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Effects of inhibitor on oxidative metabolism and root tissue structure of
Brassica Chinensis under the stress of Cr-Pb pollution

抑制剂对铬铅复合污染小白菜氧化代谢及根组织结构的影响


盆栽试验研究了硅酸盐、腐植酸对Cr、Pb单一污染及Cr-Pb复合污染土壤中小白菜(Brassica Chinensis)的生物量、Cr和Pb积累量、抗氧化酶系统和根尖细胞形态的影响。结果表明,Cr-Pb污染极大地影响了小白菜根部的生长,使根部组织细胞氧化溃解;施用硅酸盐对降低Cr-Pb污染的生物有效性效果较好,其中1.0g/kg质量分数的硅酸盐施用效果最佳,在土壤未受污染时能促进小白菜生长;在土壤受Cr-Pb污染后虽对促进小白菜生长作用不明显,但能有效减轻Cr-Pb污染对小白菜体内超氧化物歧化酶(SOD)活性的抑制,缓解小白菜根部细胞受到的过氧化损伤,加强根部细胞壁和细胞膜对Cr、Pb的隔离作用,使其沉淀在皮层细胞中,从而降低Cr、Pb的生物有效性。施硅量过高(2.0 g/kg)或当土壤中存在Pb污染时施用1.5g/kg以上质量分数的硅酸盐则对小白菜生长产生抑制。腐植酸也能在一定程度上提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的活性,但是对小白菜受到过氧化胁迫的缓解效果不如硅酸盐明显,对小白菜生长的促进作用不显著。结果还表明,在缓解氧化毒害的过程中,过氧化物酶(POD)不是起缓解作用的主要酶类;而超氧化物歧化酶(SOD)活性的提高在缓解氧化胁迫中起到关键作用。

The soil heavy metal pollution is threatenning the quality and safety of vegetable production in Guangdong. Aiming at optimization of the application levels of silicates and humic acid, pot experiments were carried out to study the effects of silicates and humic acid on growth and physiology of Brassica Chinensis which were growing up in Cr, Pb and Cr-Pb contaminated soils, respectively. The results indicate that root cells are disintegrated under the Cr-Pb pollution. The inhibitory effect of silicates on toxicity of Cr-Pb pollution is better than that of humic acid, and 1.0 g/kg silicate has the best effect. That mass fraction of silicate could improve the growth of unpolluted Brassica Chinensis, promote the SOD activity of Brassica Chinensis polluted by Cr-Pb, alleviate the damage of membrane lipid peroxidation of root plasma membrane, enhance the buffer function of cell wall and membrane, precipitate the heavy metals in cortical cell, and reduce the amount of heavy metal ions which could entry into cells. Thus, the bioavailabilities of heavy metal ions are decreased, the toxic effects of the heavy metals on plant are alleviated. While high level silicate(2.0 g/kg) or interaction between Pb and high level silicate(above 1.5 g/kg) would inhibit the growth. Humic acid could also promote SOD and POD activities at a certain degree, but its detoxification and promoting effects on growth are not significant. These results also indicate that SOD plays a key role to alleviate the peroxide stress, not POD.


全 文 :收稿日期:!""#$"%$&" 接受日期:!""’$"($(!
