全 文 ：第 !"卷 第 #$期
$ % % &年 #$ 月
林 业 科 学
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马尾松幼苗对模拟酸雨与铝胁迫的
响应及其抗性机制
吴若菁# 庄 捷$ 黄 婧# 陈文萍#
（#2 福建师范大学生命科学学院 福州 7"%#%8；$2 福建商贸学校 福州 7"%%%9）
摘 要： 利用微核技术、核仁银染技术，,:-显色法、电导率仪法、+:,还原法和愈创木酚法，以及发射光谱仪测
定等，对马尾松幼苗对酸雨、铝和酸雨 ;铝的不同胁迫条件的响应及其抗性机制的进行研究。结果表明：#）当 <=
值为 "2> ? 72"或铝浓度为 #%% ? 7 %%% @A·.; #时，随着 <=值的下降或铝浓度的上升，马尾松幼苗的微核率逐渐上
升。不同胁迫对马尾松微核率的影响程度为酸雨 ; 铝 B 铝 B 酸雨。$）在 <=值为 "2> ? $2" 或铝浓度为 #%% ?
7 %%% @A·.; #时，随着 <=值的下降或铝浓度的上升，马尾松核仁平均数逐渐下降。不同胁迫对马尾松微核率的影
响程度为铝 B酸雨 ;铝 B酸雨。7）随着胁迫条件的加剧，马尾松幼苗体内的 C3-含量和叶片质膜伤害度不断上
升，与此同时也激发其体内抗氧化酶 ’D3活性和 ED3的含量逐渐上升，但是当胁迫状况超过马尾松的自身耐受程
度时，’D3活性和 ED3含量反而开始下降。!）在酸雨 ;铝的交互胁迫下，马尾松在 <=值 "2> ? 72"之间具有较强的
铝蓄积能力和耐铝性。"）马尾松的抗铝机制：通过提高 ’D3和 ED3的合成，来降低铝的毒害与损伤；通过产生一
些物质与铝相结合形成活性较低的难溶性化合铝，使其活性和移动性降低，蓄积在根茎部，以降低其毒害作用。
关键词： 马尾松；模拟酸雨；铝胁迫；遗传损伤；生理生化响应；抗性机制
中图分类号：’9&#；F&!" 文献标识码：- 文章编号：#%%# ; 9!88（$%%&）#$ ; %%$$ ; %8
收稿日期：$%%8 ; ## ; %9。
基金项目：福建省自然科学基金项目（$%%8G%%>"）。
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酸雨的加剧促使污染废弃物和尾矿中含有的大
量重金属活化强度加大，进一步加重了重金属的污
染程度，导致土地抛荒，山林衰退（张健等，#&&&）。
因此，研究重金属对木本植物的影响和筛选抗性较
强的木本植物，通过种植木本植物既达到绿化荒山、
保水固土和吸收、富集山地土壤中的重金属，修复山
地土壤的目的很重要。马尾松（!"#$% &’%%(#"’#’）对
土壤中的重金属具有一定的吸收、富集作用（方晰
等，!""#）。目前，酸雨与铝的复合污染对马尾松的
影响的报道主要集中于生长和形态特征分析方面
（柳若安等，$%%&；杜晓明，$%%#）。有关铝胁迫对草
本植物生理生化特性的影响，国内已有许多报道（彭
艳等，!""’；刘鹏等，!""&；刘尼歌等，!""(），但是马
尾松对酸雨与铝的复合污染的遗传变异、生理生化
变化和抗性机理，还尚未见到报道。本文拟开展这
方面的研究，为指导马尾松在的污染矿区的荒山造
林和进一步开展马尾松的抗性选择育种提供试验
依据。
$ 材料与方法
!"! 试验材料
$)$)$ 马尾松苗木的培养 马尾松种子由福建省
林业厅种苗站提供。氯化铝采用国产分析纯。选择
饱满、大小均匀的马尾松种子浸种 !# *，播种于湿沙
中（沙子先用 +,-./溶液浸泡 $周，用流水冲洗干
净，再用去离子水漂洗后，烘干备用）!# 0恒温培
养，每隔 + 天浇 $ 次 -123/245 营养液（连兆煌，
!""!），中间酌情补充水分。将萌发的种子和幼苗按
照试验的不同要求分别进行胁迫处理。所有试验的
每个处理重复 +次，对照均采用去离子水处理。
!"# 胁迫处理液的配制 $）酸雨母液配制：酸雨
与铝复合处理液根据下列福州市 $%%%—!""! 年天
然降水中阴阳离子浓度 # 年均值，配置酸雨母液
（表 $）。
表 ! 模拟酸雨母液的成分
$%&’ ! ()*+,%-)./ %0)1 2%)/ *.-342 ,)5+.2 )/6241)4/-
离子
614 78
! 9
# :89+ ./ 9 ;9 .2! < =3! < :-<+ >< :2< -<
浓度 .14?@4A
BC2BD14E
（FG1/·H9 $）
&()!" +&)#" !#)I" ’)!I &%)!" #)$! &&)! ’)%% ’)!’ !)I!
