全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2014, 40(3): 487−496 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(31271639), 土壤与农业可持续发展国家重点实验室开放课题(Y052010016)和江苏省作物栽培生理重
点实验室开放课题(K09008)资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 张国良, E-mail: hgzgl@sina.com, Tel: 0517-83559216; 戴其根, E-mail: qgdai2000@126.com, Tel:
0514-87979220
第一作者联系方式: E-mail: xiuwending@126.com
Received(收稿日期): 2013-05-27; Accepted(接受日期): 2013-08-20; Published online(网络出版日期): 2013-11-14.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20131114.1709.008.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2014.00487
1,2,4-三氯苯胁迫对水稻分蘖盛期植株生长和生理特性的影响
丁秀文 1,2,4 张国良 2,3,* 戴其根 1,* 朱 青 2
1 扬州大学 / 江苏省作物遗传生理重点实验室 / 江苏省作物栽培生理重点实验室, 江苏扬州 225009; 2淮阴工学院生命科学与化学工
程学院 / 江苏省生物质转化与过程集成工程实验室, 江苏淮安 223003; 3中国科学院南京土壤研究所 / 土壤与农业可持续发展国家
重点实验室, 江苏南京 210008; 4江苏省丹阳市导墅镇农业服务中心, 江苏丹阳 212300
摘 要: 在土培条件下, 以对 1,2,4-三氯苯(TCB)敏感性显著差异的宁粳 1号(敏感)和扬辐粳 8号(耐性)为对象, 研究
了不同浓度 1,2,4-三氯苯(TCB)胁迫对两品种分蘖盛期生长和生理特性的影响。结果表明, 不同浓度 TCB胁迫下, 敏
感基因型宁粳 1 号最长根长、株高、单穴分蘖数、地上部和地下部干物重随胁迫程度加深均显著递减; 耐性基因型
扬辐粳 8 号在低浓度(20 mg kg–1) TCB 胁迫下, 最长根长、地上部和地下部干物重极显著增加, 当中高浓度(40 mg
kg–1、60 mg kg–1) TCB胁迫时, 最长根长、株高、单穴分蘖数、地上部和地下部干物重显著下降。不同浓度 TCB胁
迫下, 敏感基因型宁粳 1号根系活力、叶绿素含量、叶片和根系可溶性蛋白质含量相对较低, 叶片和根系超氧化物歧
化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性明显降低, 2O– 产生速率和丙二醛(MDA)含量显著增高; 耐性
基因型扬辐粳 8号在低浓度(20 mg kg–1) TCB胁迫下, 根系活力、叶片和根系的可溶性蛋白含量、SOD、POD、CAT
活性极显著增加, 2O– 产生速率和 MDA含量极显著降低, 当中等浓度(40 mg kg–1) TCB胁迫时, SOD、POD、CAT活
性虽然增强, 但 2O– 产生速率显著增加, MDA大量积累, 当高浓度(60 mg kg–1) TCB胁迫时, 其根系活力、叶绿素含量
极显著降低, 根系中 SOD、CAT活性显著降低, 2O– 产生速率和 MDA含量显著增加。总之, 低浓度 TCB胁迫下, 长
势良好、叶片和根系可溶性蛋白质含量高、抗氧化系统清除活性氧能力强、膜脂过氧化程度低是耐性基因型扬辐粳
8号区别于敏感型宁粳 1号的主要特征。
关键词: 水稻; 分蘖盛期; 1,2,4-三氯苯; 毒性; 生长发育; 抗氧化酶
Effects of 1,2,4-trichlorobenzene on Growth and Physiological Characteristics
of Rice at Maximum Tillering Stage
DING Xiu-Wen1,2,4, ZHANG Guo-Liang2,3,*, DAI Qi-Gen1,*, and ZHU Qing2
1 Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province / Key Laboratory of Crop Cultivation and Physiology of Jiangsu Province /
Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2 College of Life Science and Chemistry Engineering / Jiangsu Province Engineering Laboratory for
Biomass Conversion and Process Integration, Huaiyin Institute of Technology, Huai’an 223003, China; 3 Institute of Soil Science / State Key Labora-
tory of Soil and Sustainable Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China; 4 Daoshu Agricultural Service Center of Danyang
City, Jiangsu Province, Danyang 212300, China
Abstract: A soil culture experiment was conducted to study the effects of 1,2,4-trichlorobenzene (TCB) on morphological and
physiological indexes of rice at maximum tillering stage, using rice cultivars of Ningjing 1 (TCB sensitive genotype) and Yangfu-
jing 8 (TCB tolerant genotype), with four treatments of TCB concentrations including 0 (CK), 20, 40, and 60 mg kg–1. The results
indicated that the maximum root length, plant height, tillers per hill, shoot and root dry weight of Ningjing 1 were all decreased
significantly (P<0.05) under different concentrations of TCB. Low TCB stress (20 mg kg–1) significantly increased Yangfujing 8’s
maximum root length, shoot and root dry weight, root activity (P<0.01), while medium and high TCB stresses (40 and 60 mg kg–1)
488 作 物 学 报 第 40卷


