全 文 ：广 西 植 物 Guihaia　Oct．２０１５,３５(５):６４８－６５５　　　　　　　　　　 http://journal．gxzw．gxib．cn　
DOI:１０．１１９３１/guihaia．gxzw２０１４１１０２６
杨志娟,陈银萍,苏向楠,等．外源NO对铅胁迫下三叶鬼针草幼苗活性氧代谢的影响[J]．广西植物,２０１５,３５(５):６４８－６５５
YangZJ,ChenYP,SuXN,etal．EfectsofexogenousNOonreactiveoxygenmetabolismofBidenspilosaseedlingsunderleadstress[J]．Guihaia,２０１５,
３５(５):６４８－６５５
外源NO对铅胁迫下三叶鬼针草幼苗活性氧代谢的影响
杨志娟,陈银萍∗,苏向楠,郑　怡,蘧苗苗,子　轩
(兰州交通大学 环境与市政工程学院,兰州７３００７０)
摘　要:铅(Pb)是已知毒性最强的重金属污染源之一,一氧化氮(NO)是一种普遍存在于生物界的信使分子,
广泛参与植物对Pb胁迫的应答反应调控,而三叶鬼针草(Bidenspilosa)是修复Pb污染的重要种质资源.为
了进一步探明NO在植物Pb胁迫响应中的作用及机理,增强三叶鬼针草对Pb污染土壤的耐性以及更好地应
用于Pb污染土壤的修复.该研究以培养６０d的三叶鬼针草幼苗为材料,用不同浓度NO供体硝普钠(SNP)
预处理,测定６００μmol/L硝酸铅胁迫处理第３天三叶鬼针草叶、茎和根的膜质过氧化、抗氧化酶系统和渗透
调节物质含量等指标,分析外源NO对铅胁迫下三叶鬼针草活性氧代谢的影响.结果表明:３００μmol/LSNP
能显著降低铅胁迫下三叶鬼针草相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)、过氧化氢(H２O２)含量以及超氧阴离子
(O－２􀅰)产生速率;能显著促进脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(SP)、类胡萝卜素(Car)的合成;和不同浓度SNP对三
叶鬼针草叶、茎和根中抗氧化酶活性的影响较复杂,其中２００μmol/LSNP能显著增强叶和茎中抗坏血酸氧
化酶(APX)活性、茎中谷胱甘肽还原酶(GR)活性,３００μmol/LSNP能显著增强叶中过氧化物酶(POD)活性,
１０００μmol/LSNP能显著增强茎和根中过氧化氢酶(CAT)活性和叶中超氧化物歧化酶(SOD)活性.综上表
明,适宜浓度NO可以通过启动抗氧化系统,增加渗透调节物质含量和调节抗氧化酶活性,从而有效保护三叶
鬼针草膜系统稳定性,缓解Pb胁迫伤害.因此,适宜浓度NO可以增强三叶鬼针草对Pb污染土壤的耐性,其
在三叶鬼针草修复Pb污染土壤中具有较好的应用价值.
关键词:一氧化氮(NO);三叶鬼针草;膜质过氧化;抗氧化酶系统;渗透调节物质
中图分类号:Q９４５．７９　　文献标识码:A　　文章编号:１０００Ｇ３１４２(２０１５)０５Ｇ０６４８Ｇ０８
EffectsofexogenousNOonreactiveoxygenmetabolism
ofBidenspilosaseedlingsunderleadstress
YANGZhiＧJuan,CHENYinＧPing∗,SUXiangＧNan,
ZHENGYi,QUMiaoＧMiao,ZIＧXuan
(SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou７３００７０,China)
Abstract:Lead(Pb)isanimportantpolutionsourceofheavymetals．Exogenousnitricoxide(NO)isacommonsigＧ
nalmoleculeinbiologyregulatingplantgrowthandithasbeenshownthatitparticipateinalkindsofplantresponses
toPbstress,BidenspilosaisanidealgermplasmresourcerepairingsoilscontaminatedbyPb．TheefectsofNOon
themembranelipidperoxidation,osmoticregulationsubstances,antioxidantenzymeactivitiesandactiveoxygenmeＧ
tabolisminleaves,stemsandrootsofB．pilosaseedlingsunderPb(６００μmol/Lleadnitrate)stressfor３dwere
收稿日期:２０１４Ｇ１２Ｇ１９　　修回日期:２０１５Ｇ０３Ｇ２３
基金项目:国家自然科学基金项目(３１２６００８９,３１１７０４１３)
作者简介:杨志娟(１９９０Ｇ),女,甘肃白银人,硕士研究生,主要研究方向为环境生态学,(EＧmail)１３４３１７８３５８＠qq．com.