参照我国已出现的最大降雨酸度（J- !)$）以及
福建厦门最大降水酸度（J- +)"#），按闽南天然酸雨
中硫酸根与硝酸根离子含量的摩尔比 78! 9# K :89+ L
&K $，用 -6%%$"# 型酸度计测定 J- 值，配制 J- 为
&)’，#)&，+)&，!)&的模拟酸雨。
!）用 J-值为 &)’的去离子水配制浓度为 $""，
$ """，! """，+ """ G3·H9 $的单一氯化铝溶液。
+）用 J-值分别为 &)’，#)&，+)&，!)& 的模拟酸
雨配制成$ """ G3·H9 $的酸雨 9铝复合处理液。
!"# 试验方法
$)!)$ 胁迫处理下马尾松幼苗根尖细胞的微核和核
仁变化 待马尾松种子幼根长至约 ")& M ")I ?G时，
进行不同的胁迫处理 !# *，微核率的测定采用（吴若
菁等，!""(）的方法。核仁制片采用（李懋学等，$%%$）
的方法，每个处理随机观察 !""个左右的细胞，+次重
复。所有观察采用 N7$""型 :DO14显微镜。
$)!)! 胁迫条件下马尾松生理生化指标的变化
待苗高 # ?G时挖取长势一致的马尾松幼苗移植于
统一规格的花盆中，用上述不同 J-值的酸雨和去
离子水分别将氯化铝配制成复合处理液，使沙培盆
栽中 P/ 的污染水平分别处于：$""，$ """，! """，
+ """ G3·H9 $，对马尾松幼苗进行胁迫处理。每盆
每隔 !# * 喷洒 $ 次处理液，每隔 + 天浇 $ 次
-123/245营养液，处理 (天后，取样测定各项生理生
化指标，每处理测定 +次。
=QP含量的测定采用硫代巴比妥酸（RSP）显色
法（王晶英等，!""+）；质膜透性的测定采用电导率
仪法，伤害度 L（处理电导率 9空白电导率）E（煮沸
电导率 9空白电导率）（李合生等，!""$）；78Q活性
的测定采用氮蓝四唑（:SR）还原法（李合生等，
!""$）；T8Q 含量的测定采用愈创木酚法（张志良
等。!""+）。
$)!)+ 胁迫条件下马尾松体内铝含量与化学态分
析 用 J- &)’的去离子水配制浓度为$ """ G3·H9 $
的单一氯化铝溶液和用 J-值分别为 &)’，#)&，+)&，
!)&的模拟酸雨配制成$ """ G3·H9 $的酸雨 9 铝复
合处理液对苗高 # ?G的马尾松幼苗进行处理，每 ’
天喷洒 !& G/处理液，每隔 +天浇 $次 -123/245营养
液，培养 $个月后，收获植株并进行分析。
对马尾松根和叶内的铝采用逐步提取法，提取
剂 及 提 取 顺 序 为： :2./（$ G1/·H9 $），:-#P?
