全 文 ：植物科学学报　 ２０１５ꎬ ３３(２): ２１８~２２５
Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
　 　 ＤＯＩ:１０􀆰 １１９１３ / ＰＳＪ􀆰 ２０９５－０８３７􀆰 ２０１５􀆰 ２０２１８
铜胁迫对穿心莲幼苗生长及生理特性的影响
潘雪峰ꎬ 李 明∗ꎬ 赵 盼ꎬ 唐 堃ꎬ 董 闪ꎬ 赵 冬
(广东药学院中药学院ꎬ 广州 ５１０００６)
摘　 要: 通过对盆栽穿心莲(Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｉｓ ｐａｎｉｃｕｌａｔａ)幼苗浇灌 ＣｕＳＯ４溶液实验ꎬ 研究外施 Ｃｕ２
＋对穿心莲幼苗
的生理特性和药效成分含量的影响ꎮ 结果显示ꎬ 外施 Ｃｕ２＋对穿心莲幼苗的生长、 生理生化指标和穿心莲内酯、
脱水穿心莲内酯的含量均有显著影响ꎮ 当 ＣｕＳＯ４溶液浓度超过 ６􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ时ꎬ Ｃｕ２
＋能显著抑制穿心莲幼苗株
高、 叶长、 叶宽的增长ꎬ 且随胁迫时间的延长和 Ｃｕ２＋浓度的增大抑制作用增强ꎻ 穿心莲叶片中超氧化物歧化酶
(ＳＯＤ)活性和丙二醛(ＭＤＡ)含量均随 Ｃｕ２＋浓度增大和胁迫时间的延长而升高ꎬ 当 ＣｕＳＯ４溶液浓度达到
１２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ且胁迫 ２０ ｄ和 ３０ ｄ时ꎬ 叶片中 ＳＯＤ活性达到对照组的 １６８􀆰３％和 １７１􀆰１８％ꎻ 过氧化物酶(ＰＯＤ)、
过氧化氢酶(ＣＡＴ)活性则随 Ｃｕ２＋浓度的增大呈先升高后下降的趋势ꎻ 当外施 ＣｕＳＯ４溶液浓度大于 １􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ
时ꎬ 与对照相比ꎬ 穿心莲药效成分穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯的含量均显著降低(Ｐ < ０􀆰 ０５)ꎮ 研究结果表明ꎬ
外施 ＣｕＳＯ４溶液浓度高于 ６􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ时ꎬ 能显著影响穿心莲幼苗的生理特性和有效成分含量ꎬ 从而降低穿心
莲药材的产量和质量ꎮ
关键词: 穿心莲ꎻ Ｃｕ２＋浓度ꎻ 保护酶ꎻ 穿心莲内酯ꎻ 脱水穿心莲内酯
中图分类号: Ｑ９４５􀆰７８　 　 　 　 　 文献标识码: Ａ　 　 　 　 　 文章编号: ２０９５￣０８３７(２０１５)０２￣０２１８￣０８
　 　 　 收稿日期: ２０１４￣０３￣２５ꎬ 退修日期: ２０１４￣０４￣１０ꎮ
　 基金项目: 广东省科技计划项目(２０１１Ｂ０３１７０００６７)ꎻ 广东药学院中药学重点学科专项基金ꎮ
　 作者简介: 潘雪峰(１９８８－)ꎬ 男ꎬ 硕士研究生ꎬ 研究方向为中药资源与质量控制(Ｅ￣ｍａｉｌ: ７４１７６２９３６＠ｑｑ􀆰 ｃｏｍ)ꎮ
　 ∗通讯作者(Ａｕｔｈｏｒ ｆｏｒ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ􀆰 Ｅ￣ｍａｉｌ: １９８６４０４４１５＠ｑｑ􀆰 ｃｏｍ)ꎮ
Ｃｏｐｐｅｘ Ｓｔｒｅｓｓ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｉｓ ｐａｎｉｃｕｌａｔａ Ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ
ＰＡＮ Ｘｕｅ￣Ｆｅｎｇꎬ ＬＩ Ｍｉｎｇ∗ꎬ ＺＨＡＯ Ｐａｎꎬ ＴＡＮＧ Ｋｕｎꎬ ＤＯＮＧ Ｓｈａｎꎬ ＺＨＡＯ Ｄｏｎｇ
(Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅꎬ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｃｏｐｐｅｒ ｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈꎬ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｅｆｆｉｃａｃｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｉｓ ｐａｎｉｃｕｌａｔａ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ
