全 文 ：武汉植物学研究 2000, 18 (1) : 70～ 72
J ourna l of W uhan B otan ica l Resea rch
汞污染对芡实、菱根部过氧化物酶活性的影响Ξ
解凯彬　施国新　陈国祥　常福辰　丁小余
(南京师范大学生物系　南京　210097)
THE EFFECTS OF Hg2+ POLL UT ION ON ACT IV ITY
OF PEROX IDASE IN ROOTS OF EUR YAL E F EROX
SAL ISB AND TRA PA B ICORN IS OSBECK
X ie Kaib in　Sh i Guox in　Chen Guox iang　Chang Fuchen　D ing X iaoyu
(D ep a rtm en t of B iology , N anj ing N orm a l U n iversity　N anjing　210097)
关键词　芡实, 菱, H g2+ , 过氧化物酶
Key words　E u ry a le f erox Salisb, T rap a bicorn is O sbeck, H g2+ , Perox idase
过氧化物酶是植物体内常见的氧化还原酶, 它可催化有毒物质氧化分解, 又是一种对环境因子十分
敏感的酶, 环境被污染时, 其活性和同工酶均发生急剧变化〔1〕。国内外学者曾对重金属离子污染对植物
过氧化物酶活性的影响作过研究〔1～ 3〕, 但大多数选用旱生植物作为研究对象。笔者对汞污染造成的芡
实、菱根部过氧化物酶活性的动态变化作了初步的研究, 并进行了比较分析, 以期为水生经济植物重金
属水污染的生理学效应研究增添新的内容。
1　材料与方法
1. 1　材料
(1) 实验材料: 芡实 (E u ry sle f erox Salisb)采自苏州市娄葑乡群力村大田和南京师范大学生物系花
房水生植物培育池。菱 (T rap a bicorn is O sbeck)采自南京师范大学生物系花房水生植物培育池。
(2) 试剂: H g2+ 溶液的配制使用分析纯氯化高汞溶于无离子水中, 配成 1 000 m göL (以氯化高汞计)
的母液, 用时根据所需浓度稀释。
1. 2　方法
(1) 植物的培养方法: 芡实和菱萌发后约 1 个月, 将发育程度相近的成苗分别移入培养缸中, 作无
土培养, 其中 1 缸作为对照组, 其余的分别以 5 m göL、10 m göL、20 m göL、30 m göL、40 m göL 等不同浓
度的H g2+ 培养液进行培养。实验设 3 个平行组, 植株开始培养后, 每隔 24 h 测定各组的根部过氧化物酶
的活性。每个数据均为 3 组数据的平均值。实验重复 1 次。
(2) 过氧化物酶活性的测定方法: 采用分光光度法并稍作改进〔4〕, 酶活性单位为“光密度变化值ö分
钟”, 即以 ∃D 470ö(m inõg FW )表示。
2　结果
2. 1　芡实根部过氧化物酶活性的动态变化
以处理时间为横坐标, 酶活性相对对照组的百分比为纵坐标, 制成曲线见图 1。从图 1 中可以直观地Ξ 收稿日: 1998210218, 修回日: 1999203227。第一作者: 男, 1969 年出生, 讲师, 从事水生植物生物学特性研究。本课题由国家自然科学基金 (39770046)和江苏省自然科学基金提供资助。
看出, 各测试组中, 随着培养时间的延长, 酶活性均呈现下降的趋势, 但是, 在 5 m göL 和 10 m göL 组中,
植株受害前 96 h, 酶活性都比对照组高; 在 20 m göL 组中, 植株受害前 72 h, 酶活性均高于对照组, 96 h
后, 酶活性降为对照组的 92. 8% ; 30 m göL 组中, 除了第 1 d 的酶活性高于对照组外, 从第 2 d 开始, 酶活
性即低于对照组, 96 h 后, 酶活性仅为对照组的 3813% ; 而在 40 m göL 组中, 植株受害 24 h, 酶活性即低
于对照组, 受害 96 h 后, 酶活性仅为对照组的 21. 5%。
以H g2+ 浓度为横坐标, 酶活性相对对照组的百分比为纵坐标, 制成曲线见图 2。从图 2 中可以看出,
在受害时间相同的条件下, 酶活性随着培养液中 H g2+ 浓度的升高而呈现下降的趋势, 但在 H g2+ 浓度小
于 10 m göL 时, 酶活性是在高于对照组酶活水平上的下降过程。
图 1　不同处理时间对芡实根部过
氧化物酶活性的影响
F ig11　T he effects on activity of perox idase
in roo t of E u ry a le f erox Salisb w ith
differen t t im e of treatm en t
图 2　不同 Hg2+ 浓度对芡实根部
过氧化物酶活性的影响
F ig12　T he effects on activity of perox idase
in roo t of E u ry a le f erox Salisb of
differen t concen tration of H g2+
2. 2　菱根部过氧化物酶活性的动态变化
以处理时间为横坐标, 酶活性相对对照组的百分比为纵坐标, 制成曲线见图 3。从图 3 中可以看出,
5 m göL 组受害 24 h 后, 酶活性为对照组酶活性的 250. 3% , 并且随着受害时间的延长, 酶活性急剧升
高, 至受害 96 h 后, 酶活性高达对照组的 408. 8% 。其余各测试组中, 随着培养时间的延长, 酶活性均呈
图 3　不同处理时间对菱根部过氧化物酶活性的影响
