全 文 ：中国生态农业学报 2012年 3月 第 20卷 第 3期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Mar. 2012, 20(3): 384−386


* 山西省自然科学基金项目(2009011046)和山西省回国留学人员科研项目(200806)资助
曹玲娴(1964—), 女, 高级工程师, 主要从事环境监测及危险评估方面的工作。E-mail: caolingxian2011@126.com
收稿日期: 2011-05-30 接受日期: 2011-10-28
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.00384
合成洗涤剂对玉米的毒性及氧化损伤作用*
曹玲娴
(太原市环境监测中心站 太原 030002)
中图分类号: X56 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2012)03-0384-03
Phytotoxicity and oxidative stress of laundry detergents on maize
CAO Ling-Xian
(Taiyuan Environment Monitoring Central Station, Taiyuan 030002, China)
(Received May 30, 2011; accepted Oct. 28, 2011)
洗涤剂是人类生活的必需品, 随着社会经济的
发展和人类生活水平的提高, 洗涤剂用量呈递增趋
势, 我国 2010 年合成洗涤剂产量已达 730 万 t, 但
在使用后很少经过处理或只经过简单处理就排放到
水环境中。洗涤后的大量废水排放到自然环境中 ,
很大一部分用来灌溉农田, 再加上北方地区水系不
发达, 水体不能通过自净功能处理污染物 , 不能抵
消或者消除对环境和动植物的影响, 而是很大程度
上通过渗透、螯合等作用进入土壤, 不仅造成土壤污
染, 而且通过植物根系吸收, 进而影响植物的生长
发育, 甚至造成潜在危害。此外, 在很多用做肥料的
污泥中还经常发现高浓度的十二烷基苯磺酸钠(LAS,
洗涤剂中主要成分之一)[1]。因此, 污水灌溉和污泥用
做肥料成为陆生植物接触洗涤剂的主要途径。
植物毒性试验作为一种对环境污染物毒性检测
和评价的方法, 越来越受到人们的广泛关注。植物
在遭受逆境胁迫时, 其体内的相关生理生化指标会
发生相应的变化, 抗氧化系统在清除自由基和过氧
化物质、抑制膜脂过氧化、保护细胞免遭伤害等方
面起重要作用。近年来, 洗涤剂对水生动植物氧化
损伤方面的研究较为广泛[2−4]。然而, 洗涤剂对陆生
植物, 特别是农作物的氧化损伤研究鲜有报道。为
此, 本文以玉米为材料, 研究环境浓度下洗涤剂溶
液处理对玉米幼苗生长 , 脂质过氧化产物丙二醛
(MDA)含量及抗氧化酶系统中过氧化氢酶(CAT)、过
氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影
响, 从氧化损伤方面探讨作物对合成洗涤剂的适应
性反映 , 研究合成洗涤剂对作物生长的影响机理 ,
为农业灌溉及肥料使用标准的制定提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试玉米(Zea mays L.)品种为“沈玉 19号”, 由
山西省农业科学院提供。供试合成洗涤剂选用立白
洗衣粉(广州立白公司)。
1.2 试验方法
1.2.1 玉米幼苗培育及其生长测定
选籽粒饱满的玉米种子用蒸馏水漂洗 3 次后,
25 ℃自来水浸种 48 h, 其间每 12 h换水 1次, 湿纱
布包裹催芽 48 h。选择根长 1.0~1.5 cm的玉米随机
分组, 分别加入 0.64 mg·L−1和 3.2 mg·L−1的洗涤剂
溶液进行培养。对照组用自来水, 试验设 3个重复。
滤纸法在人工气候箱中培养, 温度 25 ℃。每隔 12 h
更换 1次处理液, 1 d后测量不同处理组 30株幼苗根、
芽的长度, 连续测量 5 d。计算各处理组的单株平均
值, 作为各组幼苗的根长、芽长。
1.2.2 生理指标测定
在培养至 7 d、8 d、9 d、10 d和 11 d时分别取
生长状况一致的玉米幼苗叶片进行 MDA 含量及抗
氧化酶活性测定试验。
采用愈创木酚法测定 POD活性[5], 470 nm下测
定吸光值, 单位为 OD·min△ −1·g−1(FW), 以每分钟吸
第 3期 曹玲娴: 合成洗涤剂对玉米的毒性及氧化损伤作用 385


