全 文 ：Vol. 30 , No. 6
pp. 626～628 　June , 2004
作 　物 　学 　报
ACTA AGRONOMICA SINICA
第 30 卷 第 6 期
2004 年 6 月 　626～628 页
研究
简报 铀尾沙胁迫对水稻幼苗叶绿素含量、MDA含量和 SOD 活性的影响
易　俗　王瑞兰　汪　琼　陈康贵　李　丹　邓　芳 Ξ
(湖南科技大学生命科学学院 ,湖南湘潭 411201)
Effects of Uranium Tail Stress on Chlorophyll Content and MDA Content and Acti2
vity of SOD in Rice Seedlings
YI Su , WANG Rui2Lan , WANG Qiong , CHEN Kang2Gui , LI Dan , DENG Fang
( School of Life Science , Hunan Science and Technology University , Xiangtan 411201 , Hunan , China)
　　铀尾沙是铀水冶厂将铀矿石经过水冶处理提取铀后排
出的废渣 ,含少量铀和其他放射性核素 ,以及其他化学有毒、
有害元素如锰、镉等 ,是一种复合污染物。尾矿库析出的氡、
受污染的水和悬浮的尾矿尘等对周围的环境造成了一定程
度的污染[1 ,2 ] 。作者在对铀尾矿库周围农田进行调查时发
现水稻的生长受到了影响 ,主要表现在水稻生长茂盛但不开
花 ,或者能开花结实但其米饭口感差。所以 ,有必要探讨铀
尾沙影响水稻生长的机理。近年来 ,人们对逆境胁迫下植物
体内的叶绿素含量的变化和植物体内活性氧的产生与膜脂
过氧化作用的关系以及植物膜系统的结构和功能的变化等
进行了逆境伤害和抗性生理的研究 ,对自由基诱导产生的膜
脂过氧化作用及其对整体膜破坏的影响已引起人们的注
意[3 ] 。本文采用室内培养法研究铀尾沙对杂交水稻幼苗叶
绿素含量、丙二醛 (MDA)含量、SOD 活性的影响 ,旨在初步了
解铀尾沙对水稻的早期毒害。
1 　材料与方法
1. 1 　材料处理
培两优 288 (杂交晚籼稻) 购自湘潭市种子公司 ,种子经
漂洗选种后 ,用 0. 2 % HgCl2 溶液消毒 10 min ,再用清水冲洗
干净 ,于 30 ℃浸种催芽 24 h[3 ] 。精选露白种子 ,分别播种在
5 种不同的培养沙基 (100 %砂基、75 %砂基 + 25 %铀尾沙、
50 %砂基 + 50 %铀尾沙、25 %砂基 + 75 %铀尾沙、100 %铀尾
沙)中 (铀尾沙取自衡阳某厂铀尾矿库 ,成分见表 1) 于人工
气候室中培养 ,光照强度为 1 700 lx ,光照时间 10 h/ d ,温度
28 ℃(昼) / 22 ℃(夜) ,相对湿度 80 % ,待幼苗长至二叶一心
期 ,开始进行水稻幼苗叶片叶绿素含量测定、丙二醛含量测
定及 SOD 活性测定 ,每个实验均重复 3 次。
表 1 铀尾沙化学组成
Table 1 Chemical compositions of the uranium tail
项目 Item 含量 Content 项目 Item 含量 Content
铀 (U) 106. 7 mg. kg - 1 铜 (Cu) 0. 02 %
镭 (Ra) 8390 Bq. kg - 1 锌 (Zn) 0. 008 %
硅 (SiO2) 73. 89 % 镍 (Ni) 0. 016 %
铁 (Fe) 2. 0 % 镉 (Cd) 0. 0005 %
铝 (Al) 3. 32 % 氟 (F) 0. 135 %
钙 (Ca) 3. 47 % 总硫 (SO42 - ) 3. 40 %
镁 (Mg) 0. 16 % 氯 (Cl - ) 　微
钼 (Mo) 0. 0066 % 硝酸根 (NO -3 ) 0. 30 %
　　注 :表中数据由 272 厂安环处提供。
1. 2 　测定项目及方法
1. 2. 1 　叶绿素含量的测定 　　按张志良的方法进行[12 ] 。
1. 2. 2 　MDA 含量测定 　　按白宝璋等的方法进行[4 ] 。
1. 2. 3 　SOD 活性的测定 　　按白宝璋等的方法进行 ,以抑
制氮蓝四唑 (NBT) 光化还原 50 %时的酶液量作为 1 个酶活
力单位 (μmol·g - 1FW) [4 ] 。
2 　结果
2. 1 　水稻幼苗叶绿素含量的变化
由图 1 可看出 ,培养基中无铀尾沙含量时 ,叶绿素含量
最低 ,铀尾沙含量为 50 %时 ,叶绿素含量最高。在培养基中Ξ基金项目 :湖南省教育厅资助项目 (01C271) 。
作者简介 :易　俗 (1965 - ) ,男 ,湖南洪江人 ,副教授 ,研究方向 :植物生理生态。E2mail : ysuch @sohu. com
Received(收稿日期) :2003209219 ,Accepted (接受日期) :2003212201.