基金项目:广东省农业领域攻关项目(!"")*"+"%"("&",!""+*!"+"(""));广东省重大专项(!""#,"#"#"""!#)资助。
作者简介:罗小玲((’#!—),女,壮族,硕士,主要从事土壤和植物环境污染控制的研究。-./012:3422567(+&8 9:/
! 通讯作者 ;<2:"!"$#)"!%)=!,-./012:214>?@17 4:12 A 6BA 9C
抑制剂对铬铅复合污染小白菜氧化代谢及
根组织结构的影响
罗小玲,李淑仪!,蓝佩玲,王荣萍,廖新荣
(广东省生态环境与土壤研究所,广东广州 =("+=")
摘要:盆栽试验研究了硅酸盐、腐植酸对 D3、E5单一污染及 D3.E5复合污染土壤中小白菜(!"#$$%&# ’(%)*)$%$)的生物
量、D3和 E5积累量、抗氧化酶系统和根尖细胞形态的影响。结果表明,D3.E5污染极大地影响了小白菜根部的生
长,使根部组织细胞氧化溃解;施用硅酸盐对降低 D3.E5污染的生物有效性效果较好,其中 (8" 6 F G6质量分数的硅
酸盐施用效果最佳,在土壤未受污染时能促进小白菜生长;在土壤受 D3.E5污染后虽对促进小白菜生长作用不明
显,但能有效减轻 D3.E5污染对小白菜体内超氧化物歧化酶活性的抑制,缓解小白菜根部细胞受到的过氧化损伤,
加强根部细胞壁和细胞膜对 D3、E5的隔离作用,使其沉淀在皮层细胞中,从而降低 D3、E5的生物有效性。施硅量过
高(!8" 6 F G6)或当土壤中存在 E5污染时施用 (8=6 F G6以上质量分数的硅酸盐则对小白菜生长产生抑制。腐植酸也
能在一定程度上提高超氧化物歧化酶(HIJ)、过氧化物酶(EIJ)的活性,但是对小白菜受到过氧化胁迫的缓解效果
不如硅酸盐明显,对小白菜生长的促进作用不显著。结果还表明,在缓解氧化毒害的过程中,EIJ不是起缓解作用
的主要酶类;而 HIJ活性的提高在缓解氧化胁迫中起到关键作用。
关键词:小白菜;硅酸盐;腐植酸;D3.E5复合污染;氧化代谢
中图分类号:K="&8!& 文献标识码:, 文章编号:(""#$="=K(!""’)"%$"#’"$"#
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E20CU O?U31U1:C 0CB \<3U121X<3 H91目前,农业土壤污染呈现区域性、复合性、长期
性的特征。近年来,广东地区因工业废气、废水的排
放使污染物大量进入大气和水体,而当地农民常将
河涌淤泥作为有机肥料施用到耕地中的做法又使土
壤受到重金属的污染。广州市环境保护局和环境科
学研究所的调查资料(!"#$!!""% 年)表明[!],&’、
()等重金属几乎在广州市所有的土壤中都超标,&*
在多数土壤中低于广东省背景值,但在近郊耕地土
壤中却超过标准。马谨等[+]对珠三角典型区域(东
莞市)的土壤重金属污染调查表明,珠江三角洲四城
市土壤 ()超标率达 ,-.;广东的东西两翼典型区
域土壤 &*的超标率达 +#.[-/,]。按不同土地利用方
式划分,土壤中重金属污染超标率水稻土为 ,-.,
菜园土为 -,.,所调查区域蔬菜中重金属超标率最
高的是 (),&*也在前 0位[0]。耕地土壤的污染现状
极大地降低了农产品的品质和安全,威胁人类的健
康。
一些专家认为,采用点源式污染治理的方法难
以有效地解决土壤污染问题,只有通过农业综合措
施与技术来控制污染才是可行的。据我国目前土地
资源有限的现状,要保证轻度污染耕地中的农产品
安全,急需采用能有效降低土壤重金属生物有效性
的技术措施。通过施用抑制剂减轻重金属对作物的
毒害、抑制作物对重金属的吸收是提高蔬菜品质安
全的重要途径。硅酸盐和腐植酸已被证明对土壤重
金属的毒害具有一定的抑制作用[%/"]。硅酸盐的抑
制作用主要是通过与重金属离子生成硅酸盐沉
淀[%/1],改变土壤中重金属的存在形态从而降低其
生物有效性[#]。腐植酸对金属离子毒害的抑制主要
是通过离子交换作用和络合(或螯合)作用["]来实
现。腐植酸具有丰富的活性功能基团,能够和重金
属发生各种形式的结合,从而成为土壤重金属的增
溶剂或固定剂,影响重金属在土壤环境中的形态转
化和移动性。针对硅酸盐或腐植酸在重金属污染土
壤上的最佳施用量研究较少的问题,本研究以小白
菜为材料,探讨硅酸盐和腐植酸对 &*2() 污染土壤
中对小白菜的生长、铬铅积累量、叶绿素相对含量、
抗氧化酶系统活性等指标及根尖细胞组织形态的影
响,旨在阐明抑制剂缓解重金属毒害的机理,并为适
宜的抑制剂种类及用量选择提供依据。
! 材料与方法
!"! 试验设计
盆栽试验用土壤为水稻土,采自未受 &*、()污
染的广东省增城市镇龙镇大涵村,土壤经风干、粉碎
后过 + 33筛备用。其土壤 45(5+6),71,有机质含
量 !+70$ 8 9 :8,速效氮 0#7$" 38 9 :8,速效磷 !+7"+
38 9 :8,速效钾 -17#$ 38 9 :8,有效硅 1$7!$ 38 9 :8,总
铬 +07%% 38 9 :8,总铅 -"7!! 38 9 :8。
试验设 , 个污染组,即:无污染组、&*单一污
染组、()单一污染组、&*2()复合污染组。各组污
染物中 &*以重铬酸钠(;<+&*+61)加入,质量分数为
!$$ 38 9 :8;()以硝酸铅[()(;6-)+]形式加入,质量
分数为 -$$ 38 9 :8。
抑制剂分别为硅酸盐和腐植酸,均为单一加入。
两种抑制剂分别与上述 ,个污染组组合,每种抑制
剂在每个污染组设 , 个质量分数水平,共 -+ 个处
理,每个处理 ,次重复。硅酸盐以硅酸钠(;<+=>6-)
形式加入,施用量为:$、!7$、!70、+7$ 8 9 :8,分别用
=>$、=>!、=>+、=>-表示;腐植酸[上海某化学试剂有限
公司生产,含水分 +.,灼烧残渣 $70.,氯化物(&?)
