全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 4期，2008年 8月 643
芘对小白菜幼苗生长和一些生理生化指标的影响
蔡顺香 *, 何盈, 王煌平, 邱孝煊, 兰忠明
福建省农业科学院土壤肥料研究所, 福州 350013
提要: 采用土培方法探讨芘对小白菜幼苗生长和若干生理生化指标影响的结果表明: 芘对小白菜种子发芽率无影响, 对幼
苗株高、根长和叶面积显著抑制; 芘处理的小白菜幼苗叶内叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素 a+b和类胡萝卜素含量显著下降;
而丙二醛(MDA)含量和细胞质膜透性则显著提高, 且质膜透性随着芘浓度的增加呈现升高→下降→升高的趋势; 高浓度芘
处理的小白菜幼苗叶内脯氨酸含量和过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性均极显著提高。
关键词: 芘; 小白菜; 生长; 生理生化指标
Effects of Pyrene on Growth and Several Physiological and Biochemical In-
dexes of Chinese Cabbage Seedlings
CAI Shun-Xiang*, HE Ying, WANG Huang-Ping, QIU Xiao-Xuan, LAN Zhong-Ming
Institute of Soil and Fertilizer, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China
Abstract: The effects of different concentrations of pyrene in soil on growth and several physiological and
biochemical indexes of Brassica chinensis seedlings were studied.The results showed that pyrene had little
effects on the seed germination, but suppressed significantly the plant height, root length and leaf area. Pyrene
stress brought about the reduction of chlorophyll a, chlorophyll b, chlorophyll a+b and carotenoid pigment
obviously. The contents of malondiadehyde (MDA) increased greatly and the membrane permeability increased
at first, then decreased and increased at last with pyrene treatment. Free proline contents, superoxide dismutase
(SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD) activities were all increased obviously with high pyrene concen-
tration treatment.
Key words: pyrene; Chinese cabbage; growth; physiological and biochemical indexes
收稿 2008-02-21 修定 2008-06-04
资助 福建省自然科学基金(U0 75 0 00 2)。
* E-mail: cai-sx@163.com; Tel: 0591-87573652
多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,
PAHs)是指 2个或2个以上苯环以稠环形式相连的
疏水性芳香族化合物, 其对人和动物有致癌、致畸
和致突变的作用。芘是带有 4个苯环的 PAHs, 在
环境中常检测到, 通常用作监测 PAHs污染的指示
化合物。环境中 90%以上的 PAHs最终进入土壤,
我国城郊地区土壤中 PAHs污染较为严重(陈来国
等 2004; 葛成军等 2006)。残留在土壤中的 PAHs