∗通讯作者:陈银萍,博士,教授,主要研究方向为环境生态学,(EＧmail)yinpch＠mail．lzjtu．cn.
studiedbydeterminingrelativeelectricalconductivity (REC),contentsofmalondialdehyde (MDA),hydrogen
peroxide(H２O２),superoxideanion(O－２􀅰)generatingrate,contentsofproline(Pro),solubleprotein(SP),
carotenoid(Car),activitiesofascorbicacidperoxidase(APX),glutathionereductase(GR),peroxidase(POD),
catalase(CAT),superoxidedismutase(SOD)intheleaves,stemsandrootsofsixtyＧdayＧoldseedlingsofB．pilosa
pretreatedwithdiferentconcentrationsofsodiumnitroprusside(SNP)asanexogenousNOdonortoexploretherole
andmechanismofNOinplantunderPbstress,toenhanceB．pilosaresistancetoPbanditsbetterapplicationin
phytoremediationofPbcontaminatedsoil．Theresultsindicated:５０－４００μmol/LSNPremarkablyreducedREC,
contentsofMDA,H２O２andO－２􀅰generatingrate,while５００－１０００μmol/LSNPremarkablyincreasedREC,
contentsofMDA,H２O２andO－２􀅰generatingrate,ofwhichprotectionofthemembranesystemstability３００μmol/L
SNPtreatmentonB．pilosaseedlingsunderPbstresswasthemostremarkable．Moreover３００μmol/LSNPsignifiＧ
cantlypromotedthesynthesisofPro,SPandCar．TheefectsofSNPonactivitiesofantioxidantenzymesinleaves,
stemsandrootsofB．pilosaseedlingswascomplex．And２００μmol/LSNPsignificantlyenhancedactivitiesofAPX
inleavesandstemsandGRinstems,３００μmol/LSNPsignificantlyenhancedactivitiesofPODinleaves,and１０００
μmol/LSNPsignificantlyenhancedactivitiesofCATinstemsandrootsandSODinleaves．ItwasshownthatapproＧ
priateconcentrationofexogenousNOcouldincreasethecontentsofosmoticregulationsubstancesandregulateactiviＧ
tiesofantioxidantenzymestoefectivelyprotectthemembranesystemstabilityandaleviatetheharmofPbstresson
B．pilosaseedlings．ExogenousnitricoxidecouldreducetheharmofPbstressonB．pilosaseedlingsbecausethatniＧ
tricoxideSNPproducedcoulddirectlyreactwithreactiveoxygenspecies(ROS)B．pilosaseedlingsproducedunder
Pbstresstoreducetheharmofthemembranesystem,NOalsocouldindirectlyadjusttheantioxidantenzyme
systemtoreducetheoxidativedamagecausedbyPbstress;moreoveritwasbecausethattheSNPcouldease
PbstressofB．pilosaseedlingsbyincreasingcontentsofosmoticregulationsubstanceswhichcouldregulate,
protectandscavengeROSandstimulatethegrowthofplant．ButtheeffectsofexogenousNOhadtwosides,
namelythelowconcentrationeasedandthehighdamaged,ofwhichmitigationeffectsof３００μmol/LSNP
treatmentonB．pilosaseedlingsunderPbstresswasthemostremarkable．ThoseresultssuggestedthatapＧ
propriateconcentrationofNOcouldenhanceB．pilosaresistancetoPbandNOhadwelprospectinphytoreＧ
mediationofPbcontaminatedsoilwithB．pilosaseedlings．
Keywords:nitricoxide(NO);Bidenspilosa;membranelipidperoxidation;antioxidantenzymesystem;osmotic
regulationsubstances
　　随着全球人口快速膨胀、工农业生产迅速发展,
致使大量重金属排放.重金属具有隐蔽性强、半衰
期长、毒性大、难清除和易生物放大进入食物链危害
人类健康等特点,因此重金属污染成为全球生态环
境最大的威胁之一(Xuetal．,２０１４).铅(Pb)矿产
资源开采、金属冶炼、燃料生产等使Pb通过多种途
径进入土壤环境(张富运等,２０１２).这不仅降低了
农作物的产量和品质,而且还通过食物链影响人类
的健康(段德超等,２０１４).因此,探讨植物Pb胁迫
的解毒机理对农业的可持续发展具有重要意义.