decreased maximum root length, plant height, tillers per hill, shoot and root dry weight significantly (P<0.05). Ningjing 1’s root
activity, chlorophyll content, soluble protein content in leaves and roots were relatively low under different concentrations of TCB,
at the same time, its activities of superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), and catalase (CAT) in leaves and roots de-
creased, while O2− producing velocity and malnodialdehyde (MDA) content increased significantly (P<0.05). Low TCB stress (20
mg kg–1) significantly increased Yangfujing 8’s soluble protein content and activities of SOD, POD, CAT in leaves and roots, and
significantly (P<0.05) decreased its O2− producing velocity and MDA content. Under medium TCB stress (40 mg kg–1), the activi-
ties of SOD, POD, CAT in leaves and roots were enhanced, however, its O2܋ producing velocity and MDA content increased
significantly. High TCB stress (60 mg kg–1) decreased its root activity, chlorophyll content, the activities of SOD, POD, CAT in
leaves and roots, and increased O2− producing velocity and MDA content significantly (P<0.05). In a word, compared with sensi-
tive genotype, well growth vigor, high protein content in leaves and roots, better ability of antioxidant system in scavenging reac-
tive oxygen speciesand lower membrane lipid peroxidation under low concentration TCB stress (20 mg kg–1) are regarded as the
main features of TCB tolerant genotype in rice.
Keywords: Rice; Maximum tillering stage; 1,2,4-trichlorobenzene; Toxicity; Growth and development; Antioxidant
enzymes
氯苯类化合物(CBs)有广泛的工业和家庭用途,
常被用作化学合成(农药、染料)的中间体、溶剂、卫
生用品及电解液的组成成分[1]。这类化合物易挥发、
化学性质稳定, 是环境中分布广、难降解的一类环
境污染物, 已被我国列入“水中优先控制污染物黑名
单”[2]。CBs的辛醇-水分配系数较高、苯环上氯原子
数目较多, 故能通过食物链转移、积累并放大, 进而
危害人类健康[3-4]。
1,2,4-三氯苯(TCB)是 CBs 中常见的一种, 除了
上述工业用途之外, 在农业中常作为除草剂的生产
原料, 也是农药六六六、林丹等的降解产物[5]。我国
是三氯苯的生产大国 [6], 由于它的广泛应用 , TCB
已在我国土壤[7-8]、城市污泥[9]、地表水[10-11]与地下
水 [12]、表层沉积物[4,13]、水生生物[4]及陆生植物[7,14]
中检出。因其具有致畸、致癌、致突变作用, 已被
美国环保局(EPA)列入优先控制污染物名单[15]。我国
国家标准生活饮用水卫生标准规定 TCB总量不得超
过0.02 mg L–1 [16], 北京市将TCB列入水污染物排放标准,
并明确限定它的排放量最高不得超过 0.6 mg L–1 [17]。
经农田灌溉、污泥农用、农药使用和挥发扩散
沉降[18-19]等多种渠道, TCB 直接或间接进入农田生
态系统。水稻是我国主要的粮食作物之一, 在全国
粮食生产与消费中占主导地位。分蘖期是水稻生长
发育的重要时期之一, 此期内营养生长迅速, 直接
影响单株分蘖数和总穗数, 对水稻产量起着决定性
作用。以往 TCB胁迫对作物生理机制影响的研究主
要集中在苗期[5,20-25], 抽穗期也有少量报道[26], 至今
未见水稻分蘖期生长及对 TCB 胁迫生理响应的报
道。本文在前期筛选出的耐 TCB 胁迫代表品种[27]
的基础上, 研究水稻分蘖盛期对 TCB胁迫的生态毒
性与生理响应, 以期为分蘖盛期水稻抗逆栽培管理
提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试品种宁粳 1 号(NJ, 敏感基因型)和扬辐粳 8
号(YFJ, 耐性基因型), 为前期筛选出的代表品种[27]。
TCB, 化学纯, 含量≥98.5%, 购自国药集团化
学试剂有限公司。
1.2 试验设计
选用长×宽×高为 60 cm×50 cm×25 cm的塑料周
转箱, 每箱装土 35 kg, 加水浸泡, 施尿素 2 g作为基
肥, 调节 pH值在 5.0~5.5之间。
设置 0、20、40、60 mg TCB kg–1干土 4个处理,
每个处理 3 次重复。将 TCB 溶液(无水乙醇作为溶
剂)加入土中, 搅拌均匀, 放置 3 d 后, 将秧苗(三叶
一心)移栽进周转箱。行株距为 10 cm × 8 cm, 双本
栽。栽培管理与常规高产栽培一致。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 形态指标的测定 在水稻分蘖盛期取代表
性植株 3 穴, 用直尺测量最长不定根根长; 每穴取
10 根长势基本一致的不定根, 排列整齐后用游标卡
尺测其根粗 , 取平均值 ; 用米尺测量株高; 将单穴
植株地上部分和地下部分在 105℃烘箱内杀青 15 min,
然后 80℃烘至恒重后分别称取干重。
1.3.2 生理指标的测定 采用 α-萘胺法测定根系
活力[28], 单位为 μg h–1 g–1 FW; 采用 SPAD-502型叶
绿素计测定叶绿素含量; 采用考马斯亮蓝法测定叶
片和根系的蛋白质含量[28], 以 mg g−1 FW 为单位;
采用氮蓝四唑(NBT)光还原法[29]测定超氧化物歧化
第 3期 丁秀文等: 1,2,4-三氯苯胁迫对水稻分蘖盛期植株生长和生理特性的影响 489


酶(SOD)活性, 以抑制反应 50%的酶量为一个酶活
性单位(U), 酶活性单位以 U mg–1 Protein 表示; 采
用愈创木酚法测定过氧化物酶(POD)的活性 [28], 以
每分钟 A470值变化 0.01作为一个酶活性单位(U), 酶
活性以 U min–1 mg–1 Protein表示; 采用碘量法测定
过氧化氢酶(CAT)活性[30], 以每分钟分解 H2O2 的毫
克数表示酶活性大小, 单位为 mg H2O2 min–1 mg–1
Protein。采用硫代巴比妥酸 (TBA)法测定丙二醛
(MDA)含量[31], 单位为 nmol g–1 FW; 用羟氨氧化法[32]
测定超氧阴离子自由基 ( 2O– )产生速率 , 以 ΔA530
min–1 g–1 FW为单位。
1.4 数据分析与作图
用 SPSS16.0进行方差分析, Duncan’s测验法多
重比较, Origin7.5软件作图。
2 结果与分析
2.1 TCB 胁迫对两种基因型水稻分蘖盛期形态
指标和干物重的影响
TCB胁迫下, 除了 20 mg kg–1 TCB处理下扬辐
粳 8号的株高、分蘖数与对照(CK)差异不显著以外,
其他处理下两个基因型水稻分蘖盛期最长根长、根
粗、株高、单穴分蘖数与对照差异显著(图 1和表 1)。
敏感基因型宁粳 1 号的最长根长、株高、单穴分蘖
数、地上部和地下部干物重均随 TCB胁迫浓度的增
加而显著减少, 耐性基因型扬辐粳 8 号这 5 个指标
在低浓度(20 mg kg–1) TCB胁迫下显著增加, 中高浓
度(40 mg kg–1和 60 mg kg–1) TCB胁迫下显著递减,
且递减幅度均小于宁粳 1号。低浓度TCB胁迫下, 宁
粳 1号地上部和地下部干物重比未进行 TCB胁迫时
分别降低 2.9%和 9.3%; 而扬辐粳 8号分别增加 0.6%
和 1.7%。中高浓度 TCB 胁迫对宁粳 1 号地上部和
地下部干物重(与未进行 TCB 胁迫相比)的降幅均大
于扬辐粳 8号。2个基因型水稻的根粗随着 TCB胁
迫浓度的增加而显著递增, 且中高浓度(40 mg kg–1和
60 mg kg–1) TCB胁迫下, 敏感基因型宁粳 1号根粗的
增幅大于耐性基因型扬辐粳 8 号。说明低浓度 TCB
对耐性基因型扬辐粳 8 号的生长有一定的刺激作用,
能促进其生长; 而当 TCB浓度过高时, 扬辐粳 8号的
生长也受到显著抑制。宁粳 1 号对 TCB 胁迫的耐性
较差, 表现为生长延缓, 植株矮小, 根系变黑。