（$ G1/·H9 $，J-#)I）。分别称取 ! 3 根或叶新鲜样
品，剪成 $ GG碎段，置于烧杯中，加入 +()& G/提取
剂，在 +" 0恒温箱中放置过夜（$( M $I *），次日回
收提取液，再加入同样体积该提取液，浸取 ! *后回
收，重复 !次，即在 !# *内提取 #次。集 #次提取液
于烧杯中，将提取液经蒸发将近干后，用硝酸 9高氯
酸（# K $）加热消化至溶液透明清亮，放置过夜后加
热，直至烧杯中溶液将近干。冷却至室温，用去离子
水定容至 &" G/。将上次提取残渣用下一提取剂按
以上方法继续提取，并最终定容至 &" G/。用
1JBDG2#+""QU型全谱直读等离子体发射光谱仪测定
溶液中铝含量，工作条件如表 !。
+!第 $!期 吴若菁等：马尾松幼苗对模拟酸雨与铝胁迫的响应及其抗性机制
表 ! 发射光谱仪的工作条件设置
"#$% ! &#’()* +,-)./01/#,* 20/34(1 )0(54.40( -+.#$64+*7-(.+
元素
!"#$#%&
分析谱线
’%(")*+* *,#-&.("
"+%#/%$
等离子体气流量
0"(*$( (+.
-1..#%& 21(%&+&)/
（3·$+%4 5）
辅助气流量
’16+"+(.) (+.
-1..#%& 21(%&+&)/
（3·$+%4 5）
雾化气流量
’&7$+8(&+7% (+.
-1..#%& 21(%&+&)/
（3·$+%4 5）
读数时间
9#(:+%;
&+$#/*
延迟时间
<#"()
&+$#/*
光源稳定延迟
0=7&7*71.# *&(>"#
:#"()/*
’" ?@ABC 5D EBC EBF C G 5E HE 5D
5BCBH 数据处理与分析
采用 !IJ!3 和 K0KK5?BE 软件对微核率、核仁
数、铝不同化学态含量等的平均值与对照之间进行
! 检验，并对试验所取得的所有数据采用平均值
L K<值绘图。
C 结果与分析
!89 胁迫条件下马尾松幼苗根尖细胞的微核率
变化
当环境因素对生物的遗传物质具有遗传毒性
时，会导致遗传损伤，产生微核。微核率可作为评价
各种物质遗传毒性的标准（王映雪，CEEE）。在酸雨、
铝或者酸雨 4铝的不同胁迫处理下，马尾松幼苗根
尖细胞均会呈现出遗传损伤现象，产生染色体断裂
（图 5），后期桥（图 C）和落后染色体（图 ?），进而染色
体断片和落后染色体形成细胞微核（H）。
图 5 染色体断片（!AEE）
M+;N5 J=.7$7*7$# O.(;$#%&（!AEE）
图 C 后期桥（!AEE）
M+;NC J=.7$(&+: >.+:;#（!AEE）
图 ? 落后染色体（!AEE）
M+;N? 3(; -=.7$7*7$#（!AEE）
图 H 微核（!AEE）
M+;NH P+-.7%1-"#1*（!AEE）
在单一酸雨胁迫下，虽然随着 ,Q值的下降，马
尾松幼苗根尖细胞的微核率呈现出逐渐增大的趋
势，在 ,Q值为 DBA 时，! 检验的结果表明马尾松的
微核率与对照相比没有达到显著差异水平，而在
,QHBD G ?BD范围内，马尾松的微核率变化达到显著
或极显著差异水平（图 D）。
图 D 酸雨、酸雨 4铝对细胞微核率的影响
M+;ND R%O"1#%-# 7O (-+: .(+% (%: (-+:S("1$+%1$
7% -#"" $+-.7%1-"#1* .(&#
!表示差异显著 K+;%+O+-(%& :+OO#.#%-#，