$7$0.,硫酸盐(=6,)$7$0.]以固体生化试剂形式
加入,用量按照基肥总质量的 $.、!.、-.、0.计
算,分别为:$、#7"、+%71"、,,7%0 38 9 :8,用 5@$、
5@!、5@+、5@- 表示。污染物和抑制剂均一次性均
匀拌入盆栽土壤。
供试小白菜品种为矮脚葵扇黑叶白菜(!"#$$%&#
’(%)*)$%$)。于 +$$1年 "月 +#日育苗,!$月 !#日移
栽入 -170 A3 B +170 A3 B !% A3塑料盆,每盆 % 株,
+$$1年 !!月 ,日收获。
!"# 样品采集及预处理
土壤样品:取盆栽土壤风干,按四分法取样后
用玛瑙研钵磨碎分别过 +7$、$7+0和 $7!0 33筛,装
入塑料袋中封口保存备用。
植株样品:在小白菜收获前,均匀采集一定量
的叶片,洗净并各取适量称重,用玻璃研钵在冰浴中
迅速研碎,研磨时加入提取剂(过氧化物酶为磷酸二
氢钾溶液[!$]、超氧化物歧化酶为磷酸缓冲液[!!]),
转移入容量瓶定容,溶液离心过滤后测过氧化物酶
((6C)和超氧化物歧化酶(=6C)活性。各盆中剩余
小白菜植株收获后将根、茎、叶用不锈钢剪刀剪开,
依次称鲜重并用自来水、去离子水迅速清洗干净,然
后放入清洗干净的托盘,#$D恒温杀青 -$ 3>E,%$D
烘干至恒重,称干重。用不锈钢粉碎机粉碎,过 $70
33筛后,放入封口样品袋,干燥处保存备用。
!"$ 测定方法
土壤理化性状测定:45采用电位法测定;有机
质、碱解氮、速效磷、速效钾、有效硅分别采用高温加
!"#,期 罗小玲,等:抑制剂对铬铅复合污染小白菜氧化代谢及根组织结构的影响
热重铬酸钾氧化—容量法、碱解扩散法测定;酸溶
—钼锑抗比色法、醋酸铵浸提—火焰光度计法和柠
檬酸提取—钼蓝比色法测定;土壤全铬和全铅采用
湿法消解—原子吸收火焰光度法测定。
小白菜地上部的铬和铅含量:将样品湿法消化
后分别用 !"#$%&’ 法和石墨炉原子吸收光谱法测
定;#()活性和 ’()活性分别采用比色法[*+]和氮
蓝四唑光还原比色法[**]测定;叶绿素含量用
’#%),+-型叶绿素仪(上海泽权仪器设备有限公司)
测定。
小白菜根切片用 .++- /0123 4156070518 及其
43790807包埋[*-],切片观察使用有数字化彩色摄像
头( :;" <=$"*>?*,日本)的实体显微镜(@1AB8
’CD?++,日本,华南农业大学资环学院根系研究中
心提供),用 E/F;!)&(软件俘获图像。
试验数据的统计处理采用 &G20H和 ’%’统计软
件进行。
! 结果与讨论
!"# 硅酸盐、腐植酸对小白菜生物量的影响
硅一般被认为并不是高等植物的必需元素,但
硅对植物生长的促进作用不容忽视。研究表明,施
硅肥有利于提高作物的光合作用,增强作物对病虫
害的抵抗力,提高作物抗倒伏能力,提高作物抗逆
性[*>$*,]。表 *看出,在无污染和铅、铬污染土壤中,
加入适量硅酸盐(’1*)小白菜生物量显著高于 ’1+,但
随施加硅酸盐量增加这种促进作用逐渐减弱;施硅
量过大(’1>),则对生长产生抑制作用。在无污染土
壤中,施用腐植酸处理(4%-)虽也能提高小白菜生
物量,但增幅不及 ’1* 处理;而 4%*、4%> 处理与对
照(4%+)差异不显著。腐植酸在各个污染组中均未
能提高小白菜的生物量。
!"! 硅酸盐、腐植酸对小白菜地上部 $%、&’ 吸收
量的影响
-I-I* 硅酸盐、腐植酸对小白菜地上部 "7吸收量
的影响 除 #J*"7+ 污染组施硅对吸 "7量无明显变
化外,其他各组施硅酸盐后吸 "7量比不施硅(’1+)显
著下降,但各硅酸盐水平间吸 "7量差异不明显(图
*3)。硅酸盐可通过与重金属结合的方式降低金属
离子的可移动性[*K$*?],进而减轻植物所受胁迫。另
外,#J*"7*污染组各处理的地上部吸 "7量均显著高
于 #J+"7*污染组对应硅酸盐水平处理。可见,土壤
