全 文 ：武汉植物学研究 2002, 20( 2) : 150～152
Journal of Wuhan Botanical Research
不同水质条件下菹草的净化作用
及其生理反应初步研究

王　斌1　周莉苹2　李　伟1
( 1.中国科学院武汉植物研究所水生植物生物学实验室, 武汉　430074; 2.湖北省武汉市黄陂街小学, 武汉　430000)
关键词: 菹草; 沉水植物; COD; 污染; 生理
　　中图分类号: Q949. 71+ 2. 2　　　　　文献标识码: A　　　　　文章编号: 1000-470X ( 2002) 02-0150-03
Preliminary Studies on the Purifying Function and Its Physiological
Reaction of Potamageton crispus under Different Water Qualities
WANG Bin1, ZHOU Li-Ping 2, LI Wei1
( 1. Wuhan Inst itut e of Botany , The Chinese A cad emy of S ciences, Wuh an　430074, China;
2. H uangpi St reet E lementary S chool, Wuhan　430000, Ch ina)
Abstract: The act iv itt ies of SOD, contents of protein and chlorophyll o f Potamogeton crisp us L.
w er e examined af ter planted in water w ith dif ferent COD level. The results indicated that P . cris-
pus show ed relat ively st rong tolerance to COD str ess and could part ly clear polluted w ater.
Key words : Potamageton crispus L. ; Submerged macrophyte; COD; Pollut ion; Physiolo gy
　　沉水植物在其主要的生活周期中植株沉水生
活,生理上极端依赖于水环境,因而对水质的变化十
分敏感[ 1, 2]。同时, 作为水生态系统中的初级生产者
之一,沉水植物能调节水生态系统的物质循环速度,
增加水体生物多样性, 控制藻类,增强水体稳定性,
从而有效提高水质[ 3]。菹草( Potamageton crisp us)
是眼子菜科的多年生沉水草本植物, 秋季发芽, 越冬
生长,是特殊的冬春季生活型植物,夏季多数植株衰
败死亡,生殖芽落入水底进入夏季休眠期[ 4] ,对水域
的富营养化有较强的适应能力。COD(化学需氧量,
即耗氧量)值是检测水质的重要指标,反映了水体受
有机污染、还原性物质污染的程度[ 5]。本实验选用具
有不同水质的水来培养菹草, 然后测定菹草的超氧
化物歧化酶( SOD)活性和蛋白质、叶绿体的含量,以
探讨菹草对水中 COD 的清除作用和不同的水质对
菹草的生理影响。
1　材料和方法
1. 1　实验材料
菹草采自中国科学院武汉植物研究所水生植物
种质资源圃, 剪取菹草枝端 15 cm ,扦插于装满塘泥
的塑料杯中,深约 5 cm, 备用。
1. 2　实验设计
不同 COD值的水培液直接取自武汉植物研究
所种质资源圃水池(简称 C1)、武汉东湖水果湖湖汊
(简称 C2)和食堂下水道(简称 C3)。每种水培液各
取 2份,分别盛于 20 L 塑料桶中,其中一桶中放入
上述迁插的菹草共 5株进行培养,另一桶空白作为
对照。置于武汉植物所温室内,室内温度 15～20℃,
自然光照。实验时间为 2000年 12月 30日至 2001
年 1月 26日。


收稿日期: 2001-06-06,修回日期: 2001-07-25。
基金项目:中国科学院生命科学与生物技术创新青年科学家小组项目“富营养化湖泊水生植被恢复的理论、方法及其生态效应研究”、
　　　中科院“百人计划”、中科院武汉植物所所长基金( 33015105)资助。
　　　作者简介:王斌( 1973—) ,女,硕士研究生,从事沉水植物生理生态研究工作。