ｕｓｉｎｇ ａ ｐｏｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ. Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｃｏｐｐｅｒ ｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ
ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈꎬ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓꎬ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｏｌｉｄｅ ａｎｄ
ｄｅｈｙｄｒｏａｎｄｒｏｇｒａｐｈｏｌｉｄｅ ｉｎ Ａ. ｐａｎｉｃｕｌａｔａ. Ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｗａｓ ｍａｒｋｅｄｌｙ ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ￣ｂａｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ６􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ
ｂｅｃａｍｅ ｓｔｒｏｎｇｅｒ ｗｉｔｈ ｂｏｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｃｏｐｐｅｒ ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ. Ｂｏｔｈ ＳＯＤ
ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ＭＤＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｓｔｒｅｓｓ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｃｏｐｐｅｒ ｉｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ. Ｔｈｅ ＳＯＤ
ａｃｔｉｖｉｔｙ ｒｅａｃｈｅｄ １６８􀆰 ３％ ａｎｄ １７１􀆰１８％ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬ ｗｈｅｎ ｔｈｅ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｐｐｅｒ￣ｂａｔｈ ｒｅａｃｈｅｄ １２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｔｉｍｅ ｗａｓ ２０ ａｎｄ ３０ ｄａｙｓꎬ
ｂｕｔ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆ ＰＯＤ ａｎｄ ＣＡＴ ｓｈｏｗｅｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｒｅｎｄｓ ａｔ ｆｉｒｓｔꎬ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ
ｔｒｅｎｄｓ. Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌꎬ ｔｈｅ ｍｅｄｉｃｉｎａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｏｌｉｄｅ ａｎｄ
ｄｅｈｙｄｒｏａｎｄｒｏｇｒａｐｈｏｌｉｄｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ( Ｐ < ０􀆰 ０５) ａｔ ａ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｃｏｐｐｅｒ￣ｂａｔｈ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ １􀆰２５ ｍｍｏｌ / Ｌ. Ｏｕｒ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ ｃｏｐｐｅｒ￣ｂａｔｈ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ６􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌꎬ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａｎ ｏｂｓｅｒｖａｂｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ
ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ Ａ. ｐａｎｉｃｕｌａｔａꎬ ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ａ
ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｂｏｔｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｉｓ ｐａｎｉｃｕｌａｔａꎻ Ｃｕ２＋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎꎻ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｅｎｚｙｍｅꎻ Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｏ￣
ｌｉｄｅꎻ Ｄｅｈｙｄｒｏａｎｄｒｏｇｒａｐｈｏｌｉｄｅ
　 　 重金属元素铜离子(Ｃｕ２＋)是植物正常生命活
动所必需的微量矿元素ꎬ 也是多种蛋白质和酶的组
成成分ꎬ 广泛参与植物的多种代谢反应[１]ꎬ 但植
物过多吸入 Ｃｕ２＋时会造成严重毒害ꎬ 使植物代谢
紊乱ꎬ 抑制生长[２]ꎮ Ｃｕ２＋浓度过高时会使植物活
性氧(ＲＯＳ)的产生与清除失衡ꎬ 导致活性氧的积
累[３]ꎮ 有研究发现ꎬ ＲＯＳ 既有对植物产生毒性[４]
又可作为信号分子[５]的双重作用ꎬ 它能通过调节
相关抗氧化酶(如超氧化物歧化酶 ＳＯＤ、 过氧化氢
酶 ＣＡＴ、 过氧化物酶 ＰＯＤ 等)的活性来响应氧化
胁迫[６]ꎮ 丙二醛(ＭＤＡ)是植物组织在逆境条件下
遭受氧化胁迫时发生膜脂过氧化的产物ꎬ 能反映细
胞膜脂过氧化程度和植物对逆境条件反应的强
弱[７－９]ꎮ
近年来ꎬ 随着矿产资源的开发利用及各种化
学品、 农药、 化肥等的使用ꎬ 使土壤重金属污染
日趋严重[１０] ꎮ 有关我国中药重金属超标事件的报
道也越来越多ꎬ 严重威胁人类身体健康并影响中
药的国际化进程[１１] ꎮ 临床常用中药穿心莲ꎬ 是爵
床 科 植 物 穿 心 莲 ( Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｉｓ ｐａｎｉｃｕｌａｔａ
(Ｂｕｒｍ􀆰 ｆ.) Ｎｅｅｓ)的干燥地上部分ꎬ 它具有清热
解毒、 凉血消肿等功效ꎬ 其主要药用成分穿心莲
内酯和脱水穿心莲内酯是鉴定穿心莲药材质量优
劣的重要指标[１２] ꎮ 有研究发现ꎬ Ｃｕ２＋胁迫下大
蒜[１３] 、 柳树幼苗[１４] 、 玉米[１５]等植物的生长、 叶
片中 ＰＯＤ、 ＣＡＴ活性和 ＭＤＡ 含量均受到不同程
度的影响ꎬ 但对 Ｃｕ２＋胁迫下药用植物生理特性及
有效成分含量的影响研究较少ꎬ Ｃｕ２＋胁迫对穿心
莲幼苗的影响还未见报道ꎮ 因此ꎬ 本研究以不同
浓度 Ｃｕ２＋对穿心莲幼苗进行胁迫实验ꎬ 通过测定
其株高、 叶长、 叶宽ꎬ 分析其有效成分含量、
ＭＤＡ含量、 ＳＯＤ、 ＰＯＤ 及 ＣＡＴ 活性的变化规
律ꎬ 探讨 Ｃｕ２＋对穿心莲药材品质的影响及作用机
制ꎬ 以期为穿心莲规范种植提供防护措施、 保证
药材品质提供科学依据ꎮ
１　 材料与方法
１􀆰 １　 实验材料
穿心莲(Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｉｓ ｐａｎｉｃｕｌａｔａ (Ｂｕｒｍ􀆰 ｆ􀆰 )
Ｎｅｅｓ)种子于 ２０１４年 ３月播种到广东药学院药圃ꎬ
正常田间管理ꎮ ４０ ｄ 后选取长势一致的幼苗移栽
入盆(盆土基质经测定 Ｃｕ２＋含量为 ２３􀆰 ７ ｍｇ / ｋｇ)ꎬ
每盆 ４株ꎬ 共 ４８ 盆ꎮ 盆苗培养 １０ ｄ 后开始 Ｃｕ２＋
胁迫实验ꎮ
１􀆰 ２　 Ｃｕ２＋胁迫处理
将上述盆栽的穿心莲幼苗分成 ６组(每组 ３２株):
① 对照(不施 ＣｕＳＯ４溶液)ꎻ ②施 １􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ Ｃｕ￣
ＳＯ４溶液ꎻ ③ 施 ３􀆰 ７５ ｍｍｏｌ / Ｌ ＣｕＳＯ４溶液ꎻ ④ 施
６􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ ＣｕＳＯ４溶液ꎻ ⑤ 施 ８􀆰 ７５ ｍｍｏｌ / Ｌ
ＣｕＳＯ４溶液ꎻ ⑥ 施 １２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ ＣｕＳＯ４溶液ꎮ 除
对照组常规管理外ꎬ 其它各组分别于每天上午 １０