!!表示差异极显著 T.#(& *+;%+O+-(%& :+OO#.#%-#
下同 U=# *($# >#"7VN
图 A 铝对细胞微核率的影响
M+;NA R%O"1#%-# 7O ("1$+%1$ 7% -#"" $+-.7%1-"#1* .(&#
在单一铝或者酸雨 4 铝交互胁迫下，随着 ,Q
的下降或铝浓度的上升，细胞的微核率急剧上升（图
D，A），与对照进行 ! 检验的结果表明不同处理均达
到显著或极显著差异水平。但是，在酸雨 4铝处理
下，当 ,Q W ?BD时，微核率从最高值开始逐渐下降。
单一的铝处理，则在铝浓度大于? EEE $;·34 5时，微
核率从最高值开始下降。表明当胁迫条件超过马尾
松幼苗的最大耐受力时，由于遗传物质的严重损伤，
进而抑制马尾松细胞的正常分裂，结果出现微核率
下降的趋势，这在其苗高和根系生长抑制指数试验
中也反映出这种趋势。在5 EEE $;·34 5的铝浓度的
胁迫下，马尾松微核率为 AB5X，而当 ,Q?BD Y
5 EEE $;·34 5铝浓度时，产生的微核率为 H?B@X，后
HC 林 业 科 学 HD卷
者是前者的 !"#倍，甚至还高于$ %%% &’·() *铝浓度
导致的微核率 $+",-。这些现象表明酸雨的存在
会加重铝对马尾松幼苗的染色体损伤。
!"! 胁迫条件下马尾松幼苗根尖细胞的 #$%&’()
变化
核仁的主要功能是参与 ./01 的合成、加工和
核糖体亚基的装配与运送到细胞质。在 02/区，有
转录活性或转录后其上仍残留与 ./01相联系的蛋
白质的核仁才能被硝酸银染色。所以 1’302/4 数
量的减少，反映了有转录活性的 ./01 数量下降。
马尾松幼苗根尖正常细胞的 1’302/4平均数为 !，
而且 1’302/4比较大（图 !）。在酸雨、铝或者酸雨
)铝的不同胁迫处理下，其细胞 1’302/4数目会逐
渐减少（图 +），从图 *% 5 **可以看出，酸雨虽然会导
致马尾松幼苗根尖细胞 1’302/4数目下降，但是与
对照相比 ! 检验的结果均未达到显著差异水平。酸
雨 )铝的交互胁迫作用在 678"9时，对 1’302/4数
目的影响不显著，但是，当 67 : 8"9 时，随着 67的
逐渐下降，对 1’302/4数目的影响逐渐加大，! 检验
的结果表现出显著或极显著差异。单一的铝处理对
1’302/4的影响经 ! 检验均达到显著或极显著差异
水平。当铝浓度为$ %%% &’·() *时，1’302/4数目下
降到最低，但是当铝浓度为 8 %%% &’·() * 时，1’3
02/4数目却又出现上升趋势，不过此时 1’302/4变
小（图 ;），表明对细胞伤害严重，部分的核仁转录活
性下降，大核仁破碎成小核仁，导致数目不降
反增。
图 ! 正常细胞核仁（!9%%）
<=’>! 0?@A.?B CDBB
EACBDFBA4（!9%%）
图 + 细胞核仁减少（!9%%）
<=’>+ GDBB EACBDFBA4
HDC.D?4D（!9%%）
图 ; 细胞核仁变小（!9%%）
<=’>; GDBB EACBDFBA4 BD44DE=E’（!9%%）
图 *% 酸雨、酸雨 )铝对核仁的影响
<=’>*% IEJBADECD FJ ? C=H .?=E ?EH
?C=H3?BA&=EA& FE EACBDFBA4
图 ** 铝对核仁的影响
<=’>** IEJBADECD FJ ?BA&=EA& FE EACBDFBA4