F ig13　T he effects on activity of perox idase
in roo t of T rap a bicorn is O sbeck w ith
differen t t im e of treatm en t
图 4　不同 Hg2+ 浓度对菱根部过氧化物酶活性的影响
F ig14　T he effects on activity of perox idase
in roo t of T rap a bicorn is O sbeck of
differen t concen tration of H g2+
17　第 1 期　　　　　　　　解凯彬等: 汞污染对芡实、菱根部过氧化物酶活性的影响
现下降的趋势, 这种趋势随H g2+ 浓度的升高而加剧。但是, 30 m göL 组受害 96 h 后酶活性仍然高于对照
组; 40 m göL 组受害 72 h 后酶活性也高于对照组。
以H g2+ 浓度为横坐标, 酶活性相对对照组的百分比为纵坐标, 制成曲线见图 4。从图 4 中可以看出,
在受害 24 h 后, 从 5 m göL 到 30 m göL 组随着H g2+ 浓度的升高, 酶活性呈上升趋势, 而 40 m göL 组酶活
性则显著下降, 但此时酶活性仍高达对照组的 200. 4%。从受害 48 h 以后, 随着H g2+ 浓度的升高, 酶活
性均呈下降趋势, 并且受害时间越长, 下降趋势越明显。
3　讨论
过氧化物酶在植物体内普遍存在, 并具有多方面的生理功能, 其对环境污染反应灵敏。 P ratim a、孙
赛初、吴家燕、高圣义等人的研究表明, 小剂量、短时间的重金属处理, 可以提高或加速植物的某些生理
生化反应, 而大剂量、长时间的重金属作用, 则对植物表现出强烈的毒性, 抑制植物的生理生化过
程〔2, 5～ 7〕。H g2+ 对芡实和菱根部过氧化物酶活性的影响同样具有这种效应。形成这种效应的原因可能是
低浓度H g2+ 短时间作用, 造成植物体内有毒物质过氧化氢的增加; 而过氧化氢是过氧化物酶的底物, 底
物浓度升高, 促进了酶活的升高; 随着 H g2+ 浓度的提高和作用时间的延长, 植物体内 H g2+ 积累增加, 对
酶蛋白产生了毒害, 使酶失活。
李元等人在 Cd2+ 对烟草过氧化物酶活性的影响研究中发现, Cd2+ 浓度在 10 m göL 到160 m göL 之
间时, 随着Cd2+ 处理浓度的增加, 烟草叶片过氧化物酶活性急剧上升〔1〕。菱在H g2+ 浓度介于 5 m göL 到
30 m göL、培养 24 h 后, 根部过氧化物酶活性的变化趋势与之相同; 而高于 30 m göL 或培养时间超过
48 h, 酶活则随H g2+ 浓度的上升和培养时间的延长而下降。出现这种差异, 一方面可能是由于 Cd2+ 和
H g2+ 对过氧化物酶的毒害有差异, 另一方面也说明, 菱和烟草相比, 对重金属毒害的耐受性有差异。菱
生活在水体中, 植物体直接和水环境进行物质交换, 当水体受到重金属污染时, 重金属较易被菱等水生
植物吸收, 并在体内积累, 因此, 较低浓度的重金属离子即可对水生植物造成较严重的毒害。而对旱生植
物而言, 由于污染水中的重金属离子有一部分被土壤所吸附, 因此可以耐受较高浓度的重金属离子的污
染。所以, 水生植物对重金属污染更敏感, 更能反映水体中重金属污染的程度。芡实在 H g2+ 浓度介于
5 m göL 到 40 m göL 之间、培养 24 h 以上时, H g2+ 浓度的升高和培养时间的延长均使其根部过氧化物酶
的活性降低。这和 P ratim a 对水稻根系过氧化物酶在金属离子胁迫下的变化的研究结果相似〔2〕。这也表
明, 芡实对H g2+ 污染的抗性要弱于菱。造成不同离子间对同一种酶活性影响的不同和同一离子对不同
植物中同一种酶活性影响不同的原因尚有待进一步研究。
参　考　文　献
1　李元, 王焕校, 吴玉树. Cd、Fe 及其复合污染对烟草叶片几项生理指标的影响. 生态学报, 1992, 12 (2) : 147～ 154
2　P ratim a N ag, Parim al N ag, Pau l A K et a l. Tox ication of zinc on grow th and enzym e activity of O ry z a sa tiva L.
seedling. E nv iron P ollu t (Series A ) , 1984, 36: 45～ 59
3　L ee K C, Cunn ingh B A , Pau lsen G M et a l. Effect of cadm ium on resp iration rate and activit ies of several enzym es
in soybean seedling. P hy siol P lan t, 1976, 36 (1) : 4～ 6
4　张志良. 植物生理学实验指导. 北京: 高等教育出版社, 1992. 154～ 155
5　孙赛初, 王焕校. 水生维管束植物受镉污染后的生理生化变化及受害机制初探. 植物生理学报, 1985, 11 (2) : 113～
121
6　吴家燕, 夏增禄, 巴音等. 土壤重金属污染的酶学诊断——紫色土中的镉、铜、铅、砷对水稻根系过氧化物酶的影响.
环境科学学报, 1990, 10 (1) : 73～ 77
7　高圣义, 王焕校, 吴玉树. 锌污染对蚕豆部分生理生化指标的影响. 中国环境科学, 1992, 12 (4) : 281～ 284
27 武 汉 植 物 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　　第 18 卷