光度变化值表示酶活性。采用氮蓝四唑法测定 SOD
活性[6], 以 560 nm 下的吸光值计算酶活性, 单位为
U·g−1(FW), 以 50%抑制率的酶量为 1 个酶活力单
位。采用紫外吸收法测定 CAT活性[7], 以 240 nm处
吸光度变化速度计算活性 , 单位 U·min−1·g−1(FW),
以 1 min 内 A240 减少 0.1的酶量为 1个酶活力单
位。MDA含量测定参照 Janero[8]的方法。
1.2.3 数据统计分析
数据表示为平均值±标准误差, 统计分析采用
SPSS 软件。
2 结果与分析
2.1 合成洗涤剂对玉米生长的影响
由表 1看出, 0.64 mg·L−1和 3.2 mg·L−1的合成洗
涤剂培养玉米 5 d 时, 对玉米根长无显著性影响。
0.64 mg·L−1处理培养 4 d后可观察到玉米芽长受到
明显抑制, 培养 4 d和 5 d时分别为对照的 83.3%和
77.6%; 而 3.2 mg·L−1处理培养 3 d后玉米芽长就受
到明显的抑制(P<0.01), 培养 3 d、4 d和 5 d时玉米
芽长分别为对照的 77.1%、78.5%和 76.0%。表明随
着洗涤剂浓度和时间的延长, 玉米芽长与对照相比
降低更为明显。
2.2 合成洗涤剂对玉米叶片 MDA 含量及抗氧化酶
活性的影响
如表 2所示, 0.64 mg·L−1和 3.2 mg·L−1的合成洗
涤剂处理 7 d后, 玉米幼苗叶片中 MDA含量开始上
升 , 且随着洗涤剂培养时间的延长和浓度的增加 ,
升高趋势逐渐明显, 有一定的剂量效应和时间效应
关系。合成洗涤剂处理玉米幼苗后, 随着培养时间
的延长, 玉米叶片中 POD 和 SOD 的活性与对照相
比呈先升高后降低的趋势。POD 活性在培养初期(7
d、8 d和 9 d)与对照相比显著升高, 而培养 10 d后
活性降低, 3.2 mg·L−1洗涤剂处理 10 d和 11 d后 POD
活性分别为对照的 82.4%和 69.8%。SOD 活性在培
养第 7 d时与对照相比显著升高, 3.2 mg·L−1洗涤剂
处理后 SOD活性在第 8 d时出现下降, 到第 11 d时
SOD活性为对照的 79.2%; 而 0.64 mg·L−1洗涤剂处
理后 SOD 活性在培养后期未观察到有显著变化。
CAT 活性在培养初期无显著变化, 培养 9 d 后 0.64
mg·L−1和 3.2 mg·L−1的合成洗涤剂处理与对照相比
活性均显著降低, 在第 11 d时 CAT活性分别为对照
的 77.1%和 73.0%。

表 1 洗涤剂对玉米生长的影响
Table 1 Effects of detergents on the root length and shoot length of maize seedlings
染毒时间 Exposure time (d) 项目
Item
洗涤剂浓度
Detergent concentration (mg·L−1) 1 2 3 4 5
0 2.28±0.10 2.85±0.10 3.81±0.14 4.68±0.16 5.02±0.20
0.64 2.05±0.08 2.57±0.12 3.73±0.23 4.07±0.20 4.83±0.26
根长
Root length (cm)

3.20 2.08±0.10 2.84±0.13 3.69±0.22 4.43±0.29 5.28±0.96
0 0.58±0.02 0.80±0.04 1.53±0.08 2.09±0.10 3.04±0.15
0.64 0.56±0.02 0.82±0.03 1.55±0.13 1.74±0.11* 2.36±0.17**
芽长
Shoot length (cm)

3.20 0.54±0.02 0.78±0.04 1.18±0.07** 1.64±0.11** 2.31±0.17**
t检验 t test, n=30, * P<0.05, **P<0.01, *** P<0.001, 下同 The same below.