!"* 胁迫条件下马尾松生理生化指标的变化
#"$"* KL1含量的变化 KL1是脂膜过氧化产物
之一，反映了脂质过氧化强度和膜系统伤害程度（李
合生等，#%%*）。不同的胁迫条件下，马尾松幼苗的
KL1含量变化见图 *#，可以看出随着铝浓度的增
加，马尾松幼苗体内 KL1的积累量不断增多。在酸
雨 )铝的胁迫下，随着 67值的下降，KL1含量逐渐
增加，表明马尾松的膜系统伤害在逐渐加重。
#"$"# 质膜透性的变化 电导率的变化反映了胁
迫因子对植物细胞质膜伤害的情况，当细胞质膜受
到破坏，膜透性加大，选择通透性丧失，会导致细胞
内电解质渗漏。从图 *$ 可以看出：随着铝浓度的
增加，质膜伤害度逐渐缓慢加大，当铝浓度
M # %%% &’·() *时，随着铝浓度的增加，对膜伤害度
急剧加大。
在酸雨 )铝的交互作用下，随着 67的降低，铝
浓度的上升对马尾松叶片质膜伤害度明显增强。尤
其是当 67为 #"8，铝浓度为 *%% 5 * %%% &’·() *时，
叶片质膜伤害度表现出急剧上升状态，而当铝浓度
在* %%% 5 $ %%% &’·() *时，叶片质膜的伤害度变化
8#第 *#期 吴若菁等：马尾松幼苗对模拟酸雨与铝胁迫的响应及其抗性机制
图 !" 不同胁迫处理对马尾松 #$%含量的影响
&’()!" *++,-. /+ 0’++,1,2. 3.1,33 /2 #$% -/2.,2.
—!—45678 " 45976 # 45:76 $ 45"76
下同 ;<, 3=>, ?,@/A
图 !: 不同胁迫处理对马尾松细胞电解质渗漏的影响
&’()!: *++,-. /+ 0’++,1,2. 3.1,33 /2 ,@,-.1/@B., @,=C=(,
反而趋向稳定，变化范围仅为 D7D! E D7D""，其原因
可能是当酸雨 F铝交互作用对细胞质膜的伤害达到
一定程度时，导致质膜的选择性通透屏障被严重破
坏，膜体系崩溃，反而出现电导率趋向稳定。说明强
酸加重了铝对质膜系统的伤害。
"7:7: GH$和 IH$的变化 GH$和 IH$是植物体
内重要的抗氧化酶，在保护植物体免受活性氧伤害，
维持活性氧代谢平衡上处于重要的地位。对胁迫状
态下马尾松幼苗的 GH$和 IH$活性的测定结果如
图 !9，!6，从图中可以看出随着铝浓度的升高，马尾
松幼苗的 GH$活性和 IH$含量逐渐升高，当铝浓度
到达" DDD >(·JF !时，GH$活性到达最高。但是，当
铝浓度超过" DDD >(·JF !时，GH$活性急剧下降。
此外，随着 45 的降低，GH$ 活性呈现下降趋
势，但是 45 976与 45 678 的 GH$活性变化趋势比
较一致。45:76与 45"76的 GH$活性影响的变化趋
势较相似。比较前者与后者的变化趋势，后者具有
较大的下降变化，表明在强酸状态下，马尾松的 GH$
受到抑制，自我防护能力下降。
45对 IH$活性的影响也呈现出 :76%45和 45
K :76 "种不同的变化趋势，在前者的变化趋势中，
图 !9 不同胁迫处理对马尾松 GH$活性的影响
&’()!9 *++,-. /+ 0’++,1,2. 3.1,33 /2 >=33/2 4’2, GH$ -/2.,2.
图 !6 不同胁迫处理对马尾松 IH$含量的影响
&’()!6 *++,-. /+ 0’++,1,2. 3.1,33 /2 >=33/2 4’2, IH$ -/2.,2.