图 1 TCB胁迫下两种基因型水稻分蘖盛期的生长情况
Fig. 1 Phenotypes of the two rice genotypes grown under TCB stress at maximum tillering stage

2.2 TCB胁迫对 2种基因型水稻分蘖盛期根系活
力的影响
由图 2-A 可知, 未进行 TCB 胁迫时, 两种基因
型水稻的根系活力差异不显著; 相同浓度 TCB胁迫
下, 扬辐粳 8 号的根系活力极显著高于宁粳 1 号。
宁粳 1号的根系活力在中高浓度 TCB胁迫下极显著
下降, 并呈递减趋势。扬辐粳 8 号的根系活力在低浓
度(20 mg kg–1) TCB胁迫下极显著增加, 40 mg kg–1
TCB 胁迫时, 与对照差异不显著, 而当 TCB 浓度达
到 60 mg kg–1时, 其活力极显著降低。
2.3 TCB胁迫对 2种基因型水稻分蘖盛期叶片叶
绿素含量的影响
未进行 TCB胁迫时 , 2种基因型水稻的叶片叶
绿素含量差异不显著 ; 相同浓度 TCB 胁迫下 , 扬
辐粳 8号叶绿素含量极显著高于宁粳 1号(图 2-B)。
当 TCB胁迫浓度大于 20 mg kg–1后 , 两种基因型
水稻的叶绿素含量均随 TCB 胁迫浓度增加极显
著递减 , 且宁粳 1 号的下降幅度明显大于扬辐粳
490 作 物 学 报 第 40卷


8 号。
2.4 TCB 胁迫对两种基因型水稻分蘖盛期可溶
性蛋白质含量的影响
未进行 TCB胁迫时, 两种基因型水稻叶片和根
系可溶性蛋白质含量差异不显著; 相同浓度 TCB胁
迫下, 扬辐粳 8 号叶片和根系可溶性蛋白含量均极
显著高于宁粳 1号(图 3)。宁粳 1号叶片和根系可溶
性蛋白含量随 TCB胁迫浓度的增加而极显著递减。
扬辐粳 8号叶片可溶性蛋白含量均极显著高于对照,
其叶片可溶性蛋白含量在中低浓度 TCB胁迫下呈递
增趋势, 60 mg kg–1下有所下降; 而根系可溶性蛋白
含量在中高浓度 TCB胁迫下均极显著高于对照。

表 1 TCB胁迫对 2种基因型水稻分蘖盛期各形态指标的影响
Table 1 Effect of TCB on morphological index in the two rice genotypes at maximum tillering stage
基因型
Genotype
TCB浓度
TCB
concentration
(mg kg–1)
不定根
最长根长
The longest
adventitious root
length (cm)
不定根
平均根粗
Average
adventitious root
diameter (mm)
株高
Plant height
(cm)
单穴分蘖数
Tillers per hill
单穴地上部
干物重
Shoot dry
weight
(g per hill)
单穴地下部
干物重
Root dry weight
(g per hill)
0 (CK) 16.9 cC 0.83 fE 42.07 bB 10.7 cBC 3.68 cC 0.63 cC
20 15.4 eE 0.85 eD 41.00 cC 9.7 dCD 3.57 dD 0.57 fF
40 14.0 gF 0.91 cB 36.47 eE 8.3 eE 2.78 gG 0.42 gG
宁粳 1号
Ningjing 1
60 12.5 hG 0.93 aA 33.37 fF 7.0 fF 2.32 hH 0.36 hH
0 (CK) 18.9 bB 0.82 fE 47.37 aA 11.7 bAB 3.92 bB 0.73 bB
20 19.5 aA 0.85 eD 47.67 aA 12.7 aA 3.94 aA 0.75 aA
40 16.3 dD 0.89 dC 41.97 bB 9.7 dCD 3.53 eE 0.62 dD
扬辐粳 8号
Yangfujing 8
60 14.2 fF 0.92 bB 38.80 dD 9.0 deDE 3.40 fF 0.57 eE
基因型 F值 F-value of genotype (A) 2171.5** 47.2** 6555.1** 80.7** 594900.0** 48220.0**
浓度 F值 F-value of concentration (B) 1538.0** 907.3** 3483.2** 60.9** 339200.0** 17020.0**
基因型×浓度 F值 F-value of A×B 101.9** 12.9** 20.1** 4.7* 59660.0** 903.6**
同列中标以不同大、小写字母的值分别在 0.01和 0.05水平差异显著。
Values followed by different letters within a column are significantly different at 0.01 (capital) and 0.05 (lowercase) probability levels, respectively.