一氧化氮(NO)是一种新的植物生长调节信号
分子,广泛参与植物各种生理过程的调节,尤其在植
物生长发育(Xiongetal．,２００９)、其对干旱胁迫(陈
银萍等,２０１０)、热胁迫(Songetal．,２００８)、盐胁迫
(Zhengetal．,２００９)及强光胁迫(Xuetal．,２０１０)等
逆境响应中起着重要作用.NO也参与植物对各种
重金属胁迫的信号应答.硝普钠(sodiumnitroＧ
prusside,SNP,一种外源 NO供体)预处理能减轻
Cd、Pb胁迫对羽扇豆(Lupinusmicranthus)根生长
的抑制作用(Kopyraetal．,２００３),能缓解Cd对水
稻(Oryzasativa)(Prernaetal．,２０１４)和 Mn对甘
菊(Matricariachamomilla)的伤害(Jozefetal．,
２０１４),NO可以很快地消除由胁迫引起的超氧阴离
子以及脂质自由基,使能够对植物产生损害作用的
ROS过程减缓,进而促使抗氧化系统迅速启动,缓
解重金属胁迫对植物造成的危害,提高植物抗性.
三叶鬼针草(Bidenspilosa)是我国东北、华北、
华东、西南等地区主要的农田杂草,其抗逆能力强,
具有较强的争光、争水和争肥能力,已有研究结果表
明其生物量大,根系发达,具有富集Cd(魏树和等,
２００８)和Pb(谌金吾,２０１３)的能力,是修复重金属污
染土壤较理想的种质资源(孙约兵等,２００９).目前,
９４６５期　　　　　　　杨志娟等:外源NO对铅胁迫下三叶鬼针草幼苗活性氧代谢的影响
对于三叶鬼针草的研究主要集中在各种环境因子对
其种子萌发率(严文斌等,２０１２)、生长(潘玉梅等,
２０１２)的影响以及其对Cd、Pb污染水体的修复潜能
(谌金吾,２０１３)等方面.而关于外源NO对三叶鬼
针草Pb胁迫的缓解作用及机制研究尚未见有报
道.本研究以三叶鬼针草幼苗为研究材料,通过分
析外源NO对Pb胁迫下三叶鬼针草幼苗叶、茎和
根抗氧化系统和细胞膜损坏的影响,旨在分析外源
NO在缓解Pb胁迫对三叶鬼针草幼苗生长损害的
机理和作用,为探索重金属Pb胁迫下三叶鬼针草
的损伤、诱发防卫机制及三叶鬼针草用于修复重金
属污染土壤等方面提供一定的科学依据.
１　材料与方法
１．１材料、试剂
三叶鬼针草种子购自泰山野菜种植基地.NO
供 体 硝 普 钠 (亚 硝 基 铁 氰 化 钠,Sodium
nitroprusside,SNP,购自Sigma公司),现用现配,
通常０．１５mmol/LSNP可以产生小于０．２μmol/L
的NO(凌腾芳等,２００６).
１．２实验设计
选取均匀、饱满的三叶鬼针草种子,将其浸泡在
１％ KMnO４溶液中１０min,用蒸馏水冲洗干净,取
出种子晾干后播种以提高种子的发芽率和抗病性.
将处理后的三叶鬼针草种子以混合土(蛭石和营养
土１∶２)为栽培介质,种植于高度和口径分别为１５
cm和２０cm的塑料花盆中,在室外小型温棚中培
养,用１/２浓度的 Hoagland营养液每天浇灌.培
养６０d左右,待三叶鬼针草幼苗长出６片真叶后选
择长势一致、状态良好的幼苗,将其全部小心地移植
到塑料网杯中,于培养皿中用１/２浓度营养液培养
２~３d,每天更换营养液.以含有６００μmol/L的硝
酸铅模拟Pb胁迫,以Hoagland营养液为基础培养
液,分别添加SNP至最终浓度为０、５０、１００、２００、
３００、４００、５００、１０００μmol/L,以浇３０mLHoagland
营养液为对照(CK),共９个处理(CK、０＋Pb、５０＋
Pb、１００＋Pb、２００＋Pb、３００＋Pb、４００＋Pb、５００＋
Pb、１０００＋Pb),每处理设３个重复.水培３d后,
分别取叶、茎和根测定相关指标.