铝浓度到达! DDD >(·JF !时，IH$活性达到最高，而
后随着铝浓度的加大 IH$活性开始急剧下降。在
后者的变化趋势中，铝浓度到达" DDD >(·JF !时，
IH$活性才开始下降。其原因可能是强酸加重铝对
IH$合成功能的抑制和破坏，当这种抑制和破坏超
过了马尾松的耐受力，就会使得 IH$ 活性不升
反降。
!"# 胁迫条件下马尾松体内铝含量与化学态分析
"797! 单一铝胁迫下马尾松体内铝含量与化学态
分析 胁迫状态下马尾松体内铝的含量和化学态对
于研究马尾松对铝的抗性机制具有较大的意义。对
马尾松幼苗不同部位的铝含量与化学态研究的结果
见图 !8，可以看出：在铝胁迫下，马尾松幼苗的叶与
根茎的各种不同化学态的铝大量增加，与对照相比
! 检验结果均达到极显著水平。其中根茎铝的醋酸
氨提取态（&L59%-）和氯化钠提取态（&L=M@）含量略
高于叶片，但是残余态铝（&N）在根茎中的含量大大
高于叶中。此外，根茎中游离态的铝占总铝的
9"7OP，叶片中游离态的铝占总铝的 9Q7OP，两者差
别不是很大。这些现象表明游离态的铝在马尾松体
内易于转移，不同部位差别不大，而非游离态的铝移
动受限，所以在根茎部蓄积量远大于叶片的蓄积量。
"797" 不同酸雨与铝交互胁迫作用对马尾松幼苗
8" 林 业 科 学 96卷
图 !" 铝对叶与根茎不同化学态铝含量的影响
#$%&!" ’()*+,(-, .) /*+0$(+0 .( *,/) /(1 2..343.-5 .)
1$)),2,(3 -6,0$4327 )2.0 /*+0$(+0 -.(3,(3
体内总铝含量的影响 不同酸雨与铝交互胁迫作用
对马尾松幼苗体内总铝含量的影响结果根茎中铝蓄
积量远高于叶中铝蓄积量（图 !8）。与对照相比 !
检验结果为：不同 9:值的酸雨对铝在马尾松体内
的蓄积影响均达到极显著水平。在 9:值 ;<" = ><;
的范围内，随着 9:值的下降，马尾松体内铝的蓄积
量不断上升，当 9:值达到 ><;时，叶与根茎中铝蓄
积量达到最高值，表明酸雨会促进铝对马尾松的胁
迫作用，从而加剧铝在马尾松体内的蓄积。但是当
9:? ><;时，则出现随着 9:值的下降，铝的蓄积量
下降的趋势。其原因可能是强酸引起细胞壁与膜系
统的严重破坏，出现细胞电解质大量外渗。因此，反
而出现马尾松幼苗体内铝含量下降的趋势。
图 !8 酸雨 @铝对松叶与根茎不同化学态铝含量的影响
#$%&!8 ’()*+,(-, .) /-$1A/*+0$(+0 .( *,/) /(1 2..343.-5
> 讨论
!"# 不同胁迫条件对马尾松幼苗根尖细胞的损伤
机理
本研究结果表明：在马尾松的耐受范围内，随
着胁迫的加重，马尾松幼苗体内的游离态铝含量急
剧上升，由于游离态铝在马尾松体内可以自由转移，
所以表现出根茎与叶片的游离态铝总含量差异不
大。酸雨与铝毒害的结果使得马尾松根尖呈现细胞
微核率上升，核仁平均数下降，BCD含量上升，叶片
细胞伤害度上升的现象，说明不同的胁迫条件对马
尾松造成了不同方面的损伤，其对马尾松的损伤程
度为：酸雨 @铝 E单一铝 E单一酸雨。
酸雨、铝对马尾松的遗传损伤机理：本试验的
结果表明马尾松微核来源于染色体断片和落后染色
体。酸雨 @铝胁迫对马尾松细胞的遗传损伤和生理
生化指标影响比单一铝或单一酸雨胁迫的影响大，
是因为酸雨破坏了马尾松细胞形态结构，使酸性物
质通过扩散进入细胞，进而溶解破坏膜系统等，也使
得 D*> F更容易进入细胞内。由于 D*> F 有较强的电
荷可以诱导植物体内产生大量的·GH，:HIH，·I:等