图 2 TCB胁迫对分蘖盛期水稻根系活力和叶片叶绿素含量(SPAD值)的影响
Fig. 2 Effect of TCB on root activity and chlorophyll content (value of SPAD) of leaves in the two rice genotypes at top tillering stage
柱上标以不同大、小写字母时分别表示 0.01和 0.05差异显著水平。
Bars superscripted by different letters are significantly different at 0.01 (capital) and 0.05 (lowercase) probability levels, respectively.

2.5 TCB 胁迫三氯苯对两种基因型水稻分蘖盛
期抗氧化酶活性的影响
2.5.1 对 SOD活性的影响 TCB胁迫下 , 宁粳
1 号叶片(图 4-A)和根系(图 4-B) SOD 活性均随
TCB 浓度增加极显著递减。在中低浓度(20 mg kg–1、

40 mg kg–1) TCB 胁迫下 , 扬辐粳 8 号叶片和根系
SOD 活性均显著高于对照 , 且从 20 mg kg–1开始
呈递减趋势。高浓度 TCB 胁迫下叶片 SOD 活性
与对照差异不显著 , 根系 SOD 活性显著低于对
照。
第 3期 丁秀文等: 1,2,4-三氯苯胁迫对水稻分蘖盛期植株生长和生理特性的影响 491



图 3 TCB胁迫对分蘖盛期水稻叶片(A)和根系(B)可溶性蛋白质含量的影响
Fig. 3 Effect of TCB on the soluble protein content in rice leaves (A) and roots (B) at top tillering stage
柱上标以不同大、小写字母时分别表示 0.01和 0.05差异显著水平。
Bars superscripted by different letters are significantly different at 0.01 (capital) and 0.05 (lowercase) probability levels, respectively.

2.5.2 对 POD活性的影响 TCB胁迫下, 宁粳 1
号叶片(图 4-C)和根系(图 4-D) POD活性均极显著低
于对照, 且随 TCB浓度增加而递减。扬辐粳 8号叶
片 POD 活性在中低浓度胁迫下, 均显著高于对照,
且 20 mg kg–1与 40 mg kg–1间差异不显著; 而根系
POD 活性在中低浓度 TCB 胁迫下均极显著高于对
照, 从 20 mg kg–1开始呈下降趋势, 60 mg kg–1胁迫
时与对照差异不显著。
2.5.3 对 CAT活性的影响 TCB胁迫下, 宁粳 1
号叶片(图 4-E)和根系(图 4-F) CAT活性均极显著低
于对照, 且随 TCB浓度增加而先递减后略有所上升
(40~60 mg kg–1)。扬辐粳 8号叶片 CAT活性随 TCB
浓度增加先升高后降低, 在中低浓度 TCB胁迫下均
极显著高于对照, 而 60 mg kg–1时与对照差异不显
著; 根系 CAT 活性在中低浓度 TCB 胁迫下显著增加,
并呈上升趋势, 高浓度 TCB 胁迫下 CAT 活性下降,
与对照相比均达到极显著水平。
2.6 TCB 胁迫对 2 种基因型水稻分蘖盛期 –2O 产
生速率的影响
TCB 胁迫下, 宁粳 1 号叶片(图 5-A)和根系(图
5-B) 2O
– 产生速率均极显著高于对照 , 且呈递增趋
势。扬辐粳 8号叶片和根系 2O– 产生速率在 20 mg kg–1
TCB 胁迫时均极显著低于对照, 且均从 20 mg kg–1
开始呈递增趋势; 中高浓度 TCB 胁迫时, 扬辐粳 8
号叶片和根系 2O– 产生速率显著或极显著高于对照。
2.7 TCB胁迫对两种基因型水稻分蘖盛期 MDA
含量的影响
TCB 胁迫下, 宁粳 1 号叶片(图 5-C)和根系(图
5-D) MDA含量均随 TCB浓度增加而极显著升高。
扬辐粳 8号叶片和根系MDA含量在 20 mg kg–1时均
极显著低于对照, 而后呈上升趋势, 并显著或极显
著高于对照。
3 讨论
随着食品安全问题被屡屡曝光, 人们对农产品
质量与安全的关注度日益增加。而 CBs可通过多种
途径进入农田, 被作物吸收后, 在体内积累、迁移、
转化或释放[33-35]。人类长期接触或食用后在体内富
集, 进而危害身体健康。水稻、小麦、玉米等单子
叶植物的生长发育均易受 CBs 的影响, 其中水稻的
报道较多。
根系是作物吸收水分和养分的主要器官, 也是
作物接触土壤中污染物的关键部位之一。以往研究
认为 TCB胁迫使水稻幼苗的根系伸长受到抑制, 细
胞异常如细胞间隙加大、细胞壁显著加厚等, 根系
活力也有所降低[5,24,36]。本研究结果显示, 分蘖盛期
水稻的根系对 TCB浓度的响应存在基因型差异。低
浓度TCB胁迫下, 敏感基因型宁粳 1号的最长根长、
地下部干物重、根系活力分别比对照降低 9.1%、
9.3%、2.0%; 而扬辐粳 8号分别增加 3.2%、1.7%、
10.0%。在中高浓度 TCB 胁迫下, 2 种水稻的最长
根长、地下部干物重均极显著降低, 根粗均极显著
增加, 但宁粳 1号的降(增)幅均大于扬辐粳, 说明中
高浓度 TCB对根系的毒害效应严重, 即使是耐性基
因型扬辐粳 8 号的地下部生长也受到阻碍, 可能的
原因是 TCB浓度过高时, 其较高的疏水性导致其在
植株根系表面大量吸附, 破坏了细胞器结构及根系
稳态; 但由于耐性基因型根系抗氧化酶、谷胱甘肽-
S-转移酶和顺式还原酮加双氧酶等解毒酶 [36]受到
492 作 物 学 报 第 40卷



图 4 TCB胁迫对分蘖盛期水稻叶片(A, C, E)和根系(B, C, D)抗氧化酶活性的影响
Fig. 4 Effect of TCB on the activity of antioxidant enzymes in rice leaves (A, C, E) and roots (B, C, D) at top tillering stage
柱或曲线上标以不同大、小写字母时分别表示 0.01和 0.05差异显著水平。
Bars or curves superscripted by different letters are significantly different at 0.01 (capital) and 0.05 (lowercase) probability levels, respectively.
Enzymes activities in the curve with different letters are significantly different at P<0.01 (capital) and P<0.05 (lowercase), respectively.