不仅影响土壤的正常功能和作物生长, 还通过生物
富集进入食物链, 危害人体健康。
近年来国外有关PAHs对植物影响的研究已取
得一些进展(Gao和 Zhu 2004; Wild等 2005), 国内
较多集中于 PAHs 对水生植物的影响(刘建武等
2002; 尹颖等2007)以及PAHs污染土壤的植物修复
的研究(高彦征等 2005)。至于土壤中芘对蔬菜生
长及生理生化指标影响的报道目前仅有辣椒(杨志
峰和史衍玺 2006)。小白菜是人们大量食用的蔬
菜, 本文探讨芘对小白菜的毒害机制, 以期为蔬菜
安全生产提供参考。
材料与方法
小白菜(Brassica chinensis L.)品种 ‘日本华京
冠菜 ’购自福州科翔种业有限公司; 芘购自鞍山市
天长化工有限公司, 纯度大于 98%; 土壤为福州闽
侯白沙镇水稻土, 远离工厂矿区, 周围无公路、加
油站和垃圾焚烧场等, 其理化性质为: pH 5.38, 有机
质含量 12.01 g·kg-1, 全氮 1.13 g·kg-1, 全磷 0.608 g·kg-1,
全钾 17.80 g·kg-1, 碱解氮 112.06 mg·kg-1, 有效磷
15.38 mg·kg-1, 速效钾 32.10 mg·kg-1; 小于 0.002
mm粒径的土占 32.0%, 大于 0.02 mm粒径的土占
35.2%, 未检测到芘。取 0~20 cm土层土, 风干、
磨碎, 过 2 mm筛后用于试验。
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准确称取 0、0.0050、0.0100、0.0200、0.0300、
0.0400、0.0500 g芘分别置于 7个小烧杯中, 加入
30 mL无水乙醚, 搅拌, 使芘溶解。将乙醚 -芘溶
液分别倒入盛有 100 g土壤的培养皿中, 得到各处
理芘的浓度分别为: 0、50、100、200、300、
400、500 mg·kg-1 (土)。共 7个处理, 每处理重
复 3次。培养皿置于暗中过夜, 乙醚挥发至干后用
去离子水调节土壤含水量至最大持水量的60%, 分
别种上饱满均匀的小白菜种子, 70粒 ·皿 -1, 加盖, 于
暗室中培养。胚芽萌出时置于 14 h光照 /10 h黑
暗(光照强度约为 138 µmol·m-2·s-1)培养, 昼、夜温
度分别为 25 ℃和 18 ℃, 期间补充水分; 幼苗长出
第2片真叶时(播种后第10天), 每个处理随机取10
株幼苗, 测其高度、叶面积、根长, 计算种子发
芽率[发芽率 =(10 d时苗数 /播种数)×100%]。
幼苗的生理生化指标测定参照《植物生理学
实验指导》(陈建勋和王晓峰 2006)一书中方法测
定: 叶绿素含量用 80%丙酮浸提法; 丙二醛(MDA)
含量用硫代巴比妥酸法; 细胞质膜透性用电导率法;
超氧化物歧化酶(SOD)活性用氮蓝四唑光化还原法;
过氧化物酶(POD)活性用愈创木酚法; 过氧化氢酶
(CAT)活性用紫外分光光度法; 游离脯氨酸含量用
茚三酮比色法。每处理测定重复 3 次, 取平均
值。
数据分析采用Excel软件, 统计分析采用DPS
软件处理。
结果与讨论
1 芘对小白菜种子发芽率和幼苗生长的影响
(1)除200 mg (芘)·kg-1 (土)处理外, 各处理之间
以及各处理与对照之间的小白菜种子发芽率差异不
显著, 200 mg (芘)·kg-1 (土)处理的发芽率虽显著低
于对照和 500 mg (芘)·kg-1 (土)处理, 但与其他处理
差异不显著(表1), 显示种子发芽率并不随芘处理浓
度的增加而发生有规律性的显著变化。不作芘处
理和低浓度芘处理的种子萌发时间稍早, 而高浓度
芘处理的萌发时间稍迟。这些结果与三氯苯和萘
影响水稻种子发芽率的结果(王泽港等 2006)相类
似。表明作物种子发芽主要靠吸胀作用和胚内的
养分供给, 据此认为种子发芽率不能作为有机污染
表 1 芘对小白菜幼苗生长的影响
Table 1 Effects of pyrene on growth of B. chinensis seedlings
芘浓度 /mg·kg-1 (土) 发芽率 /% 根长 /cm 株高 /cm 叶面积 /cm2
0 85.45±0.20Aa 5.15±0.08Aa 3.78±0.07Aa 0.97±0.08Aa
5 0 84.70±1.85Aa 3.02±0.02Bb 3.44±0.03Bb 0.72±0.04Bb
100 83.07±0.54Aab 2.63±0.06Cc 3.13±0.02Cc 0.65±0.04Bb