活性氧自由基（J+. "! #$ &，HGGK；L/(% "! #$ &，HGG;），
这些活性自由基会对糖残基进行攻击，引起 CMD的
碎裂、碱基丢失和有末端糖残基片段的链断裂，导致
产生染色体断片，丢失末端的染色体由于失去端粒
的保护，很容易出现断端重接，形成双着丝粒染色
体，在后期出现后期桥现象。此外，D*> F会抑制植物
对 B%H F和 N/H F 的吸收（B/24-6(,2，!OO;），而 N/B只
有与 N/H F结合形成复合物才具有生物活性。铝胁
迫造成细胞内缺 N/H F，则会抑制 N/B活化的 PCQ和
N/H F AB%H F ADRP/4,（徐友涵，!OS"）。由此必然影响和
破坏 N/AN/B 的生理活动和调节作用。B,/(4 等
（!OSG）在以免疫荧光法研究分裂细胞内 N/B 的分
布时，观察到 N/AN/B参与了细胞分裂中纺锤丝微管
蛋白的组装和去组装过程，以及调控染色体的运动。
N/B不能激活，纺锤丝微管蛋白的组装和拆卸必然
受阻，因此，导致产生落后染色体和影响细胞周期。
此外，酸雨和铝对马尾松的遗传损伤，还表现为干扰
CMD的复制与转录，导致细胞的 D%AMIT4数目发生
下降趋势。而且当这种损伤超过马尾松的耐受极限
时，会使得 D%AMIT4破碎为小核仁，D%AMIT4数目出
现不降反升趋势，但是观察到的 D%AMIT4变小。与
此同时，细胞周期延长，细胞分裂速率下降，进而出
现微核率达到最高时，随着胁迫的进一步加重，微核
率不升反降的现象。
本试验结果表明：在酸雨、铝的胁迫下，会导致
马尾松膜系统受损时，表现出 BCD含量上升，细胞
内的电解质外渗增加，叶片细胞的电导率增大，伤害
度上升的趋势。其原因是细胞壁带负电荷，外源阳
离子能通过离子交换的形式结合到细胞壁上，细胞
壁阳离子交换能力（NQN）越强，D*> F 结合到壁上越
8H第 !H期 吴若菁等：马尾松幼苗对模拟酸雨与铝胁迫的响应及其抗性机制
多，毒害就会越大（!"#$%&’#’，()))）。另外，果胶是
初生细胞壁的主要成分，也是 *+, -结合到细胞壁的
主要位点（./++"#$ !" #$ 0，()))）。此外，在 *+, - 胁迫
下，会使马尾松体内产生大量活性氧自由基，这些活
性氧自由基会启动细胞的膜脂过氧化作用，使马尾
松细胞膜系统受到伤害。而丙二醛（!1*）是细胞膜
脂过氧化的产物，所以会产生上述现象。
在酸雨 2铝的交互胁迫下，酸雨会促使土壤中
不同化学态铝向高活性形态转化，随酸雨酸性的加
强，活性铝的形态产生 *+（34）( -!*+（34）!*+, -
的递变规律，使得 *+, - 含量速增，所以酸雨 2 铝的
交互胁迫会加重铝对植物的毒害作用。本实验直接
采用了模拟酸雨 2 *+, - 的交互胁迫处理，虽然不存
在铝离子的上述转变过程，但仍然表现出马尾松遗
传损伤指标、细胞壁与膜系统损伤指标的变化呈现：
酸雨 2 铝交互胁迫 5 单一铝胁迫 5 单一酸雨的现
象。其原因可能是酸雨对细胞壁的酸解，破坏了细
胞物质交换的通道屏障，并加重细胞壁带负电荷的
状态，结果使得在酸雨 2 *+, -的交互胁迫下，毒害作
用和细胞的各种损伤现象比单一的酸雨或单一
*+, -胁迫更加严重。
!"# 马尾松对不同胁迫条件的抗性机制
在胁迫条件导致马尾松细胞各种损伤的同时也
激发了马尾松不同抗性机制，以便进行自我保护。
其机制之一：表现出在马尾松的耐受极限范围内，
随着胁迫的加重，马尾松体内·3( 等自由基水平的
升高导致 6’78 蛋白的构型改变，并转而激活 %&’6