诱导表达, 导致其受到的毒害作用小于宁粳 1号。
TCB 对水稻苗期株高[24]、地上部生物量[24]和成
熟期有效分蘖数[37]抑制作用显著, 本研究显示 TCB
对分蘖盛期水稻的地上部也有明显的影响。敏感基因
型宁粳 1 号的株高、地上部干物重、单穴分蘖数在
TCB胁迫下均显著低于对照, 而耐性基因型扬辐粳 8
号在低浓度 TCB 胁迫下, 株高、单穴分蘖数、地上
部干物重与对照相比 , 增幅分别为 0.6%、8.6%和
0.6%, 说明扬辐粳 8 号对低浓度的 TCB 胁迫有较强
的耐受性, 但当 TCB 浓度过高时, 对水稻植株的生物
毒性加大, 影响了细胞的分裂与生长, 对营养物质的
吸收和利用产生干扰, 从而使植株的长势长相异常。
光合作用是绿色植物生长发育的物质基础和能
量来源。低温、干旱、盐胁迫、重金属等逆境条件
均能影响作物的光合作用, 最终导致减产歉收。王
泽港等 [ 2 4 , 2 6 ]研究发现 TCB 的添加会导致水稻
第 3期 丁秀文等: 1,2,4-三氯苯胁迫对水稻分蘖盛期植株生长和生理特性的影响 493



图 5 TCB三氯苯胁迫对分蘖盛期水稻叶片(A, C)和根系(B, D) –2O 产生速率、丙二醛含量的影响
Fig. 5 Effect of TCB on the producing velocity of –2O and content of MDA in rice leaves (A, C) and roots (B, D) at top tillering stage
当大、小写字母不同时分别表示 0.01和 0.05差异显著水平。
Letters indicate statistical significance for producing velocity of –2O (A and B) and MDA content (C and D).
Values of A, B, C, and D with different letters are significantly different at P<0.01 (capital) and P<0.05 (lowercase), respectively.

幼苗期叶绿素含量、Rubisco酶活性的下降及抽穗期
水稻叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、最大光能转
换效率(Fv/Fm)、光合电子传递的量子化效率(ΦPSII)、
光系统 PSII的潜在活性(Fv/Fo)、光化学猝灭系数(qP)
及非光化学猝灭系数(qN)呈递减趋势; 杜青平、张
波等[5,38]发现水稻和小麦幼苗叶片中叶绿素 a、b 和
叶绿素总含量均随 TCB浓度的增加而呈降低趋势。
本研究表明, 低浓度 TCB 使分蘖盛期宁粳 1 号叶
绿素含量比对照降低 3.4%, 而对扬辐粳 8 号却增加
0.2%。中高浓度的 TCB胁迫使水稻光合器官受到伤
害[26], 对两品种分蘖盛期的叶绿素含量均有极显著
的抑制作用, 从而引起光合作用减弱, 干物重降低。
蛋白质是植物生长发育、新陈代谢过程中的重
要物质。已有研究表明 TCB能诱导水稻和小麦幼苗
蛋白质的表达[23,39], 主要包括解毒酶、细胞壁物质、
激素、原初或次生代谢与调节等的相关酶, 进而导
致植株体内蛋白质含量的增加[25]。本研究显示, 不
同浓度 TCB胁迫下, 分蘖盛期宁粳 1号叶片和根系
可溶性蛋白质分别与各自对照相比 , 叶片的降幅
(13.0%、22.1%、28.8%)远小于根系(18.7%、35.4%、
43.4%); 扬辐粳 8 号叶片可溶性蛋白质的表达受到
了诱导, 增幅分别为 3.1%、7.1%、3.9%。中低浓度
TCB 胁迫下, 扬辐粳 8 号根系可溶性蛋白质含量的
增幅分别为 14.1%、26.4%; 而高浓度胁迫时, 根系
可溶性蛋白质含量与对照相比差异不显著。说明扬
辐粳 8号对 TCB胁迫的耐性强, 中低浓度能够充分
诱导适应逆境相关蛋白及酶的表达, 而宁粳 1 号耐
性较差, 蛋白合成受阻或者分解加快, 导致蛋白质
含量较低, 对有机污染胁迫适应性差。
超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过
氧化氢酶(CAT)等是植物体内清除活性氧的重要抗
氧化酶, 也是酶保护系统的重要组分。酶保护系统
启动后, 能及时清除一定数量过剩的活性氧和过氧
化物, 从而减轻过氧化作用的伤害, 提高细胞的抗
逆性。丙二醛(MDA)含量反映了细胞膜脂过氧化程
度及器官的衰老情况。高浓度TCB胁迫下, 水稻敏感
494 作 物 学 报 第 40卷