中的 #J污染促进了小白菜对 "7的吸收。
表 # 硅酸盐、腐植酸对小白菜生物量的影响
()’*+ # ,--+./0 1- 02*2.)/+0 )34 5672. ).24 13
’217)00 1-
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处理
<7036L0865
生物量
M1BL355
(N O PB6)
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#J+"7+ ’1+ ,KIK, 2 #J+"7+ 4%+!! ,KIK, J290
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’1> >+I*K 0RN 4%>!! QSIKK 0R
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’1* KSI*Q 3J 4%*!! ,KI.- 290R
’1- >?IQS 90 4%-!! ,>I,S 290R
’1> -*I-- N 4%> ,?I.. 3J29
注:不同字母表示差异达 ,T显著水平,下同。
@B60:)1RR07086 H066075 L038 51N81R12386 36 ,T H0U0H V 施用腐植酸无表现出抑制小白菜吸 "7的作用,
甚至还有促进吸收的作用(图 *J)。这可能是腐植
酸呈弱酸性,可在一定程度上降低与其接触的土壤
溶液的 P4值,从而促进周围土壤中非有效态 "7向
有效态 "7转化,当这种促进作用大于腐植酸自身对
"7污染的吸附作用时,土壤中有效态 "7含量提高,
使小白菜吸 "7量增大。
-I-I- 硅酸盐、腐植酸对小白菜地上部 #J吸收量
的影响 硅酸盐的施用对抑制小白菜吸收 #J具有
极其显著的作用(图 -3)。#J*"7+ 和 #J*"7* 污染组,
施用硅酸盐极显著降低 #J吸收量,且随着施硅量的
提高进一步下降,’1>处理达到极低水平。比较各处
理组数据发现,"7污染的存在没有促进小白菜对 #J
的吸收。腐植酸的施用对 #J 吸收无明显影响(图
-J)。
!"8 硅酸盐、腐殖酸对土壤 9:的影响
表 -表明,硅酸盐处理土壤 P4值明显高于相应
的腐植酸处理,且在同一污染组中,’1*、’1> 处理的
P4值均显著高于 ’1+处理。本试验中选用的硅酸盐
试剂为硅酸钠,属强碱弱酸盐,水解呈碱性,施用后
能在一定程度上提高土壤 P4。而土壤中重金属的
-S? 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 *,卷
生物有效性与 !"密切相关,!"越大,生物有效性越
低。因此硅酸盐处理对减少小白菜吸收 #$、%&及缓
解 #$、%&的毒害具有显著效果。
腐植酸处理的 !"变化不显著,说明本试验中
的腐植酸不能通过影响土壤 !"来降低土壤重金属
的生物有效性。
图 ! 硅酸盐和腐植酸水平对小白菜地上部 "#吸收量的影响
$%&’! ())*+,- .) -%/%+0,*- 012 345%+ 0+%2 /*6*/- .1 "# 47,08* %1 09.6* &#.412 .) !"#$$%&# ’(%)*)$%$
图 : 硅酸盐和腐植酸水平对小白菜地上部 ;9吸收量的影响
$%&’: ())*+,- .) -%/%+0,*- 012 345%+ 0+%2 /*6*/- .1 ;9 47,08* %1 09.6* &#.412 .) !"#$$%&# ’(%)*)$%$
:<= 硅酸盐、腐植酸对小白菜根尖组织形态的影响
研究表明,重金属的胁迫会使植物体内抗氧化
酶活性发生变化[’(],诱导植物体内产生大量的活性
氧自由基。这些自由基能损伤细胞膜中的不饱和脂
肪酸和蛋白质,引起生物大分子变性及脂膜氧化,严
重时可导致细胞解体崩溃[)*]。根是植物吸收土壤