1. 3　实验方法
培养液的 COD值分别在 0 d、第 10 d、第 17 d、
第 24 d各测 1次;移栽当天测菹草的 SOD 活性、蛋
白质和叶绿素含量的初始值,然后从第 3 d 开始,每
7 d检测 1次,共 5次。COD值由武汉市江汉区环境
检测站检测。SOD 活性测定参照罗广华 [ 6] , 蛋白质
含量测定参照李琳和焦新之 [ 7] , 叶绿素含量采用
Arnon法 [ 8]测定。
2　结果与讨论
不同来源水培液的 COD 值差异很大,其中 C1
的初始 COD值最低,而 C2和 C3的初始 COD 值分
别是它的 2. 51倍和 178. 76倍(表 1)。其原因在于
武汉植物研究所资源圃水池未受污染,水质较清澈;
水果湖湖汊是东湖污染最严重的区域,边缘有多处
排污口, 含有大量还原性污染物的工业和生活废水
排放其中, 使水体受到严重污染, 水质较差,湖水已
达极富营养化 [ 9] ; 而食堂下水道的污水未经沉淀和
稀释, 自然具有最高 COD值。经对照( CK )实验检
测, 所有培养液的 COD值都随时间下降,但栽有菹
草的培养液 COD 值下降更显著(表 1)。如果假定
C1初始时为清洁水,极度富营养化的 C2依靠自身
的净化作用需要 24 d 才能达到 C1 的清洁程度, 一
旦种植了菹草则只需要 17 d(表 1)。这清楚地表明,
虽然细菌等微生物能降解自然界中所有有机物质,
污染物的生物降解主要是指微生物, 但是其他水生
生物也有降解作用[ 10] ,水生高等植物对水体中有机
污染、还原性污染物具有较强的清除作用,能有效净
化水质。
表 1　不同培养液的 COD 值及其变化
Table 1　The COD value and its changes o f different cult ur e solutions
培养液编号
No .
处理
T rea tment
COD 值　COD value ( mg / L )
　0 d 　10 d 　17 d 　24 d
C1 武汉植物研究所水池水(有草) 　 86. 26 　37. 89 　28. 08 　9. 63
CK1 武汉植物研究所水池水(无草) 　 86. 26 　49. 02 　40. 21 　25. 35
C2 武昌水果湖湖汊水(有草) 　210. 85 132. 01 　74. 88 　43. 34
CK2 武昌水果湖湖汊水(无草) 　210. 85 142. 08 121. 68 　52. 98
C3 食堂污水(有草) 15 430. 24 3 741. 44 1 918. 80 876. 51
CK3 食堂污水(无草) 15 430. 24 4 830. 72 3 463. 20 2117. 31
　　不同水质对菹草的生理活动也会产生显著影
响。图 1和图 2显示蛋白质和叶绿素含量的变化。蛋
白质是原生质的主要成分,叶绿素在光合作用中起
决定性作用, 蛋白质和叶绿素的含量变化显示植物
细胞的活性变化[ 11]。在 C1中菹草的蛋白质和叶绿
素含量几乎没有变化, 表明 C1的水质适合菹草正
常生长的需要。C2中的蛋白质和叶绿素含量在培养
早期呈下降趋势, 一段时间后随着水质的净化其含
图 1　不同培养液中菹草的蛋白质含量及其变化
Fig . 1　Prot ein content and its changes o f Potamageton
crispus L . in differ ent culture so lutions
图 2　不同培养液中菹草的叶绿素含量及其变化
F ig . 2　Chlo rophy ll content and its changes o f
Potamag eton cr ispus L . in differ ent cultur e so lut ions
　
量逐渐回升,接近 C1 中的水平,说明尽管 C2 污染
严重,菹草仍能存活并完成正常的生理活动, 即菹草
有较强的抗逆能力。但当污染过于严重时,如C3, 菹
草仅能存活几天,到第 10 d 已完全腐烂, 又说明菹
草对污染的耐性是有一定限度的。图 3显示不同培
养液中菹草的 SOD活性的变化。植物的SOD活性
升高可增加其抗逆性 [ 12]。在 C1中生长的菹草的
151　第 2 期　　　　　　　　　王 斌等: 不同水质条件下菹草的净化作用及其生理反应初步研究