基因的转录。6’76蛋白则促进超氧化物歧化酶基因
（%&("）的表达，使得马尾松体内超氧化物歧化酶
（631）活性增大，用以清除体内过多的·3( 自由基，
其作用机理是将·3(2歧化为 4(3(，从而抑制膜脂过
氧化产物丙二醛的积累，保持和修复细胞膜。而过
氧化物酶（931）则可把 631 等产生的 4(3( 变成
4(3，使活性氧维持在较低水平上。因此，随着胁迫
的加重，931含量也相应增加。但是，当马尾松体中
的·3(，4(3( 等活性氧自由基水平的增加超过了马
尾松的耐受极限，则会导致组织细胞多种功能膜及
酶系统破坏，进而出现 631活性和 931的含量增加
到极限时开始下降的现象。机制之二：在铝胁迫下
马尾松幼苗的根茎部和叶片内，:8 5 :;4<*= 5 :;">+，以
非游离态铝的含量占优势，而且随着铝胁迫的加重，
非游离态铝含量也急剧上升。表明马尾松体内会产
生一些物质与铝相结合形成活性较低的难溶性化合
铝。这样可减少游离铝的含量，使其有效性和移动
性降低，从而降低其对马尾松的伤害。另外，马尾松
根茎铝的蓄积量大于叶片，也表明有一部分铝是以
难溶的形态存在，所以它不容易由根部向地上部分
迁移，导致根茎部蓄积大量铝元素，在一定程度上降
低了对马尾松叶绿体、线粒体和核膜等重要细胞器
的损伤。
在酸雨 2铝的交互胁迫下，随着酸度的加强，马
尾松体内的铝蓄积量急剧上升，在 ?4为 ,@A时，马
尾松 根 茎 的 铝 蓄 积 量 达 到 最 高 极 限 为
B ,CD@B &E·FE2 B，但是当 ?4降到 (@A 时，马尾松体
内的铝蓄积量反而出现下降现象，说明马尾松在
?4A@C G ,@A之间具有较强的铝蓄积能力和耐铝性，
然而，?4 值低于 ,@A 对马尾松将会产生严重的
伤害。
< 结论
B）当 ?4 值为 A@C G ,@A 或铝浓度为 B)) G
, ))) &E·H2 B时，随着 ?4 值的下降或铝浓度的上
升，马尾松幼苗的微核率逐渐上升，表明其染色体损
伤在不断加重。当 ?4 值和铝浓度超过上述范围
时，马尾松微核率不升反降，表明损伤已经进一步影
响到细胞的分裂速度。不同胁迫对马尾松微核率的
影响程度为酸雨 2铝 5铝 5酸雨。
(）在 ?4 值为 A@C G (@A 或铝浓度为 B)) G
, ))) &E·H2 B时，随着 ?4 值的下降或铝浓度的上
升，马尾松核仁平均数逐渐下降。表明核仁转录活
性下降。不同胁迫对马尾松微核率的影响程度为铝
5酸雨 2铝 5酸雨。
,）当铝浓度为 B)) G , ))) &E·H2 B或 ?4 值为
A@C G (@A时，随着铝浓度的逐渐加大或 ?4值的不
断下降，马尾松幼苗体内的 !1*含量和叶片质膜伤
害度不断上升，与此同时也激发其体内抗氧化酶
631活性和 931含量逐渐上升，但是当胁迫状况超
过马尾松的自身耐受程度时，631活性和 931含量
反而开始下降。
<）在酸雨 2 铝的交互胁迫下，马尾松在 ?4值
A@C G ,@A之间具有较强的铝蓄积能力和耐铝性。低
于 ,@A的 ?4值对马尾松将会产生严重的伤害。
A）马尾松的抗铝机制：通过提高 631 和 931
的合成，来降低铝的毒害与损伤；通过产生一些物
质与铝相结合形成活性较低的难溶性化合铝，使其
活性和移动性降低，蓄积在根茎部，以降低其毒害作
用。
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（责任编辑 王艳娜）
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