养分、与土壤溶液进行离子交换的活跃部位,它与土
壤溶液中的重金属离子接触最密切,最易受重金属
毒害。
通过剖面观察看出,未受污染时,小白菜侧根横
切面中各种组织均完整(图 +,),表皮、皮层、维管柱
的细胞形状正常,由外向内各层细胞排列紧密;#$、
%&胁迫时,侧根横切面各种组织的氧化溃解症状非
常严重(图 +&),可明显看到根部表皮和皮层只剩下
少量排列松散、扭曲变形的细胞;由于外部保护层
的缺失,维管柱中的细胞也被破坏。
施用硅酸盐后,极大地缓解了重金属引起的过
氧化损伤(图 +-),侧根皮层未缺失,维管柱完整,但
细胞形状不够规则,且外围细胞排列松散。在皮层
细胞中有一圈深色的物质沉积,推测是被根部细胞
排斥在外的 %&或 #$的沉淀物。杨居荣等[)’]对 #.、
%&在黄瓜和菠菜细胞各组分分布的对比结果表明,
%&以沉积于细胞壁上的占绝大比率,可达 //0!
1(0;李荣春[))]发现,烤烟在 #.) 2和 %&) 2处理下细
胞膜外有大量的 %&颗粒,推测细胞膜可以阻止一部
分 %&进入到细胞膜内。可见,细胞壁与细胞膜在阻
挡重金属离子进入细胞的过程中具有重要作用。本
试验看到,这种深色沉淀物在受污染后的 34* 处理
(图 +&)和腐植酸处理(图 +.)中均未出现,推断除了
细胞壁和细胞膜的隔离作用外,硅酸盐的施用在阻
+(15期 罗小玲,等:抑制剂对铬铅复合污染小白菜氧化代谢及根组织结构的影响
表 ! 硅酸盐、腐植酸对土壤 "#的影响
$%&’( ! )**(+,- .* -/’/+%,(- %01 234/+ %+/1 .0 -
!
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处理
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+,-."8 /0- 1239 4 +,-."8 *5-!! 123= ,67
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/03 12=9 67# *53!! 12:3 $,6
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/08 12>8 $,6 *58!! 12:: $,6
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+,8."8 /0- 129= 7#4 +,8."8 *5-!! 1291 $
/08 12;; $, *58!! 129- $,6
/03 1299 7#4 *53!! 1293 $,
/0: 12<: $ *5: 12:= $,6
挡重金属离子进入细胞的过程中也起到一定作用。
.?6@#"等[3:]和 /A0等[39]的研究表明,硅能改变作物
体内重金属的化学式,并与其在根的外层细胞壁发
生共沉淀,限制其从根部向茎部的运输,降低植株共
质体中重金属离子的浓度;B$’C等[31]在探讨硅对
水稻苗耐 .73 D能力影响时发现,硅修饰的细胞壁具
有对 .73 D较强的亲和性,明显抑制了 .73 D毒害。这
是由于 /0(E*)9上羟基与细胞壁多糖上的羟基通过
亲水分子间弱相互作用,在细胞质外体空间内形成
了有序的 /0E3 胶体。这种胶体表面态具有硅醇的
配体性质,可与 .73 D等金属离子配合形成 .7F/0复
合氧化物,从而降低了 .73 D毒害。因此,硅酸盐与
细胞壁的共同作用可在一定程度上隔离 ."、+, 离
子,减少进入细胞的离子数量,减轻植物所受毒害。
."F+,复合污染(+,8."8)后,/03 处理根部的生长
情况比 /08有了较大改善(图 9),皮层、维管柱层次
分明,细胞形状规则、排列完整,维管柱鞘上有少许
深色物质沉淀。与无污染(图 :$)不同的是皮层细