表 2 洗涤剂对玉米幼苗 MDA含量和 POD、SOD、CAT活性的影响
Table 2 Effects of detergents on MDA content and POD, SOD and CAT activities in maize seedlings
染毒时间 Exposure time (d) 项目
Item
洗涤剂浓度
Detergent
concentration
(mg·L−1)
7 8 9 10 11
0 5.90±0.19 6.13±0.35 6.04±0.28 5.92±0.12 5.99±0.16
0.64 6.32±0.12** 6.62±0.19** 6.65±0.11** 6.53±0.23** 6.66±0.09**
MDA含量
MDA content
[nmol·g−1(FW)]
3.20 6.47±0.14** 6.65±0.15** 6.82±0.15** 6.95±0.28*** 7.10±0.18***
0 4 760.78±137.53 4 166.67±323.15 5 567.31±125.66 5 144.23±174.04 6 853.97±138.10
0.64 4 718.95±98.17 4 672.90±151.39* 5 791.28±121.95** 4 070.00±214.57*** 5 105.77±187.93***
POD活性
POD activity
[ΔOD⋅min−1⋅g−1(FW)]
3.20 5 126.98±58.30* 4 967.95±85.72** 5 833.33±159.17** 4 240.92±225.23*** 4 782.18±164.61***
0 285.92±16.32 331.18±11.52 257.41±12.45 255.03±9.33 279.63±57.27
0.64 335.64±12.74** 336.45±11.00* 255.97±6.30 255.60±5.22 256.42±11.60
SOD活性
SOD activity
[U·g−1(FW)]
3.20 342.84±10.85
** 295.44±27.20* 224.48±11.42** 229.09±14.73** 221.11±5.70***
0 94.61±5.17 95.42±7.18 100.35±4.97 100.90±5.15 97.15±0.65
0.64 97.50±5.30 97.25±2.83 88.62±9.01* 79.60±2.72*** 74.88±3.39***
CAT活性
CAT activity
[U·min−1·g−1(FW)]
3.20 99.52±1.81 91.20±6.44 86.96±3.24** 80.55±6.11* 70.92±4.26***
t检验 t test; n=6.
386 中国生态农业学报 2012 第 20卷