１．３测定方法
REC、H２O２的含量和 O－２􀅰产生速率按李玲等
(２００９)的方法测定,MDA、Pro、Car和SP含量按李
合生等(２００３)的方法测定,SOD、CAT、POD、APX
和GR活性按李忠光等(２００２)的方法测定.
１．４数据统计分析
采用STASTISTIC和EXCEL软件进行数据
处理和制图.不同处理组间的比较用单因素方差分
析,多重比较用Duncan法.
２　结果与分析
２．１外源NO对Pb胁迫下三叶鬼针草膜质过氧化的
影响
Pb胁迫下三叶鬼针草幼苗 REC 显著升高
(P＜０．００１),叶、茎和根 REC分别比对照升高了
１８．３３％,６２．７３％和７８．３９％.５０μmol/LSNP使三
叶鬼针草幼苗REC极显著降低(P＜０．００１),与Pb
胁迫而未施SNP处理相比,叶、茎和根REC分别降
低了１２．９６％,１８．３７％和３０．１４％,其余处理随SNP
浓度升高,三叶鬼针草幼苗 REC不断升高,其中
１０００μmol/L 处理使 REC 升高最显 著 (P ＜
０．００１),与Pb胁迫而未施SNP处理相比,叶、茎和
根REC分别增加了３５．５９％、１４８．４２％和７６．９２％
(图１:A).
Pb胁迫下,三叶鬼针草幼苗 MDA含量显著增
加(P＜０．００１),叶、茎和根 MDA含量分别比对照增
加了１６．５８％,１５５．５０％和２６．４８％(P＜０．００１).低
浓度SNP使三叶鬼针草幼苗 MDA含量显著降低,
其中３００μmol/LSNP使 MDA含量降低极为显著
(P＜０．００１),与Pb胁迫而未施SNP处理相比,叶、
茎和根 MDA含量分别降低了１３．３４％、３９．３４％和
６５．６１％.５００~１０００μmol/LSNP使MDA含量升
高,其中１０００μmol/LSNP使 MDA含量升高最显
著(P＜０．００１),与Pb胁迫而未施SNP处理相比,
叶升高了１６．７１％,茎和根分别降低了８．４５％和
５５．２４％(图１:B).
Pb胁迫下,三叶鬼针草幼苗 O－２􀅰产生速率显
著升高(P＜０．００１),叶、茎和根 O－２􀅰产生速率分别
比对照升高６３．４７％,９３．４２％和１．５６％.经不同浓
度SNP处理后,Pb胁迫下三叶鬼针草O－２􀅰产生速
率均有所降低,其中３００μmol/LSNP使O－２􀅰产生
速率降低最显著(P＜０．００１),与 Pb胁迫而未施
SNP处理相比,叶、茎和根 O－２􀅰产生速率分别降低
了５９．６９％,２７．６４％和６４．１１％(图１:C).
Pb胁迫下,三叶鬼针草幼苗H２O２含量显著升
０５６ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３５卷
图１　外源NO对铅胁迫下三叶鬼针草幼苗REC(A)、MDA含量(B)、产生速率(C)和 H２O２
含量(D)的影响　不同小写字母表示差异显著(P＜０．００１).下同.
Fig．１　EfectsofNOonREC(A),MDAcontents(B),generatingrate(C)andH２O２contents(D)intheBidenspilosa
seedlingsunderPbstress　Diferentsmallettersmeansignificantdiferences(P ＜０．００１)．Thesamebelow．
高(P＜０．００１),叶、茎和根中H２O２含量分别比对照
升高２９５．４５％、５４８．３８％和９３．７５％.低浓度SNP
使Pb胁迫下三叶鬼针草 H２O２含量极显著降低(P
＜０．００１),其中３００μmol/LSNP使H２O２含量降低
最显著(P＜０．００１),较Pb胁迫而未施SNP处理叶
和茎中H２O２含量分别降低了６８．９６％和４４．７７％,
１００μmol/LSNP使根中H２O２含量较Pb胁迫而未
施SNP处理降低４８．３８％;高浓度SNP使 H２O２含
量显著增加,其中１０００μmol/LSNP使H２O２含量
增加极显著(P＜０．００１),叶和根H２O２含量较Pb胁
迫而未施SNP处理分别增加了３．８３％和８０．６４％,
茎H２O２含量降低了２．４８％(图１:D).