图 5 各处理小白菜侧根横切面对比
6/785 9.4"%:/-.0 .* ’%,(:%’ :..,’- ,:%0-;(:-( -(+,/.0 .* !"#$$%&# ’(%)*)$%$ 301(: 1/**(:(0, ,:(%,4(0,-
($—对照 .G;,—."F+,复合污染无抑制剂处理 ."F+, )?HHI%#7 J0%A ’?F0’A0,0%?" %"#$%&#’%;
6—."F+,复合污染 /08处理 ."F+, )?HHI%#7 J0%A /08 %"#$%&#’%;7—."F+,复合污染 *58处理 ."F+, )?HHI%#7 J0%A *58 %"#$%&#’%)
胞体积增大,这可能与硅酸盐对生长的促进作用有
关。另外,虽然从根部生长情况看,复合污染时,/03
处理解毒效果虽佳,但由于 +,与硅酸盐共同作用对
生长产生抑制,使生物量下降较明显。/0: 处理则因
于施硅量过大,小白菜整体生长异常。
!<= 硅酸盐、腐植酸对小白菜 >?@酶活性的影响
重金属对植物的毒害主要是由于重金属的胁迫
使植物体内产生了过多的自由基,其中又以氧自由
9<; 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 81卷
图 ! "#$%&复合污染 ’()处理小白菜侧根横切面
*(+,! -./0#.1 #22/’3 /#.4350#30 306/(24 27 "#$%& 82119/0:
94:0# ’() /#0./;04/
基对生物体的伤害最大[!"],这些氧自由基包括超氧
化物阴离子自由基(#! $)、%!#!、羟基自由基(·#%)、
单线态氧(&#!)等[!’]。它们能损伤细胞膜中的不饱
和脂肪酸和蛋白质,引起生物大分子变性及脂膜氧
化[!(]。)#*、+,-、.#*是植物体内抗氧化酶系统中
/种主要的保护酶,能够有效地清除植物体内过多
的活性氧自由基,保护细胞膜的结构完整。其中
)#*酶的主要功能是清除 %!#!。
由图 /0侧根氧化溃解症状推断,受污染后小白
菜体内氧自由基数量增加较多,)#*酶活性应该提
高以维持生理平衡。但各组的 .1( 或 %,( 处理可发
现,不论是受 +2、)0 单污染还是 +23)0 复合污染,
)#*酶活性与无污染时相比没有明显变化(图 4)。
施硅酸盐后,除 +23)0复合污染组的 .1& 处理酶活性
比 .1(处理提高外,其余各组 .1& 处理与 .1( 处理差
异不显著,且各组的 .1& 处理间差异不大,即硅酸盐
的施用对其活性影响也不明显,说明污染物对 )#*
酶活性抑制的程度较轻。与图 /0 比较,虽 )#*酶
活性受抑制程度较轻但根部却发生氧化溃解,说明
在缓解 +2、)0 胁迫所引起的氧化毒害的过程中,
)#*酶不是起缓解作用的主要酶类。
图 45 还看出,各组处理中,)#* 活性 .1! 低于
.1(,而 .1/高于 .1( 处理,这可能是 .1! 处理所受到的
过氧化毒害已得到缓解(图 6),抗氧化酶只需较低
活性即可维持生理平衡;而 .1/ 处理由于施硅量过
大,对小白菜造成硅酸盐胁迫促使 )#* 酶活性提
高。
从图 40可看到,施用腐植酸后,在无污染组和
)0&+2(污染组中,%,&、%,!、%,/处理间差异不显著,
但均高于 %,( 处理。)0(+2& 污染时,%,& 处理与
%,(间差异不显著,而 %,!、%,/ 均高于 %,(;)0&+2&
污染组,%,&、%,!、%,/处理的酶活性均高于 %,(,其
顺序依次为:%,! 7 %,/ 7 %,&。
两种抑制剂比较发现,%,& 与 .1& 处理的 )#*
酶活性大小相等,但两个处理的根部生长情况迥异
(图 /8、图 /9);同时 %,!处理的 )#*酶活性显著高
于 .1!处理,但 .1!处理的根部生长情况要明显好于
%,!处理(图 /8、图 6),这印证了上述关于在缓解过
氧化毒害的过程中 )#*酶不是关键酶类的推断。