时施ＣｕＳＯ４溶液 ５０ ｍＬꎬ 连续施 ４ ｄꎬ共计 ２００ ｍＬꎮ
ＣｕＳＯ４溶液均施入盆苗土壤中ꎬ 其它常规管理与
对照相同ꎮ
以上不同 ＣｕＳＯ４浓度处理组ꎬ 分别在 Ｃｕ２
＋胁
迫 ２０ ｄ、 ３０ ｄ 时取样测定ꎬ 同时取对照组样品
测定ꎮ
１􀆰 ３　 测定指标
生长指标: 各组随机选取 ５ 株穿心莲做上标
记ꎬ 每次采样之前先测定其株高、 第 ３叶位同一叶
片的叶长、 叶宽ꎬ 并分别与 Ｃｕ２＋胁迫处理前的相
应测定值作比较ꎬ 计算其增长率 ( Ｘ)ꎮ 计算公
式为:
Ｘ ＝ Ｂ
－Ａ
Ａ
× １００％ ꎮ
式中ꎬ Ｘ代表株高、 叶长、 叶宽的增长率ꎬ Ａ
代表 Ｃｕ２＋胁迫 ０ ｄ 时的株高、 叶长、 叶宽ꎬ Ｂ 代
表 Ｃｕ２＋胁迫 ２０ ｄ、 ３０ ｄ时的株高、 叶长、 叶宽ꎮ
折干率: 随机选取 ２株穿心莲幼苗ꎬ 除去根系
泥土ꎬ 用分析天平(万分之一)称取穿心莲样品的
鲜重ꎬ 然后于 １０５℃杀青 ０􀆰 ５ ｈꎬ 再于 ５０℃烘干
９１２　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 潘雪峰等: 铜胁迫对穿心莲幼苗生长及生理特性的影响
４８ ｈꎬ 称取干重ꎬ 计算相对折干率ꎮ 每组重复取样
３次ꎬ 每次 ２株ꎮ 穿心莲样品折干率计算公式为:
折干率 ＝ 干重(ｇ)
鲜重(ｇ)
× １００％ ꎮ
生理生化指标: 随机摘取穿心莲幼苗顶部第
３ ~ ５叶位的部分成熟叶片ꎬ 立刻带回实验室测定
生理指标ꎮ 每组重复测定 ３次ꎬ 每次 ２株ꎮ 超氧化
物歧化酶(ＳＯＤ)活性按照邹琦[１６]的方法测定ꎬ 过
氧化物酶(ＰＯＤ)、 过氧化氢酶(ＣＡＴ)活性和丙二
醛(ＭＤＡ)含量均按照张志良等[１７]的方法测定ꎮ
１􀆰 ４　 有效成分含量测定
穿心莲有效成分穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯
的含量ꎬ 采用岛津 ＬＣ￣２０Ａ 高效液相色谱仪(包括
ＳＰＤ￣２０Ａ 紫外检测器、 ＬＣ￣２０ＡＴ 泵、 ＣＴＯ￣１０ＡＳ
柱温箱ꎬ 日本岛津公司)进行测定ꎮ
色谱条件: Ａｇｉｌｅｎｔ ＸＤＢ￣Ｃ１８色谱柱(２５０ ｍｍ ×
４􀆰 ６ ｍｍꎬ ５ μｍ)ꎻ 流动相由甲醇和水组成ꎮ 梯度
洗脱程序为: ０ ~ ２０ ｍｉｎꎬ 甲醇 ６３％ ~ ７０％ꎻ 流速
０􀆰 ７ ｍＬ / ｍｉｎꎻ 进样量 １０ μＬꎻ 检测波长为 ２２５ ｎｍ
和 ２５４ ｎｍꎻ 柱温 ２５℃ꎮ 理论塔板数按穿心莲内酯
计不低于 ４５００ꎬ 分离度大于 ２ꎮ
对照品溶液的制备: 精密称取穿心莲内酯对照
品 ２􀆰 ３０ ｍｇꎬ 置于 １０ ｍＬ 容量瓶中ꎬ 加甲醇稀释
成 ２３０ μｇ / ｍＬ 的溶液ꎬ 摇匀ꎻ 精密称取脱水穿心
莲内酯对照品 ３􀆰 ６６ ｍｇꎬ 置于 １００ ｍＬ 容量瓶中ꎬ
加甲醇稀释成 ３６􀆰 ６ μｇ / ｍＬ的溶液ꎬ 摇匀ꎮ 再量取
稀释后的穿心莲内酯对照品溶液 ６ ｍＬ 和脱水穿心
莲内酯对照品溶液 ２ ｍＬꎬ 分别放入 １０ ｍＬ 容量瓶
中ꎬ 加甲醇稀释成含穿心莲内酯 １３８ μｇ / ｍＬ、 含
脱水穿心莲内酯 ７􀆰 ３２ μｇ / ｍＬ的溶液ꎬ 备用ꎮ
供试品溶液的制备: 取穿心莲植株干燥品ꎬ
用粉碎机粉碎后过四号筛ꎬ 精密称取本品粉末
０􀆰 ５ ｇꎬ 置带塞锥形瓶中ꎬ 加入 ４０％甲醇溶液
２５ ｍＬꎬ 称取重量后浸泡 １ ｈꎬ 然后超声处理 (功
率 ２５０ Ｗꎬ 频率 ３３ ｋＨｚ) ３０ ｍｉｎꎬ 放冷后再次称
取重量ꎬ 用 ４０％甲醇补足减少的重量ꎬ 摇匀ꎬ 过
滤ꎮ 精密量取续滤液 １０ ｍＬꎬ 置中性氧化铝柱上
(２００ ~３００目ꎬ ５ ｇꎬ 内径 １􀆰 ５ ｃｍ)ꎬ 用 １５ ｍＬ甲
醇洗脱ꎬ 收集洗脱液ꎬ 置于 ５０ ｍＬ 量瓶中ꎬ 加甲
醇稀释至 ５０ ｍＬꎬ 摇匀ꎮ 进样前取续滤液经
０􀆰 ４５ μｍ微孔滤膜过滤后进行高效液相色谱
(ＨＰＬＣ)分析ꎮ 按以上色谱条件得到对照品和样品
色谱图(图 １)ꎮ
40
30
20
10
0
0
0
5
5
10
10
15
15
20
20
50
40
30
20
10
0
1
1
B：!" Sample
A：#$" Reference substance
2
2
%& Time (min)

(
)
*
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AU
)
１. 穿心莲内酯ꎻ ２. 脱水穿心莲内酯ꎮ
１. Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｏｌｉｄｅꎻ ２. Ｄｅｈｙｄｒｏａｎｄｒｏｇｒａｐｈｏｌｉｄｅ.