２．２外源NO对Pb胁迫下三叶鬼针草抗氧化酶系统
的影响
Pb胁迫下,三叶鬼针草幼苗中CAT活性显著
升高(P＜０．００１),叶、茎和根中CAT活性分别比对
照升高了３８．８８％、７．１４％和１．２５％.Pb胁迫下,５０
和１００μmol/LSNP使三叶鬼针草茎中CAT活性
显著降低(P＜０．００１),其余SNP处理使茎中CAT
活性极显著升高(P＜０．００１),２００、３００、４００、５００、
１０００μmol/LSNP分别比Pb胁迫而未施SNP处
理升高了３０．００％、４０．００％、５０．５０％、５０．００％ 和
５３．３３％;５０μmol/LSNP使根中CAT活性显著降
低(P＜０．００１),其余SNP处理使根中CAT活性极
显著升高(P＜０．００１),１００、２００、３００、４００、５００、１０００
μmol/LSNP分别比Pb胁迫而未施SNP处理升高
了７．４０％、８．６４％、１４．８１％、１８．５１％、２５．９２％ 和
３３．３３％;叶中CAT活性随SNP浓度增大呈先降后升
的趋势,其中５００和１０００μmol/LSNP使叶中CAT
活性显著升高(P＜０．００１),较Pb胁迫而未施SNP处
理升高了４．００％和７．２０％(P＜０．００１)(图２:A).
Pb胁迫下,三叶鬼针草幼苗 APX活性显著升
高(P＜０．００１),叶、茎和根中APX活性分别比对照
增加了５．２２％,１７．５４％和１７７．６４％.低浓度SNP
使三叶鬼针草叶和茎中 APX活性显著升高,其中
２００μmol/LSNP使叶和茎中 APX活性极显著升
高(P＜０．００１),较Pb胁迫而未施SNP处理分别升
高了３５．６８％和２３６．８２％;根中APX活性随SNP浓
度的升高呈先降后升的趋势;４００~１０００μmol/L
SNP使三叶鬼针草叶中 APX活性较Pb胁迫而未
施SNP处理极显著降低(P＜０．００１),茎和根中
APX活性极显著升高(P＜０．００１),其中１０００μmol/L
１５６５期　　　　　　　杨志娟等:外源NO对铅胁迫下三叶鬼针草幼苗活性氧代谢的影响
图２　外源NO对铅胁迫下三叶鬼针草幼苗GR(A)、POD(B)、APX(C)、CAT(D)和SOD(E)活性的影响
Fig．２　EfectsofNOonactivitiesofGR(A),POD(B),APX(C),CAT (D)andSOD(E)
intheBidenspilosaseedlingsunderPbstress
图３　外源NO对铅胁迫下三叶鬼针草幼苗Pro(A),SP(B)和Car(C)含量的影响
Fig．３　EfectsofNOonPro(A),SP(B)andCar(C)contentsintheBidenspilosaseedlingsunderPbstress
SNP使茎和根中APX活性显著升高(P＜０．００１),
较Pb胁迫而未施SNP处理分别升高了２３０．１５％和
６．３４％(图２:B).
Pb胁迫下,三叶鬼针草幼苗叶、茎和根POD活
性分别比对照升高了６．７４％,４０．５９％和３０．９４％(P
＜０．００１).Pb胁迫下,三叶鬼针草幼苗叶中POD
活性随SNP浓度的增大呈先升后降的趋势,其中
３００μmol/LSNP使叶中POD活性显著升高(P＜
０．００１),较 Pb 胁 迫 而 未 施 SNP 处 理 升 高 了
２４．４０％,茎和根中POD活性随SNP浓度的增大呈
现先降后升的趋势(图２:C).
Pb胁迫下,三叶鬼针草幼苗叶和根中GR活性
升高,分别比对照增加了５．５５％和１２．５０％,茎中
GR活性显著降低(P＜０．００１),比对照降低１．８１％.