3 讨论
植物生长状态是植物体对外界环境胁迫的综合
响应。文献报道河流中直链烷基苯磺酸钠(LAS)含量
为微克级, 然而在污水浇灌的农田中, 作物所接触
的 LAS 量则在毫克级[1]。在以洗衣粉为代表的合成
洗涤剂中, LAS 约占洗涤剂的 10%~15%[9]。本文选
用 0.64 mg·L−1和 3.2 mg·L−1洗涤剂对玉米进行染毒,
与环境中接触的量较为接近。本研究结果表明, 在
环境浓度下的合成洗涤剂染毒后, 玉米幼苗生长受
到明显抑制, 提示污水灌溉农田极有可能对农作物
生长产生影响。
植物在逆境胁迫下会产生活性氧自由基 (如
⋅OH、 2O ⋅ 、H2O2、1O2 等), 从而使膜脂发生过氧化
及脱脂化作用而受到伤害。植物细胞内存在清除氧
自由基的酶促保护系统和非酶促的保护系统, POD、
SOD和 CAT是酶保护系统中的重要组成成分, 在维
持膜的结构和完整性、防御活性氧自由基对膜脂的
攻击伤害中发挥着重要作用[10]。在正常条件下, 植
物能有效地清除体内的活性氧自由基, 使细胞免受
伤害。但在逆境条件下, 植物体内的活性氧自由基
产生速度超过了植物清除活性氧的能力, 便会引起
伤害[11]。合成洗涤剂中含有的表面活性剂是一类可
溶, 具亲脂、亲水两极性的特殊脂类化合物, 它可与
细胞膜成份中的亲脂和亲水基团相互作用, 嵌入生
物膜内或透过膜。特别是 LAS的疏水性长链容易插
入细胞膜的磷脂双分子层, 引起膜结构伤害, 同时
又带有负电荷的极性基团, 容易与膜上的蛋白质结
合, 改变蛋白质分子的构象或引起蛋白质变性, 使
膜的透性改变, 功能丧失。研究者曾发现在水培条
件下, LAS 可导致柳树幼苗的氧化损伤, 其中最敏
感的指标为 POD[1]。本研究中, 玉米幼苗经合成洗
涤剂处理后, 其叶片中MDA含量明显高于对照, 说
明合成洗涤剂胁迫可诱导膜脂质过氧化的发生及其
产物 MDA 含量的增加, 且该效应随着处理液浓度
的加大及处理时间的延长而增强。合成洗涤剂染毒
后, 随着染毒时间的延长, 玉米幼苗叶片中 POD 及
SOD 的活性呈现先升高后降低的趋势, 可能是由于
在染毒初期, 植物对损伤产生应激反应, 表现出抗
氧化酶活性的升高, 而在染毒后期, 由于损伤加重,
植物体内的抗氧化酶无法有效清除产生的自由基 ,
自由基对抗氧化酶本身产生了较强的毒害作用所
致。在染毒后期, CAT的活性低于对照, 可能与长时
间合成洗涤剂胁迫环境下活性氧的大量积累有关。
4 结论
综上所述, 通过洗涤剂对玉米生长、脂质过氧
化产物 MDA 含量及抗氧化酶系影响的研究, 发现
环境浓度下的洗涤剂会对玉米造成危害, 抑制玉米
生长, 使植物体内活性氧自由基含量增加, 破坏植
物体内氧化态物质的平衡状态, 使植物的膜脂发生
过氧化反应, 对植物的膜脂造成损伤, 破坏各种生
物膜的完整性。因此, 含洗涤剂的污水用于农田灌
溉时应考虑其对农作物的毒性作用, 今后应关注含
洗涤剂污水的排放及二次使用监管。
参考文献
[1] Yu X Z, Trapp S, Zhou P H, et al. Response of weeping wil-
lows to linear alkylbenzene sulfonate[J]. Chemosphere, 2006,
64(1): 43–48
[2] Álvarez-Muñoz D, Gómez-Parra A, Blasco J, et al. Oxidative
stress and histopathology damage related to the metabolism of
dodecylbenzene sulfonate in Senegalese sole[J]. Chemosphere,
2009, 74(9): 1216–1223
[3] Li M H. Effects of nonionic and ionic surfactants on survival,
oxidative stress, and cholinesterase activity of planarian[J].
Chemosphere, 2008, 70(10): 1796–803
[4] 卓静, 荆国华, 李小林, 等. 表面活性剂 CTAC和 STAB对
蛋白核小球藻的毒作用[J]. 农业环境科学学报, 2010, 29(8):
1460–1465
[5] 张志良, 瞿伟菁. 植物生理学试验指导[M]. 第 3 版. 北京:
高等教育出版社, 2003: 123–124
[6] Cho U H, Park J O. Mercury-induced oxidative stress in
tomato seedlings[J]. Plant Sci, 2000, 156(1): 1–9
[7] 徐镜波 , 袁晓凡 , 郎佩珍 . 过氧化氢酶活性及活性抑制的
紫外分光光度测定[J]. 环境化学, 1997, 16(1): 73–76
[8] Janero D R. Malondialdehyde and thiobarbituric acid-reactivity
as diagnostic indices of lipid peroxidation and peroxidative
tissue injury[J]. Free Radic Biol Med, 1990, 9(6): 515–540
[9] 陈腊梅 , 陈鲁倩 . 中国衣用洗涤剂的现状及发展趋势 [J].
科技资讯, 2010(32): 212
[10] Demiral T, Türkan I. Comparative lipid peroxidation, anti-
oxidant defense systems and proline content in roots of two
rice cultivars differing in salt tolerance[J]. Environ Exp Bot,
2005, 53(3): 247–257
[11] 苗战霞, 黄占斌, 侯利伟, 等. 再生水灌溉对玉米和大豆抗
氧化酶系统的影响 [J]. 农业环境科学学报 , 2007, 26(4):
1338–1342