图 １　 ２５４ ｎｍ下对照品和样品色谱图
Ｆｉｇ􀆰 １　 Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍ ｏｆ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｂｓｔａｎｃｅ
ａｎｄ ｓａｍｐｌｅ ｕｎｄｅｒ ２５４ ｎｍ
　 　 方法学验证: 穿心莲内酯进样量在 ４１􀆰 ４ ~
２０７ μｇ / ｍＬ时线性关系良好ꎬ 其回归方程为 Ｙ１ ＝
２９９６１Ｘ１－ １７４７９ (Ｒ ２ ＝ １􀆰００００ꎬ ｎ ＝ ６)ꎬ 精密度、
稳定性、 重复性的相对标准偏差 (ＲＳＤ)分别为
０􀆰１６％、 ０􀆰１９％、 ０􀆰 ０６％ꎻ 平均回收率为 １０３􀆰 ５％ꎬ
ＲＳＤ为 １􀆰９８％ꎮ 脱水穿心莲内酯进样量在 ２􀆰１９６ ~
１４􀆰 ６４ μｇ / ｍＬ时线性关系良好ꎬ 其回归方程为 Ｙ２ ＝
２２２５２Ｘ２－ ４９２􀆰 ２３ (Ｒ ２ ＝ １􀆰 ００００ꎬ ｎ ＝ ６)ꎬ 精密
度、 稳定性、 重复性的 ＲＳＤ分别为 ０􀆰 ３３％、 １􀆰 ３８％、
０􀆰 ５５％ꎻ 平均回收率为 ９８􀆰 ２％ꎬ ＲＳＤ为 ２􀆰１４％ꎮ
２　 结果与分析
２􀆰 １　 Ｃｕ２＋胁迫对穿心莲幼苗生长的影响
在 Ｃｕ２＋胁迫处理实验中ꎬ 当外施 ８􀆰 ７５ ｍｍｏｌ / Ｌ
ＣｕＳＯ４溶液 ３ ｄ 时ꎬ 可见部分穿心莲幼苗新叶萎
蔫ꎬ 老叶无明显中毒症状ꎻ 当外施 １２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ
ＣｕＳＯ４溶液 ３ ｄ时ꎬ 部分幼苗新老叶片萎蔫ꎬ 部分
０２２ 植 物 科 学 学 报 第 ３３卷　
老叶甚至脱落ꎬ 有 ２株幼苗死亡ꎮ
与对照组相比ꎬ Ｃｕ２＋胁迫 ２０ ｄ和 ３０ ｄ时幼苗
的株高均有所下降(６􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ 处理除外)ꎬ 株
高增长率均随 Ｃｕ２＋浓度的增大而显著下降(Ｐ <
０􀆰 ０５)(图 ２: Ａ)ꎮ Ｃｕ２＋胁迫 ２０ ｄ时ꎬ 幼苗株高增
长率随 Ｃｕ２＋浓度的增大呈先升高后降低的趋势ꎻ
Ｃｕ２＋胁迫 ３０ ｄ时ꎬ 幼苗株高增长率比对照组显著
降低(Ｐ < ０􀆰 ０５)ꎬ 且随 Ｃｕ２＋浓度的升高呈降低
趋势ꎮ
当外施不同浓度的 ＣｕＳＯ４溶液时ꎬ 穿心莲幼
苗的生长指标均有所下降ꎬ 叶长和叶宽的增长率均
随 Ｃｕ２＋浓度的增加而显著下降(Ｐ < ０􀆰 ０５)ꎮ 与对
照组相比ꎬ 外施低浓度 ＣｕＳＯ４ 溶液 ( １􀆰 ２５ ~
３􀆰 ７５ ｍｍｏｌ / Ｌ)可以促进穿心莲幼苗的生长ꎬ 而高
浓度 ＣｕＳＯ４溶液(６􀆰 ２５ ~ １２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ)则明显抑
制了幼苗生长ꎬ 且 Ｃｕ２＋浓度越高对幼苗的抑制作
用越强ꎬ 高浓度 ＣｕＳＯ４处理(８􀆰 ７５、 １２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ)
使幼苗叶片在后期几乎停止生长(图 ２: Ｂ、 Ｃ)ꎮ
当外施 １􀆰 ２５ ~ １２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ ＣｕＳＯ４ 溶液ꎬ
Ｃｕ２＋胁迫 ２０ ｄ和 ３０ ｄ时穿心莲幼苗的折干率均随
Ｃｕ２＋浓度的增大呈先升高后下降的趋势ꎬ 且高浓度
ＣｕＳＯ４溶液(８􀆰 ７５、 １２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ)处理组幼苗的
折干率显著降低(Ｐ < ０􀆰 ０５)(图 ２: Ｄ)ꎮ 说明低浓
度 Ｃｕ２＋(１􀆰 ２５ ~ ６􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ ＣｕＳＯ４溶液)可促
进穿心莲干物质的累积ꎬ 而高浓度 Ｃｕ２＋胁迫明显
抑制了干物质的累积ꎮ
２􀆰 ２　 Ｃｕ２＋胁迫对穿心莲幼苗生理生化指标的影响
２􀆰 ２􀆰 １　 对 ＳＯＤ活性和 ＭＤＡ含量的影响
测定结果显示ꎬ Ｃｕ２＋胁迫 ２０ ｄ 和 ３０ ｄ 时ꎬ
１２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ ＣｕＳＯ４溶液处理组幼苗叶片的 ＳＯＤ
活性最高ꎬ 分别为对照组的 １６８􀆰 ３７％和 １７１􀆰 １８％
(图 ３: Ａ)ꎻ 同样ꎬ 当 Ｃｕ２＋胁迫 ２０ ｄ 和 ３０ ｄ 时ꎬ
１２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ ＣｕＳＯ４溶液处理组幼苗叶片的 ＭＤＡ
含量也最高ꎬ 分别为对照组的 １４６􀆰 ００％和 １５８􀆰 ６８％
(图 ３: Ｄ)ꎮ 各处理组的 ＳＯＤ 活性和 ＭＤＡ 含量均
随 Ｃｕ２＋胁迫时间的延长而明显提高ꎬ 说明外施 Ｃｕ２＋
0
40
80
120
160
200
240
0 1 25. 3 75. 6 25. 8 75. 12 5.