铀尾沙含量为 0～50 %的范围内 ,叶绿素含量随铀尾沙含量
增加而增高。而在培养基中铀尾沙含量为 50 %～100 %的范
围内 ,叶绿素含量随铀尾沙含量增加而减少。如果将水稻幼
苗叶绿素的含量按从低到高进行排序 ,则对应的培养基中铀
尾沙含量为 0、25 %、100 %、75 %和 50 %。
图 1 铀尾沙对水稻幼苗叶绿素含量的影响
Fig. 1 Chlorophyll contents in rice seedlings under
uranium tail stress
2. 2 　水稻幼苗丙二醛 (MDA)含量的变化
MDA 是膜脂过氧化的主要产物之一 ,其含量可以表示
脂质过氧化的程度[6 ] 。从图 2 可以看出 ,在 5 种不同的培养
基中 ,水稻幼苗的 MDA 含量各不相同。其中 ,在 50 %的铀尾
沙砂基中 MDA 含量最低 ,在 100 %铀尾沙砂基的培养基中 ,
MDA 含量最高 ,在 0～50 %的范围内 ,随铀尾沙含量的增加
而降低 ,而在 50 %～100 %的范围内 ,随铀尾沙含量的增加而
增高。这一变化趋势与叶绿素的变化趋势相反。
图 2 铀尾沙对水稻幼苗 MDA含量的影响
Fig. 2 Changes of MDA contents in rice seedlings under
uranium tail stress
2. 3 　水稻幼苗 SOD 活性的变化
从图 3 可以看出 ,100 %铀尾沙培养的水稻幼苗 SOD 活
性最高 ,无铀尾沙培养的水稻幼苗 SOD 活性最低 ,随培养基
中铀尾沙含量的增多而增加 ,且在无铀尾沙和 25 %铀尾沙
之间 ,增幅渐大 ,在 75 %铀尾沙和 100 %铀尾沙之间 ,增幅最
大 ,达到 103. 4 % ,而在 25 %铀尾沙和 50 %铀尾沙之间增幅
最小 ,仅为 12. 74 %。
3 　讨论
环境胁迫可使叶绿素含量降低[13 ] ,Alberte 等[14 ]认为 ,其
图 3 铀尾沙对水稻幼苗 SOD 活性的影响
Fig. 3 Activity of SOD in rice seedlings under
uranium tail stress
主要原因是叶绿体片层中捕光叶绿素 a/ b2pro 复合体合成受
到抑制。环境胁迫下水稻幼苗叶绿素含量的降低与 MDA 含
量呈现一定的负相关性[15 ] ,本次实验也得到了相同的结果。
轻度胁迫下 ,水稻幼苗体内所产生的活性氧数量少 ,且足以
诱导其体内 SOD、POD、CAT等保护酶活性提高 ,足以清除这
些活性氧 ,同时 ,叶中色蛋白络合物结合度维持在较高水平 ,
可以抵御活性氧的攻击 ,故轻度胁迫不足以使其受伤害。严
重环境胁迫可使水稻幼苗体内超氧化物阴离子自由基水平
和 H2O2 含量显著增加 ,脂质过氧化产物 MDA 大量增加 ,导
致质膜的完整性严重破坏情况下 ,叶绿素含量也明显降
低[15 ] ,此时植物体内活性氧产生和清除的平衡遭到破坏 ,且
水稻叶片中叶绿素2pro 络合物结合度明显松弛 ,叶绿素外
露 ,为活性氧的攻击提供了有利条件 ,因而 ,导致植物细胞的
氧化伤害。
铀尾沙中既有一些不利于植物生长的放射性元素和重
金属元素 ,同时又比一般土壤中富含氨、氮、铁、镁等利于植
物生长的矿质 ,因而当培养基中砂与铀尾沙的质量百分比控
制在一个合适的比例时 ,植物的长势最好 ,叶绿素含量最丰
富 ,同时 ,膜脂过氧化产物 MDA 的含量也最低。随着砂与铀
尾沙质量百分比的减少 ,铀尾沙对植物的生长开始产生一定
的危害 ,在这种环境胁迫下叶绿素含量逐渐降低 ,MDA 含量
升高。另一方面 ,随着砂与铀尾沙质量百分比的升高 ,砂中
因为缺乏一些铀尾矿中富含的氨、氮、铁、镁等矿质 ,叶绿素
含量也会逐渐降低 ,MDA 含量升高。这也说明本次实验设
计的不足。
环境胁迫因子通过影响植物抗氧化酶的活性 ,引起活性
氧代谢失调 ,导致活性氧累积和膜脂过氧化损伤 ,可能是生
物遭受逆境的重要特征[8 ,9 ] 。植物器官在逆境条件下 ,往往
发生膜脂过氧化作用 ,MDA 是其产物之一。MDA 常被作为
脂质过氧化指标 ,反映细胞膜脂过氧化程度和植物对逆境条
件下反应的强弱[10 ] ,在铀尾沙逆境下 ,MDA 含量也显著
增多。
SOD 是生物长期生存在有氧的大气中 ,逐渐进化形成的
一种金属酶[11 ] ,SOD 可以催化超氧化物阴离子自由基的歧
726　6 期 易 　俗等 :铀尾沙胁迫对水稻幼苗叶绿素含量、MDA 含量和 SOD 活性的影响 　　　

化作用 ,生成分子氧或过氧化氢 ,控制脂质氧化 ,减少膜系统
的伤害[10 ] 。较高的 SOD 活性是植物抵抗逆境胁迫的生理基
础 ,SOD 活性下降 ,膜脂过氧化加强 ,又导致 MDA 进一步积
累[11 ] ,本实验没有得到相似的结果 ,可能是因为铀尾沙的胁
迫在水稻幼苗的耐受范围内 ,因而出现了 SOD 活性随铀尾
沙含量增加而升高的现象 ,而 SOD 活性升高是稻苗的应急
响应 ,在镍毒害情况下也观察到这一现象[9 ] 。
本实验结果揭示出铀尾沙对水稻幼苗生长的影响。由
于铀尾沙既有促进 ,又有抑制水稻幼苗生长的因素 ,所以其
综合作用机理还需进一步研究。
致　谢 :本次工作得到张锡亭教授和 272 厂黄代富厂长、蔡
振民处长、何文星高级工程师等同志的大力协助 ,在此表示
感谢。
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