品种幼苗的MDA含量显著增加, SOD、POD、CAT
活性有所降低, 根系受到的伤害明显大于叶片[5,25]。
张国良等[22]认为小麦敏感品种根系的SOD、POD活
性在低浓度TCB胁迫下有所升高, 而CAT活性却显著
降低。刘宛等[20-21]发现TCB能够使萌发的大豆种子活
性氧代谢紊乱, 超氧阴离子自由基( 2O– )产生速率显
著增加 , 丙二醛大量积累 ; 随着胁迫时间的延长 ,
大豆种子POD活性持续升高, SOD和CAT活性均表
现为先升高后降低趋势。本研究结果表明, 分蘖盛
期宁粳1号和扬辐粳8号对TCB胁迫的酶学响应有明
显的基因型差异。TCB胁迫下, 宁粳1号3种抗氧化酶
活性有所降低, 导致其酶保护系统清除活性氧的能
力下降 , 最终导致MDA过量积累 , 膜脂过氧化加
剧。扬辐粳8号在低浓度TCB胁迫下可以通过极显著
提高3种酶的活性增强其抗氧化的能力 , 进而促进
其生长; 而中等浓度TCB胁迫时, 虽然3种酶活性均
显著高于对照, 但 2O– 产生速率仍显著增高, 也导致
MDA大量积累, 说明扬辐粳8号对胁迫的自我调节
能力有一定限度 , 当TCB浓度超过一定界限时 , 虽
然抗氧化能力与对照相比有所增强, 但不足以弥补
TCB胁迫对生长造成的伤害; 而高浓度胁迫时, 叶
片中3种酶活性变化不明显, 而根系中SOD、CAT活
性显著降低 , 活性氧大量积累 , 膜脂过氧化加剧 ,
植株代谢紊乱, 生长明显受抑。
低浓度TCB胁迫对扬辐粳8号的生长发育有明
显的促进作用, 可能主要有以下三方面原因。(1)植
株的解毒系统适应性强, 抗氧化酶活性有所提高、
谷胱甘肽-S-转移酶和顺式还原酮加双氧酶(ARD)受
到诱导表达[36], 有利于清除活性氧和有毒物质、维
持细胞结构的稳定, 进而增强植株的抗逆能力; (2)
MicroRNA是一类与植物适应逆境胁迫有关的调控
基因表达的小分子RNA[40], CB等有机污染胁迫可能
诱导或下调水稻相关MicroRNA的表达 , 从而调节
植株的代谢过程; (3) 低浓度TCB能增加以其为碳源
的微生物数量, 提高土壤肥力[41-42], 而扬辐粳8号对
TCB胁迫有一定耐受限度, 在低浓度TCB下仍能正
常吸收与利用养分。
4 结论
不同浓度 TCB胁迫下敏感基因型和耐性基因型
水稻的生长和生理特性差异显著, 敏感基因型随胁
迫浓度的增加生长和生理活性受抑程度显著递增 ;
而耐性基因型在低浓度 TCB胁迫下, 植株解毒能力
较强, 最长根长、地上部和地下部干物重均极显著
高于对照, 根系活力、叶片和根系可溶性蛋白含量
较高, 酶保护系统清除活性氧的能力较强, 膜脂过
氧化程度较低。中高浓度 TCB胁迫才对耐性基因型
水稻的生长表现出明显的抑制作用。
References
[1] Miguel A S, Faure M, Ravanel P, Raveton M. Biological re-
sponses of maize (Zea mays) plants exposed to chlorobenzenes.
Case study of monochloro-1,4-dichloro- and 1,2,4-trichloro-
benzenes. Ecotoxicology, 2012, 21: 315–324
[2] 周文敏, 傅德黔, 孙宗光. 中国水中优先控制污染物黑名单的
确定. 环境科学研究, 1991, 4(6): 9–12
Zhou W M, Fu D Q, Sun Z G. Determination of black list of
China’s priority pollutants in water. Res Environ Sci, 1991, 4(6):
9–12 (in Chinese with English abstract)
[3] Oliver B G, Niimi A J. Bioconcentration of chlorobenzenes from
water by rainbow trout: correlations with partition coefficients
and environmental residues. Environ Sci Technol, 1983, 17:
287–291
[4] 魏泰莉, 贾晓珊, 杜青平, 赖子尼, 庞世勋, 谢文平, 杨婉玲.
珠江口水、沉积物及水生动物中氯苯类有机物的含量及分布.
环境科学学报, 2007, 27: 1717–1726
Wei T L, Jia X S, Du Q P, Lai Z N, Pang S X, Xie W P, Yang W L.
Chlorobenzenes in the waters, sediments and aquatic animals
from the Pearl River Estuary. Acta Sci Circumstantiae, 2007, 27:
1717–1726 (in Chinese with English abstract)
[5] 杜青平, 贾晓珊, 袁保红. 1,2,4-三氯苯对水稻种子萌发及幼苗
生长的毒性机理. 应用生态学报, 2006, 17: 2185–2188
Du Q P, Jia X S, Yuan B H. Toxic effects of
1,2,4-trichlorobenzene on rice seed germination and seedling
growth. Chin J Appl Ecol, 2006, 17: 2185–2188 (in Chinese
with English abstract)
[6] 宋洋, 王芳, 蒋新. 微生物降解 1,2,4-三氯苯研究进展. 土壤,
2011, 43: 343–349
Song Y, Wang F, Jiang X. Microbial degradation of 1,2,4-tri-
chlorobenzene: a review. Soils, 2011, 43: 343–349 (in Chinese
with English abstract)
[7] 周霞, 余刚, 黄俊, 张祖麟, 胡洪营. 北京东南郊化工区土壤
和植物中氯苯类有机物的残留及分布特征. 环境科学, 2007,
28: 249–254
Zhou X, Yu G, Huang J, Zhang Z L, Hu H Y. Residues and dis-
tribution characters of chlorobenzenes in soil and plants from
Beijing Southeast Chemical Industry Zone. Environ Sci, 2007, 28:
249–254 (in Chinese with English abstract)
[8] 崔健, 都基众, 杨泽, 马宏伟, 李霄. 沈阳市城郊土壤有机污
染特征. 生态学杂志, 2011, 30: 2472–2477
Cui J, Du J Z, Yang Z, Ma H W, Li X. Characteristics of soil or-
ganic pollution in Shenyang suburbs of Liaoning Province. Chin
J Ecol, 2011, 30: 2472–2477 (in Chinese with English abstract)
[9] 蔡全英, 莫测辉, 吴启堂, 李桂荣. 微生物方法降低城市污泥
的重金属含量研究进展. 环境化学, 2002, 21(2): 139–143
Cai Q Y, Mo C H, Wu Q T, Li G R. Preliminary study on the
content of chlorobenzenes in selected municipal sludge of China.
第 3期 丁秀文等: 1,2,4-三氯苯胁迫对水稻分蘖盛期植株生长和生理特性的影响 495