Cu mmol L
concentration
2+!" ( / )
Cu2+
Treatment 20 d Treatment 30 d
0
0
2
2
4
4
6
6
8
8
10
10
0 1 25. 3 75. 6 25. 8 75. 12 5.
Cu mmol L
concentration
2+!" ( / )
Cu2+
0 1 25. 3 75. 6 25. 8 75. 12 5.
Cu mmol L
concentration
2+!" ( / )
Cu2+
0
5
10
15
20
25
30
0 1 25. 3 75. 6 25. 8 75. 12 5.
Cu mmol L
concentration
2+!" ( / )
Cu2+
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不同小写字母表示处理间在 ０􀆰０５水平差异显著ꎬ 下同ꎮ
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｎｏｒｍａｌ ｌｅｔｔｅｒｓ ｍｅａｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｍｏｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ａｔ ｔｈｅ ０􀆰０５ ｌｅｖｅｌ. Ｓａｍｅ ｂｅｌｏｗ.
图 ２　 Ｃｕ２＋胁迫对穿心莲幼苗株高、 叶长、 叶宽增长率和折干率的影响
Ｆｉｇ􀆰 ２　 Ｃｕ２＋ ｓｔｒｅｓｓ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｐｌａｎｔ ｈｅｉｇｈｔꎬ ｌｅａｆ ｌｅｎｇｔｈꎬ ａｎｄ ｌｅａｆ ｗｉｄｔｈ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅｓ ａｎｄ
ｔｈｅ ｄｒｙｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｉｓ ｐａｎｉｃｕｌａｔａ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ
１２２　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 潘雪峰等: 铜胁迫对穿心莲幼苗生长及生理特性的影响
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C D
图 ３　 Ｃｕ２＋胁迫对穿心莲幼苗叶片 ＳＯＤ、 ＰＯＤ、 ＣＡＴ活性及 ＭＤＡ含量的影响
Ｆｉｇ􀆰 ３　 Ｃｕ２＋ ｓｔｒｅｓｓ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ＳＯＤꎬ ＰＯＤꎬ ａｎｄ ＣＡＴ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ａｎｄ
ＭＤＡ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｉｓ ｐａｎｉｃｕｌａｔａ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ
能诱导穿心莲幼苗叶片中 ＳＯＤ 活性和 ＭＤＡ 含量
的升高ꎬ 且 Ｃｕ２＋浓度越高ꎬ 胁迫时间越长ꎬ 其
ＳＯＤ活性和ＭＤＡ含量也越高ꎬ 对细胞膜的伤害也
越大ꎮ
２􀆰 ２􀆰 ２　 对 ＰＯＤ和 ＣＡＴ活性的影响
与对照组相比ꎬ Ｃｕ２＋胁迫处理 ２０ ｄ 和 ３０ ｄ
时ꎬ 穿心莲幼苗各处理组叶片 ＰＯＤ 活性均极显
著增加(Ｐ < ０􀆰 ０１ꎬ 图 ３: Ｂ)ꎻ 且 ＣｕＳＯ４溶液浓
度为 ３􀆰 ７５ ｍｍｏｌ / Ｌ 时ꎬ 叶片的 ＰＯＤ 活性均达到
最大值ꎬ 分别为对照组的 ４􀆰 ２４ 倍(胁迫 ３０ ｄ 时)
和 ２􀆰 ５８ 倍(胁迫 ２０ ｄ 时)ꎮ 之后ꎬ 随着 Ｃｕ２＋浓
度的继续增大ꎬ 叶片的 ＰＯＤ 活性开始下降ꎬ 当
ＣｕＳＯ４溶液浓度为 １２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ 时ꎬ 胁迫处理
