 0.516±0.007e 0.487±0.004e
20 mg·L-1 Cd2+ 0.654±0.079c 0.593±0.007c
30 mg·L-1 Cd2+ 0.793±0.009a 0.702±0.008a
75 µmol·L-1 SNP 0.423±0.007f 0.455±0.008f
75 µmol·L-1 SNP+20 mg·L-1 Cd2+ 0.610±0.008d 0.529±0.005d
75 µmol·L-1 SNP+30 mg·L-1 Cd2+ 0.714±0.010b 0.622±0.009b
植物生理学通讯 第 45 卷 第 3 期，2009 年 3 月232
SNP+30 mg·L-1 Cd2+ 处理的根和叶中POD活性分别
是 30 mg·L-1 Cd2+ 单独处理时的 102.7%、103.4%,
差异显著。20、30 mg·L-1 Cd2+处理的根和叶中CAT
活性与对照相比受到显著抑制; 75 µmol·L-1 SNP处
理的CAT活性增强; 75 µmol·L-1 SNP+20 mg·L-1 Cd2+
处理的叶中CAT活性是 20 mg·L-1 Cd2+ 单独处理时
的114.8%, 差异显著, 但根中CAT活性差异不显著;
75 µmol·L-1 SNP+30 mg·L-1处理的根和叶中CAT活
性分别是 30 mg·L-1 Cd2+ 单独处理时的 140.6%、
124.0%, 差异显著(表 4)。
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