200 79.46±0.99Ab 2.35±0.11Dd 2.64±0.09Dd 0.49±0.02Cc
300 84.22±1.08Aab 2.08±0.02EFe 2.12±0.01Ee 0.41±0.01Ccd
400 82.92±1.29Aab 2.13±0.05Ee 2.04±0.01EFef 0.41±0.01Ccd
500 85.22±2.19Aa 1.88±0.06Ff 1.97±0.03Ff 0.39±0.02Cd
　　各列数值间不同大、小写字母表示差异达极显著水平(P< 0.01 )和显著水平(P< 0.05 )。
物污染植物的形态学指标。
(2)以未作芘处理的小白菜幼苗为对照, 在不同
浓度的芘处理下小白菜幼苗根长、株高和叶面积
均明显低于对照, 且随着芘浓度的增加而下降(表
1)。形态观察显示: 未作芘处理的小白菜幼苗叶宽
大, 舒展, 而芘处理的幼苗出现叶面积缩小, 叶片两
侧边缘翻卷, 并且随着芘浓度的加大, 叶片面积变
小、翻卷程度愈加严重。这与多环芳烃荧蒽和菲
胁迫处理下拟南芥植株叶片变小、个体变矮以及
根系短而少的报道(叶媛蓓 2007)是一致的。
2 芘对小白菜幼苗中叶绿素和游离脯氨酸含量的
影响
图 1和图 2显示: (1)除 50 mg (芘)·kg-1 (土)浓
度下小白菜幼苗叶绿素含量比对照稍有上升以外,
其他浓度下小白菜幼苗叶绿素的含量均随着芘浓度
的升高而下降。随着芘浓度的增加, 叶绿素 a、叶
绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素的含量明显下降,
当芘浓度高于 300 mg (芘)·kg-1 (土)时, 叶绿素含量
下降渐趋平缓(图 1)。回归分析表明, 这些指标与
芘浓度之间呈显著负相关, r值均在0.9以上。(2)芘
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图 2 芘对小白菜幼苗叶片游离脯氨酸含量的影响
Fig.2 Effects of pyrene on free proline contents of
B. chinensis seedling leaves
图 4 芘对小白菜幼苗叶片细胞质膜透性的影响
Fig.4 Effects of pyrene on CMP contents of
B. chinensis seedling leaves
变化趋势基本上一致: 不同浓度芘处理下3种酶活
性均高于对照, 且随着芘浓度的增加, 酶活性也增
加。
参考文献
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处理的小白菜叶中游离脯氨酸含量均高于对照, 方
差分析表明, 400和 500 mg (芘)·kg-1 (土)浓度下游
离脯氨酸含量显著高于对照。
3 芘对小白菜幼苗叶中丙二醛(MDA)和细胞质膜
透性的影响
芘导致小白菜幼苗叶中MDA含量增加, 除了
200 mg (芘)·kg-1 (土)浓度下MDA含量增加不显著
以外, 其余 5个芘处理与对照相比均差异显著(图
3)。这与已有报道中, PAHs处理下拟南芥(叶媛蓓
2007)和苦草(尹颖等2007)叶中MDA含量增加的结
果是相似的。此外, 随着土壤中芘浓度的增加, 小
白菜幼苗叶中细胞质膜透性呈升高→下降→升高的
趋势。低浓度芘处理后细胞质膜透性稍有下降, 随
着芘浓度的升高膜透性也增加, 在 200 mg (芘)·kg-1
(土)浓度下细胞质膜透性最大, 与对照比差异极显
著(图 4 )。
4 芘对小白菜幼苗叶中 SOD、POD和CAT活性
的影响
由图 5可以看出: CAT、POD和 SOD活性的
图 3 芘对小白菜幼苗叶片丙二醛含量的影响
Fig.3 Effects of pyrene on MDA contents of
B. chinensis seedling leaves
图 5 芘对小白菜幼苗抗氧化酶活性的影响
Fig.5 Effects of pyrene on antioxidative enzymes activities
of B. chinensis seedling leaves
图 1 芘对小白菜幼苗叶片叶绿素含量的影响
Fig.1 Effects of pyrene on chlorophyll contents of
B. chinensis seedling leaves
植物生理学通讯 第 44卷 第 4期，2008年 8月646
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