２０ ｄ和 ３０ ｄ 的叶片 ＰＯＤ 活性分别为对照组的
２􀆰 ２６倍和 ０􀆰 ９３倍ꎮ
与对照组相比ꎬ Ｃｕ２＋胁迫处理 ２０ ｄ 和 ３０ ｄ
时ꎬ 除外施 ６􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ ＣｕＳＯ４溶液处理组叶片
ＣＡＴ活性略高(为对照组的 １１２􀆰 ６８％)外ꎬ 其它各
处理组叶片 ＣＡＴ 活性显著降低(Ｐ < ０􀆰 ０５)ꎬ 且
ＣｕＳＯ４溶液浓度为 １２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ时ꎬ 叶片 ＣＡＴ活
性最低ꎬ 仅为对照组的 ６０􀆰 ５４％(胁迫 ２０ ｄ 时)和
５２􀆰 ４８％ (胁迫 ３０ ｄ时)(图 ３: Ｃ)ꎮ
从实验结果可见ꎬ Ｃｕ２＋胁迫初期能诱导穿心莲
幼苗叶片 ＰＯＤ 活性的上升ꎬ 而随着胁迫时间和
Ｃｕ２＋浓度的增加ꎬ ＰＯＤ 活性受到抑制ꎻ Ｃｕ２＋胁迫
还会导致穿心莲幼苗叶片 ＣＡＴ 活性降低ꎬ 且随着
胁迫时间的延长抑制作用越明显ꎮ
２􀆰 ３　 Ｃｕ２＋胁迫对穿心莲幼苗有效成分含量的影响
与对照组相比ꎬ 各处理组在 Ｃｕ２＋胁迫２０ ｄ 时
可促进穿心莲幼苗中穿心莲内酯的累积ꎬ 且随外施
ＣｕＳＯ４溶液浓度的升高呈先升高后降低的趋势ꎬ
当 ＣｕＳＯ４溶液浓度为 ６􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ 时ꎬ 幼苗中穿
心莲内酯的含量比对照组提高了 ５３􀆰 ２７％ ( Ｐ <
０􀆰 ０５)ꎮ 与 Ｃｕ２＋胁迫 ２０ ｄ时相比ꎬ 胁迫 ３０ ｄ时除
对照组幼苗穿心莲内酯含量有所增加外ꎬ 其它各组
幼苗穿心莲内酯含量均显著降低(Ｐ < ０􀆰 ０１)ꎬ 且
２２２ 植 物 科 学 学 报 第 ３３卷　
均低于对照组的含量(图 ４: Ａ)ꎮ 说明外施 Ｃｕ２＋溶
液在前期有助于穿心莲内酯的积累ꎬ 而后期则会产
生毒害作用ꎮ
当外施ＣｕＳＯ４溶液浓度为 １􀆰 ２５ ~１２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ
时ꎬ Ｃｕ２＋胁迫 ２０ ｄ 时幼苗中脱水穿心莲内酯的含
量随 Ｃｕ２＋浓度的增大呈先增加后降低的趋势ꎻ 与
对照组相比ꎬ 除高浓度处理组(１２􀆰 ５ ｍｍｏｌ / Ｌ Ｃｕ￣
ＳＯ４溶液)幼苗脱水穿心莲内酯含量较低外ꎬ 其它
各组的含量均较高ꎮ 与 Ｃｕ２＋胁迫 ２０ ｄ 时相比ꎬ
胁迫 ３０ ｄ 时除对照组和最低浓度组(１􀆰 ２５ ｍｍｏｌ /
Ｌ ＣｕＳＯ４溶液)幼苗的脱水穿心莲内酯含量有所
增加外ꎬ 其它各处理组幼苗的含量均明显降低ꎬ
且对照组幼苗脱水穿心莲内酯的含量比各胁迫组
幼苗的含量均高(图 ４: Ｂ)ꎮ
３　 讨论
３􀆰 １　 Ｃｕ２＋胁迫对穿心莲幼苗生长的影响
在外施 Ｃｕ２＋胁迫下ꎬ 植物的生长会受到一定
的抑制ꎬ 一般采用其生长指标来衡量植物抗 Ｃｕ２＋
胁迫的能力[１３ꎬ１８]ꎮ 本实验中穿心莲幼苗的株高、
叶长和叶宽增长率以及折干率在低浓度 Ｃｕ２＋胁迫
下有所增加ꎬ 而在高浓度 Ｃｕ２＋胁迫下则显著下降ꎬ
这与赵艳等[１８]、 刘鑫等[１９]的研究结果一致ꎮ 外施
Ｃｕ２＋胁迫穿心莲幼苗 ３０ ｄ 与胁迫 ２０ ｄ 相比ꎬ 叶
长、 叶宽和折干率的增长率变化不显著ꎬ 而株高增
长率变化极显著ꎬ 这可能与当时穿心莲幼苗叶片已
基本停止生长而株高正处于发育阶段有关ꎮ
３􀆰 ２　 Ｃｕ２＋胁迫对穿心莲幼苗叶片 ＳＯＤ、 ＰＯＤ、
ＣＡＴ活性和 ＭＤＡ含量的影响
ＳＯＤ、 ＰＯＤ和 ＣＡＴ 是植物适应多种逆境胁
迫的重要酶ꎬ 植物体内的 ＳＯＤ、 ＰＯＤ 和 ＣＡＴ 等
组成了一个有效的活性氧自由基清除系统[２０] ꎬ 在
正常情况下ꎬ ＳＯＤ、 ＰＯＤ 和 ＣＡＴ 及其它保护物
质相互联系、 相互作用ꎬ 彼此构成一个复杂的抗
氧化系统来维持自由基在植物体内产生和清除的
动态平衡ꎬ 从而排除了自由基对植物细胞膜结构
潜在伤害的可能性ꎮ 本实验中ꎬ 穿心莲幼苗叶片
ＳＯＤ活性随外施 Ｃｕ２＋浓度的增加而活性显著增
强 ( １􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ ＣｕＳＯ４ 溶液处理组除外 )ꎬ