Environ Chem, 2002, 21(2): 139–143 (in Chinese with English
abstract)
[10] 刘玉萍. 松花江水体氯苯类污染物的污染研究. 环境科学与
管理, 2006, 31(5): 91–92
Liu Y P. Study of Chlorobenzene’s pollution in the Songhua River.
Environ Sci Manag, 2006, 31(5): 91–92 (in Chinese with English
abstract)
[11] 朱明吉, 郭志顺. 三峡库区重庆段有机污染研究. 三峡环境与
生态, 2009, 2(2): 5–11
Zhu M J, Guo Z S. Research on organic pollution in Chongqing
section of the Three Gorges Reservoir. Environ Ecol Three
Gorges, 2009, 2(2): 5–11 (in Chinese with English abstract)
[12] 石建省, 王昭, 张兆吉, 费宇红, 李亚松, 张凤娥, 陈京生, 钱
永. 华北平原地下水有机污染特征初步分析. 生态环境学报,
2011, 20: 1695–1699
Shi J S, Wang Z, Zhang Z J, Fei Y H, Li Y S, Zhang F E, Chen J
S, Qian Y. Preliminary analysis on the organic contamination of
groundwater in the North China Plain. Ecol Environ Sci, 2011, 20:
1695–1699 (in Chinese with English abstract)
[13] Lee C L, Song H J, Fan M D. Concentrations of chlorobenzenes,
hexachlorobutadiene and heavy metals in surficial sediments of
Kaohsiung coast, Taiwan. Chemosphere, 2000, 41: 889–899
[14] Zhang J Y, Zhao W, Pan J, Qiu L M, Zhu Y M. Tissue-dependent
distribution and accumulation of chlorobenzenes by vegetables in
urban area. Environ Int, 2005, 31: 855–860
[15] Jaime D, Manuel R, Mario D. 1,2,4-trichlorobenzene flow char-
acteristics in saturated homogeneous and stratified porous media.
Water Air Soil Poll, 2006, 177: 3–17
[16] GB5749/2006, 生活饮用水卫生标准. 北京: 中华人民共和国
卫生部/中国国家标准化管理委员会, 2006
GB5749/2006, Standard for Drinking Water Quality. Beijing:
Ministry of Public Health of the People’s Republic of China/
Standardization Administration of the People’s Republic of China,
2006 (in Chinese)
[17] DB11/307-2005, 水污染物排放标准. 北京: 北京市环境保护
局/北京市质量技术监督局, 2005
DB11/307-2005, Discharge Standard of Water Pollutants. Beijing:
Beijing Municipal Environmental Protection Bureau/Beijing Mu-
nicipal Administration of Quality and Technology Supervision,
2005 (in Chinese)
[18] 杨继富. 污水灌溉农业问题与对策. 水资源保护, 2000, (2):
4–8
Yang J F. The problem on agricultural sewage irrigation and
countermeasures. Water Resour Prot, 2000, (2): 4–8 (in Chinese
with English abstract)
[19] Macleod M, Mackay D. An assessment of the environmental fate
and exposure of benzene and the ehlorobenzenes in Canada.
Chemosphere, 1999, 38: 1777–1796
[20] 刘宛, 孙铁珩, 李培军, 周启星, 梁文举, 台培东, 许华夏, 张
海荣. 1,2,4-三氯苯胁迫对萌发大豆种子中活性氧的影响.应用
生态学报, 2002, 13: 1655–1658
Liu W, Sun T H, Li P J, Zhou Q X, Liang W J, Tai P D, Xu H X,
Zhang H R. Effects of 1,2,4-trichlorobenzene stress on active
oxygen in germinated soybean seeds. Chin J Appl Ecol, 2002, 13:
1655–1658 (in Chinese with English abstract)
[21] 刘宛, 孙铁珩, 李培军, 周启星, 台培东, 张春桂, 许华夏, 张
海荣. 1,2,4-三氯苯胁迫对大豆下胚轴膜脂过氧化的影响. 农
业环境保护, 2002, 21: 413–416
Liu W, Sun T H, Li P J, Zhou Q X, Tai P D, Zhang C G, Xu H X,
Zhang H R. Effects of 1,2,4-trichlorobenzene stress on membrane
lipid peroxidation in soybean hypocotyls. J Agro-Environ Prot,
2002, 21: 413–416 (in Chinese with English abstract)
[22] 张国良, 陈文军, 王显, 金添, 戴其根, 孙国荣, 许轲, 霍中洋,
张洪程. 小麦苗期对 1,2,4-三氯苯胁迫的生理响应. 生态学报,
2008, 28: 4388–4395
Zhang G L, Chen W J, Wang X, Jin T, Dai Q G, Sun G R, Xu C,
Huo Z Y, Zhang H C. Physiological reaction of wheat seedling to
1,2,4-trichlorobenzene stress. Acta Ecol Sin, 2008, 28:
4388–4395 (in Chinese with English abstract)
[23] 丁艳, 葛才林, 王泽港, 杜庆才. 小麦幼苗对镉和 1,2,4-三氯
苯污染的响应.中国农业大学学报, 2011, 16: 48–52
Ding Y, Ge C L, Wang Z G, Du Q C. Response of Cd and
1,2,4-trichlorobenzene pollutants on growth of wheat seedlings. J
China Agric Univ, 2011, 16: 48–52 (in Chinese with English ab-
stract)
[24] 王泽港, 葛才林, 万定珍, 郦志文, 罗时石, 杨建昌. 1,2,4-三
氯苯和萘对水稻幼苗生长的影响. 农业环境科学学报, 2006,
25: 1402–1407
Wang Z G, Ge C L, Wan D Z, Li Z W, Luo S S, Yang J C. Effects
of 1,2,4-trichlorobenzene and naphthalene on growth of rice
seedling. J Agro-Environ Sci, 2006, 25: 1402–1407 (in Chinese
with English abstract)
[25] 张国良, 陈文军, 仇利民, 孙国荣, 戴其根, 张洪程. 不同基
因型水稻苗期对 1,2,4-三氯苯胁迫的生理响应. 作物学报,
2009, 35: 733–740
Zhang G L, Chen W J, Qiu L M, Sun G R, Dai Q G, Zhang H C.
Physiological response to 1,2,4-trichlorobenzene stress of differ-
ent rice genotypes in seedlings. Acta Agron Sin, 2009, 35:
733–740 (in Chinese with English abstract)
[26] 王泽港, 骆剑峰, 高红明, 万定珍, 葛才林, 罗时石, 杨建昌.
1,2,4-三氯苯和萘对水稻抽穗期叶片光合特性的影响. 中国农
业科学, 2005, 38: 1113–1119
Wang Z G, Luo J F, Gao H M, Wan D Z, Ge C L, Luo S S, Yang J
C. Effects of 1,2,4-trichlorobenzene and naphthalene stress on
photosynthetic characteristics of rice at heading period. Sci Agric
Sin, 2005, 38: 1113–1119 (in Chinese with English abstract)
[27] 陈文军, 张国良, 孙国荣, 戴其根, 张洪程, 陶金飞, 孙洁, 严
林锋. 水稻耐 1,2,4-三氯苯胁迫基因型的苗期筛选. 农业环境
科学学报, 2008, 27: 1003–1008
Chen W J, Zhang G L, Sun G R, Dai Q G, Zhang H C, Tao J F,
Sun J, Yan L F. Screening of tolerant rice genotypes to 1,2,4-
trichlorobenzene stress at seedling stage. J Agro-Environ Sci,
2008, 27: 1003–1008 (in Chinese with English abstract)
[28] 张志良. 植物生理学实验指导. 北京: 高等教育出版社, 2009.
pp 30–31, 100, 125–126
Zhang Z L. Laboratory Manual for Plant Physiological Experi-
ment. Beijing: Higher Education Press, 2009. pp 30–31, 100,
125–126 (in Chinese)
[29] 邹琦. 植物生理学实验指导. 北京: 中国农业出版社, 2000. pp
173–174
Zou Q. The Guidance of Plant Physiological Experiment. Beijing:
496 作 物 学 报 第 40卷