图 < 硅酸盐和腐植酸水平对小白菜 %=>酶活性的影响
*(+,< ?7706/3 27 3(1(6./03 .4: @9;(6 .6(: 105013 24 %=> .6/(5(/A 27 !"#$$%&# ’(%)*)$%$
)BC 硅酸盐、腐植酸对小白菜 ’=>酶活性的影响
在一定范围内,.#* 和 +,- 共同作用,能把具
有潜在危害的 #! $ 和 %!#! 转化为无害的 %!# 和
#!,并且减少具毒性的、高活性的氧化剂羟自由基
(·#%)的形成,特别是 .#*,可把 #! $歧化成 %!#!和
%!#,一定程度上降低植物体内自由基的水平[!:]。
)0&+2(和 )0&+2&污染的 .1(、%,( 处理的 .#*酶
活性有一定程度的提高,显然这是由污染物所诱导
4;:6期 罗小玲,等:抑制剂对铬铅复合污染小白菜氧化代谢及根组织结构的影响
的氧化胁迫所致。施硅酸盐后,各组在 !"# 处理均
出现酶活性比该组 !"$ 处理大幅度提高(图 %&),说
明在 !"$ 处理时污染物对 !’( 酶活性产生较强抑
制,受污染时 !"$ 处理酶活性较无污染组的提高是
在受抑制条件下的有限提高。研究表明,重金属不
仅通过产生氧胁迫导致对植物的毒害,还通过替代
酶蛋白反应活性中心的金属离子或与酶蛋白中的 )
!*基结合,使酶蛋白变性失活[+,]。本试验中,-.、
/0污染在对小白菜造成过氧化毒害的同时也对其
体内 !’(酶的活性产生抑制。而硅酸盐可使土壤
中的重金属离子形成硅酸盐沉淀,减少具有生物可
得性的金属离子数量,从而降低小白菜体内酶蛋白
变性失活的几率。虽然受污染后施硅酸盐和腐植酸
均能使 !’(酶活性提高,但 !"# 处理的提高幅度要
远远大于 *1#处理。可以认为,!’(酶活性的提高
在缓解氧化胁迫中起到关键作用。
在各组中,!"+处理的 !’(酶活性均低于 !"$ 处
理,这也与 /’(酶情况类似。可能是由于 !"+ 处理
过氧化胁迫已经充分缓解,!’(酶活性只需维持较
低水平即可满足生理需要。同时,除 /0#-.$ 污染组
外,其余污染组的 !"2 处理酶活性均高于相应的 !"$
处理,说明过高量的 !"2 处理对小白菜造成硅酸盐
胁迫,扰乱其生理平衡,致使 !’(酶活性再度提高。
由图 %0 看到,施腐植酸处理的部分,除 /0#-.$
污染组的 *1+ 处理外,其余各组、各个腐植酸水平
的 !’(酶活性均比组内的 *1$ 处理高,但各组 2个
腐植酸水平间大多没有显著差异,并均显著低于对
应的 !"#处理。说明腐植酸的施用虽也能在一定程
度上减轻重金属对 !’(酶活性的抑制,但减轻程度
较低,不足以缓解小白菜根部的过氧化损伤。
图 ! 硅酸盐和腐植酸水平对小白菜 "#$酶活性的影响
%&’(! )**+,-. /* .&0&,1-+. 123 456&, 1,&3 0+7+0. /2 "#$ 1,-&7&-8 /* !"#$$%&# ’(%)*)$%$
9 结论
#)施用硅酸盐对 -.3/0污染的抑制效果优于腐
植酸。硅酸盐施用浓度以 !"#(质量分数为 #4$ 5 6 75)
的效果较好,既能保证受 -.3/0污染土壤的小白菜
正常生长;又能较好地缓解由污染物诱导的过氧化
胁迫对根部细胞的毒害,有效降低小白菜地上部 -.
和 /0的累积量,因而施用效果较理想。
+)/’(不是起缓解氧化毒害过程的主要酶类;
而 !’(活性的提高在缓解氧化胁迫中起到关键作
用。
2)根尖切片的显微观察显示,-.3/0复合污染可
使小白菜根部组织的氧化溃解损伤严重。硅酸盐的
适量施用可有效缓解重金属引起的过氧化损伤,加
强根部细胞壁和细胞膜将重金属沉淀在皮层细胞
中,减少进入细胞的重金属离子数量,从而减轻重金
属对植物的损伤和降低它的生物有效性。
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