经不同浓度SNP处理后,叶中GR活性随SNP浓
度升高呈先降后升的趋势(P＞０．０５);茎中GR活性
随SNP浓度升高呈先升后降的趋势,其中２００
μmol/LSNP使茎中 GR 活性极显著升高(P＜
０．００１),较 Pb 胁 迫 而 未 施 SNP 处 理 升 高 了
３３．３３％;５０、３００、４００、５００μmol/LSNP使根中GR
２５６ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３５卷
活性极显著升高(P＜０．００１),较 Pb胁迫而未施
SNP处理分别升高了１１．１１％、３．７１％、１１．１１％和
１１．１１％(图２:D).
Pb胁迫下,三叶鬼针草幼苗SOD活性显著升
高(P＜０．００１),叶、茎和根中分别比对照升高了
１０．８１％、０．３４％和３．２３％.Pb胁迫下,５０、１００、
２００、３００、４００、５００和１０００μmol/LSNP 使叶中
SOD活性较Pb胁迫而未施SNP处理分别升高了
１３．７０％、１０．６６％、３．５５％、１４．４３％、１５．０６％、１７．９９％
和１９．４５％;茎和根中SOD活性随SNP浓度增大呈
现先降后升的趋势,其中５００和１０００μmol/LSNP
使根中的SOD活性极显著升高(P＜０．００１),较Pb
胁迫而未施SNP处理分别升高了１３．５６％和０．１４％
(图２:E).
２．３外源NO对Pb胁迫下三叶鬼针草渗透调节物质
的影响
Pb胁迫下,三叶鬼针草叶中Pro、SP和Car含
量均略有降低,根和茎中略有升高.经不同浓度
SNP处理后,随SNP浓度增大呈先升后降的趋势,
其中３００μmol/LSNP使Pro含量极显著升高(P
＜０．００１),与Pb胁迫而未施SNP处理相比,叶和茎
中Pro含量分别增加５６９．４０％和６０１．５９％(图３:
A).低浓度SNP使叶和根中SP含量显著升高(P
＜０．００１),其中２００μmol/LSNP使根中SP含量较
Pb胁迫而未施 SNP处理升高了３５．３８％(P＜
０．００１),３００μmol/LSNP使叶中SP含量较Pb胁
迫而未施SNP处理增加了６１．７５％(P＜０．００１),
４００~１０００μmol/LSNP均使Pb胁迫下三叶鬼针
草幼苗SP含量显著降低(P＜０．００１)(图３:B);５０、
１００、２００μmol/LSNP分别使三叶鬼针草叶中Car
含量较Pb胁迫而未施SNP处理升高了１４．６３％、
２１．３１％、２０．３３％(P＜０．００１)(图３:C).
３　讨论
Pb是已知毒性最强的重金属污染物之一,具有
极强的累积性和不可逆性.刘延盛等(２００７)发现
Pb胁迫诱导豌豆幼苗体内活性氧积累,从而对叶绿
体和线粒体等细胞器结构造成破坏,最终影响植物
的光合作用和呼吸作用等正常进行;Pb胁迫使高羊
茅根部 MDA含量、质膜透性和铅含量均升高(张远
斌等,２００９).本研究中Pb胁迫导致三叶鬼针草幼
苗叶、茎和根的REC、MDA、H２O２含量和O－２􀅰产生
速率显著升高,造成幼苗严重膜脂过氧化损伤.王
全辉等(２０１２)报道５０~２００μmol/LSNP处理能明
显降低铜、铅、镉胁迫下黑麦草中 H２O２、MDA含量
和O－２􀅰产生速率.本研究中５０~４００μmol/LSNP
使三叶鬼针草幼苗叶、茎和根REC、MDA、H２O２含
量和O－２􀅰产生速率显著降低,而５００~１０００μmol/
LSNP说明适宜浓度SNP在Pb胁迫三叶鬼针草
幼苗的过程中能显著缓解细胞膜的损伤,特别是
３００μmol/LSNP处理时对三叶鬼针草幼苗细胞膜
的保护效果最为显著.