China Agriculture Press, 2000. pp 173–174 (in Chinese)
[30] 高俊凤. 植物生理学实验指导. 北京: 高等教育出版社, 2006.
pp 215–216
Gao J F. The Guidance of Plant Physiological Experiment. Bei-
jing: Higher Education Press, 2006. pp 215–216 (in Chinese)
[31] 郝建军. 植物生理学实验技术. 北京: 化学工业出版社, 2007.
pp 159–160
Hao J J. Experimental technique of Plant Physiological. Beijing:
Chemical Industry Press, 2007. pp 159–160 (in Chinese)
[32] 李忠光, 龚明. 植物中超氧阴离子自由基测定方法的改进. 云
南植物研究, 2005, 27: 211–216
Li Z G, Gong M. Improvement of measurement method for su-
peroxide anion radical in plant. Acta Bot Yunnanica, 2005, 27:
211–216 (in Chinese with English abstract)
[33] Wang M J, Jones K C. Behavior and fate of chlorobenzenes (CBs)
introduced into soil-plant systems by sewage sludge application:
a review. Chemosphere, 1994, 28: 1325–1360
[34] He Y W, Sun T H, Ou Z Q, Yediler A and Kettrup A. Fate of
1,2,4-trichlorobenzene (1,2,4-TCB) in soil-rice paddy system.
Chemosphere, 1996, 32: 1381–1389
[35] 于开源, 苏玉红, 刘涛, 梁永超. 三氯乙烯和三氯苯在水-玉米-
空气系统中的传输过程研究. 农业环境科学学报, 2010, 29:
1702–1705
Yu K Y, Su Y H, Liu T, Liang Y C. Transport processes of tri-
chloroethylene and trichlorobenzene across the water-corn-air in-
terface. J Agro-Environ Sci, 2010, 29: 1702–1705 (in Chinese
with English abstract)
[36] Ge C L, Wan D Z, Wang Z G, Ding Y, Wang Y L, Shang Q, Ma F,
Luo S S. Response of rice roots to 1,2,4-trichlorobenzene stress.
Acta Agron Sin, 2007, 33: 1991–2000
[37] 金阳. 1,2,4-三氯苯对水稻伤害机理及水稻耐性机制的研究.
扬州大学硕士学位论文, 2003. pp 20–25
Jin Y. Study on the Mechanisms of l,2,4-Triehlorobenzene Dam-
aging Rice. MS Thesis of Yangzhou University, Yangzhou, China,
2003 (in Chinese with English abstract)
[38] 张波. 小麦对氧乐果和 1,2,4-三氯苯响应的生物学机理. 石河
子大学硕士学位论文, 2010. pp 18–22
Zhang B. Physiological Responses of Wheat Seedlings to Ometho-
ate and 1,2,4-trichlorobenzene Stress. MS Thesis of Shihezi Uni-
versity, Shihezi, China, 2010 (in Chinese with English abstract)
[39] Ge C L, Wan D Z, Wang Z G, Ding Y, Wang Y L, Shang Q, Ma F,
Luo S S. A proteomic analysis of rice seedings responding to
1,2,4-trichlorobenzene stress. J Environ Sci, 2008, 10: 309–319
[40] 许振华, 谢传晓. 植物 microRNA与逆境响应研究进展. 遗传,
2010, 32: 1018–1030
Xu Z H, Xie C X. Advances in plant microRNA and stresses re-
sponse. Hereditas (Beijing), 2010, 32: 1018–1030 (in Chinese
with English abstract)
[41] 何耀武, 孙铁琦, 区自清. 1,2,4-三氯苯在土壤中的降解. 应用
生态学报, 1996, 7: 429–434
He Y W, Sun T H, Ou Z Q. Degradation of 1,2,4-trichlorobenzene
(1,2,4-TCB) in soil. Chin J Appl Ecol, 1996, 7: 429–434 (in Chi-
nese with English abstract)
[42] 李勇, 黄占斌, 王文萍, 黄震, 颜丙磊, 曹杨, 王诗宇. 重金属
铅镉对玉米生长及土壤微生物的影响. 农业环境科学学报,
2009, 28: 2241–2245
Li Y, Huang Z B, Wang W P, Huang Z, Yan B L, Cao Y, Wang S
Y. Effects of heavy metals lead and cadmium on Zea mays L.
growth and the soil microorganism. J Agro-Environ Sci, 2009, 28:
2241–2245 (in Chinese with English abstract)