ＭＤＡ含量的变化趋势与 ＳＯＤ 活性基本一致ꎬ 这
与魏志琴等[２１]对拟南芥中 ＳＯＤ 活性变化的研
究、 邹晓云等[２２]对香菇草中 ＭＤＡ 含量变化的研
究结果相似ꎬ 但与其他一些学者[２３－２５]的研究结果
有所不同ꎮ 这可能是因为不同植物在 Ｃｕ２＋胁迫下
内部反应机制不同造成的ꎮ 穿心莲幼苗叶片 ＰＯＤ
和 ＣＡＴ活性则随外施 Ｃｕ２＋浓度的增加出现先升
高后下降的变化趋势ꎬ 且 ＰＯＤ 活性均高于对照
组ꎬ 而 ＣＡＴ活性大多数低于对照组ꎬ 这与刘治昆
等[１４]对速生柳幼苗和张艳英等[２６]对烟草幼苗的
研究结果一致ꎮ
Treatment 20 d Treatment 30 d
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0 1 25. 3 75. 6 25. 8 75. 12 5.
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0 1 25. 3 75. 6 25. 8 75. 12 5.
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A B
图 ４　 Ｃｕ２＋胁迫对穿心莲幼苗穿心莲内酯和脱水穿心莲内酯含量的影响
Ｆｉｇ􀆰 ４　 Ｃｕ２＋ ｓｔｒｅｓｓ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｏｌｉｄｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｄｅｈｙｄｒｏａｎｄｒｏｇｒａｐｈｏｌｉｄｅ
ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ Ａｎｄｒｏｇｒａｐｈｉｓ ｐａｎｉｃｕｌａｔａ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ
３２２　 第 ２期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 潘雪峰等: 铜胁迫对穿心莲幼苗生长及生理特性的影响
３􀆰 ３　 Ｃｕ２＋胁迫对穿心莲幼苗有效成分含量的影响
中药材有效成分含量的高低直接影响药材的质
量和临床疗效ꎬ «中国药典»中规定了部分中药材
重金属残留量限定值ꎬ 目前有关重金属对中药材在
生长过程中的生理特性和药效成分含量影响的研究
报道较少ꎮ 本实验中ꎬ 随着外施 Ｃｕ２＋浓度增大和
胁迫时间的延长均显著抑制了穿心莲幼苗中穿心莲
内酯和脱水穿心莲内酯的积累ꎬ 这与张鑫等[２７]对
镉离子胁迫导致丹参所含酚酸类化合物含量降低的
研究结果相同ꎮ
４　 结论
本实验研究了穿心莲幼苗在外施不同 Ｃｕ２＋浓
度和不同胁迫时间下的生长情况、 部分抗氧化酶活
性和药效成分含量的变化趋势ꎮ 结果表明ꎬ 对穿心
莲幼苗的抑制作用随 Ｃｕ２＋胁迫浓度和胁迫时间的
增大而加重ꎮ 低浓度 Ｃｕ２＋(ＣｕＳＯ４溶液浓度小于
６􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ)一定程度上可促进穿心莲幼苗的生
长ꎬ 而浓度过高则会抑制其正常生长ꎬ 且胁迫时间
越长抑制作用越强ꎻ 在 Ｃｕ２＋胁迫前期ꎬ 低浓度
Ｃｕ２＋(ＣｕＳＯ４溶液浓度小于 ８􀆰 ７５ ｍｍｏｌ / Ｌ)能促进
穿心莲幼苗药效成分的积累ꎬ 随着胁迫时间的延长
则具有抑制作用ꎮ
此外ꎬ Ｃｕ２＋胁迫在一定程度上影响穿心莲药材
的正常生长ꎬ 还会阻碍其有效成分的积累ꎬ 且当外
施 ＣｕＳＯ４溶液浓度高于 ６􀆰 ２５ ｍｍｏｌ / Ｌ 时ꎬ 能显著
影响穿心莲幼苗的生理特性和有效成分含量ꎬ 从而
降低穿心莲药材的产量和质量ꎮ 因此ꎬ 在穿心莲药
材规范化种植过程中ꎬ 要尽量避免土壤中铜离子的
污染ꎬ 以保证穿心莲药材的产量和质量ꎮ 但有关穿
心莲幼苗 Ｃｕ２＋残留及其作用机制还有待进一步
研究ꎮ
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(责任编辑: 张 平)
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