抗氧化酶系统是植物抵抗胁迫氧化防御的关键
组成部分,本研究中Pb胁迫下,三叶鬼针草幼苗中
SOD、CAT、APX、GR、POD活性显著升高,这可能
与抗氧化酶参与Pb胁迫的抵抗有关.NO可以调
节抗氧化酶系统来缓解氧化损伤(Sunaetal．,
２００７),魏学玲等(２０１１)报道２５和１００μmol/LSNP
诱导Pb胁迫下小麦幼苗叶中CAT活性增强.本
研究中不同浓度SNP对三叶鬼针草叶、茎和根中各
种抗氧化酶活性的影响不尽相同,其中１００μmol/L
SNP使三叶鬼针草幼苗根中POD活性显著降低,
而３００μmol/LSNP显著增强叶中POD活性;２００
μmol/LSNP显著增强叶和茎中 APX活性、茎中
GR活性,而使根中 APX活性、茎和根中SOD活
性,叶中 CAT 活性和茎中 POD 活性显著降低;
１０００μmol/LSNP处理能显著增强三叶鬼针草茎
和根中CAT活性和叶中SOD活性,这种差异可能
与植物的器官及酶的种类有关.Boverisetal．
(２０００)报道NO在各种胁迫反应中作为抗氧化剂和
活性氧中间体(ROS)相互作用调节超氧化物的形
成,抑制脂类的过氧化,NO也可以间接促进抗氧化
酶活性来抑制膜质过氧化程度.本研究表明,各种
酶类的降低可能与 NO 作为抗氧化剂可直接与
ROS反应清除活性氧有关,适宜浓度的SNP产生
的NO与ROS反应使活性氧浓度降低,而抗氧化酶
和ROS是相互作用的,一方面ROS的增加可以诱
导抗氧化酶活性,另一方面抗氧化酶活性的增加也
可以降低ROS含量从而达到一个动态平衡(赵宝泉
等,２０１０).本研究还表明,本实验中高浓度SNP促
进相应酶类的活性,可能随SNP浓度的升高,产生
过多的NO与ROS反应产生毒性更强的氧化物如
过氧化亚硝酸(ONOO－),对细胞膜的损伤程度更
大,从而激发了抗氧化酶系统.
１００μmol/LSNP处理明显缓解了Pb胁迫对
３５６５期　　　　　　　杨志娟等:外源NO对铅胁迫下三叶鬼针草幼苗活性氧代谢的影响
玉米幼苗生长的抑制作用,促进了幼苗Pro和SP
含量的积累(王芳等,２０１４).本研究中,适宜浓度
SNP处理使Pb胁迫下三叶鬼针草Pro、SP和Car
含量显著升高,其中３００μmol/LSNP对Pro、SP合
成的促进作用最显著,而Pro有调节细胞质的渗透
势,保护蛋白质分子,增加蛋白质分子的水合度,维
持光合活性,作为活性氧的清除剂等作用,SP含量
升高有助于提高植物对逆境的抵抗力.同时,适宜
浓度的SNP处理对Pb胁迫下三叶鬼针草叶和茎中
Car合成有积极的促进作用,而Car在光合作用过
程中具有过剩激发能的耗散和活性氧的清除功能,
能够保护其细胞器免受伤害(陈银萍等,２０１０).
综上所述,外源 NO对Pb胁迫有一定缓解作
用,可降低三叶鬼针草膜质过氧化损伤,提高渗透调
节物质含量,调节抗氧化酶系统.一方面SNP通过
自身产生的NO直接与Pb胁迫产生的ROS反应,
降低三叶鬼针草细胞膜伤害,NO也可间接调节抗
氧化酶系统降低Pb胁迫造成的氧化损伤;另一方
面SNP通过提高渗透调节物质含量来缓解Pb对三
叶鬼针草的胁迫作用,因为植物积累的渗透调节物
质行使其调节、保护、清除活性氧和促进生长等功
能.但SNP的效应具有两面性,即低浓度缓解高浓
度伤害,其中３００μmol/LSNP处理对Pb胁迫下三
叶鬼针草的缓解效应最为显著.因此适宜浓度的外
源NO能增加三叶鬼针草对重金属Pb污染土壤的
耐性,使三叶鬼针草能更好地修复Pb污染的土壤.
三叶鬼针草属于入侵性植物(徐海根等,２００４),
在三叶鬼针草用于修复Pb污染的土壤时,要加强
对三叶鬼针草入侵性的控制,避免造成生态危害.
谌金吾(２０１３)报道三叶鬼针草生命周期一般为１８０
d,利用它修复重金属污染土壤的最佳采收时期应
在植物从营养生长向生殖生长过渡时期,即９０~
１２０d内.因此合理控制收获时间对控制三叶鬼针
草的生态入侵性和避免其枯枝落叶对土壤造成二次
污染十分重要.
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