SOD活性始终低于C2。第 17 d 时可能由于 C1处理
下的菹草生长正常,有幼叶不断伸展开,刚伸展开的
幼叶对水质的敏感性要高于老叶 [ 13] , 若测定的材料
为幼叶,则酶活性偏高,因此在 C1处理下 SOD 活
性略有升高。C3处理下的酶活性首先快速上升,但
在第 10 d 时由于植株已经完全腐烂,可认为不再具
有活性。
图 3　不同培养液中菹草的 SOD活性及其变化
Fig. 3　SOD activ ity and its changes o f Potamageton
crispus L . in differ ent culture so lutions
　
本实验进一步说明菹草是一种对环境变化耐受
性较强的沉水植物, 在 COD 值较高,水质污染严重
的水体中仍能生长发育, 对 COD 有一定的清除作
用,能够用来清洁水质,改善水环境。但是水体污染
严重也会严重影响到菹草的生理活动,使其光合作
用下降,新陈代谢减缓,过度的污染还会导致植物死
亡。因此,为了在湖泊等水体中恢复沉水植被, 改善
和提高水域生态质量, 减少生活污水和工业、农业废
水的直接排放是其中的关键措施之一。
参考文献:
[ 1 ]　P ieter se A H, Murphy K J. Aquatic Weeds: T he
Ecolog y and Management o f Nuisance Aquatic Vege-
tation. New York: Ox ford Univer sity Pr ess, 1993.
3 30.
[ 2 ]　倪乐意. 大型水生植物. 见: 刘建康主编. 高级水生
生物学. 北京: 科学出版社, 1999. 224 240.
[ 3 ]　Barko J W, James W F . Effect s o f submerged aqua-
t ic macrophy tes on nutr ient dynamics, sediment a-
tion, and resuspension. In: Jeppesen E, S
nder-
gaard M , Christ offer sen K eds. The St ructuring
Role of Submerged M acrophyt es in Lakes. New
Yo rk: Spr inger-Ver lag , 1998. 197 214.
[ 4 ]　孙祥钟. 中国植物志 (第 8 卷) . 北京: 科学出版社,
1992. 52 55.
[ 5 ]　黄祥飞主编. 湖泊生态调查与分析. 北京: 中国标准
出版社, 1999. 59 62.
[ 6 ]　罗广华, 王爱国. SOD 活性的测定. 见: 汤章城主
编. 现代植物生理学实验指南. 北京: 科学出版社,
1999. 314 315.
[ 7 ]　李琳, 焦新之. 用考马斯亮蓝 G-250 测定蛋白质.
见: 汤章城主编. 现代植物生理学实验指南. 北京:
科学出版社, 1999. 392 394.
[ 8 ]　叶济宇, 米华玲. 离体叶绿体的制备. 见: 汤章城主
编. 现代植物生理学实验指南. 北京: 科学出版社,
1999. 1 3.
[ 9 ]　李植生, 梁小民, 陈旭东, 等. 东湖水化学现状. 见:
刘建康主编. 东湖生态学研究. 北京: 科学出版社,
1995. 36 74.
[ 10]　沈韫芬, 章宗涉. 水污染生物学问题. 见: 刘建康主
编. 高级水生生物学. 北京: 科学出版社, 1999.
305 338.
[ 11]　潘瑞炽, 董愚得. 植物生理学. 北京: 高等教育出版
社, 1992. 73 190.
[ 12]　王建华, 刘鸿先, 徐同. 超氧化物歧化酶( SOD)在植
物逆境和衰老生理中的作用. 植物生理学通讯, 1989
( 1) : 1 7.
[ 13]　Guilizzoni P. The r ole o f heavy met als and to x ic ma-
ter ials in the phy siolog ical ecolog y o f submer sed
macrophyt es. Aquat Bot, 1991, 41: 87 109.
152 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　 　第 20 卷