全 文 ：　 　 倡 　 国家自然科学基金（３０５７０３２３）与国家发改委稀土国际合作项目 （I FZ０５１２１０）资助
　 　 倡 倡 通讯作者
收稿日期 ：２００５唱０９唱２０ 　 改回日期 ：２００５唱１２唱０９
稀土铽对辣根的生态毒性 倡
刘苏静 　吴 　循 　周 　青 倡倡
（江南大学工业生物技术教育部重点实验室 　 无锡 　 ２１４０３６）
摘 　 要 　 研究了稀土铽（Tb）对辣根生理毒性的影响 。 结果表明 ，Tb 在低浓度范围内 ，可以诱导叶绿素的合成 ，高
浓度时对其产生破坏作用 ；对于辣根过氧化物酶 ，酶活性先升后降 ；质膜透性 、丙二醛含量则呈现先减后增的变化
趋势 。 TbCl３ 浓度为 ３mg／ kg时各指标达到最值 ；辣根中毒阈限为 １０mg／ kg左右 。通过分析 ，辣根过氧化物酶对 Tb
反应敏感 ，这表明过氧化物酶可能成为研究稀土毒理的生物监测手段 。
关键词 　 铽 　 辣根 　 毒性
Study on toxicity effects of terbium on horseradish ．LIU Su唱Jing ，WU Xun ，ZHOU Qing（Key Lab of Industrial Biotech唱
nolog y ，Ministry of Education ，Jiangnan U niversity ，Wuxi ２１４０３６ ，China） ，CJEA ，２００７ ，１５（６） ：１１７ ～ １１９
Abstract 　 Toxicity effects of terbium on horseradish grow th were studied ．The results show that the chlorophyll can be in唱
duced at the low concentration of Tb３ ＋ ，and destroyed as the increasing of Tb３ ＋ concentration ．Tb３ ＋ can induce rise of the
activity of horseradish peroxidase （HRP）at lower concentration ，and decrease at high concent ration ．However ，the perme唱
ability and MDA content appear first decrease and then increase trend ．When the concent ration is ３mg／kg ，all the indexes
reach the maximum or minimum ；fo r horseradish ，the threshold limit is about １０mg／kg ．By the analysis of significance of
the index dif ference ，HRP is most sensitive to Tb３ ＋ ，indicating that the peroxidase may be regarded as the good index of
the heavy rare ear th toxicity ．
Key words 　 Terbium ，Horseradish ，Toxicit y
（Received Sept ．２０ ，２００５ ；revised Dec ．９ ，２００５）
我国对稀土资源的广泛开发应用 ，加速了稀土在环境中的迁移和累积 。 大量稀土尤其是重稀土进入农
业环境 ，势必对植物生长产生一定毒害 ，甚至威胁农业生产［１ ，１１］ 。 现实要求科学家对稀土生态毒性作出评
估 ，为稀土资源的可持续应用和稀土农用提供指导 。 文献调研显示 ，目前国内外有关稀土生态毒性的研究
多集中于动物［２］ ，植物方面文献少且缺乏系统 。 本文以辣根为试材 ，研究了重稀土铽（Tb）对辣根生长的若
干生态毒性 ，为稀土生态毒理研究和稀土农用安全性评价积累基础实验材料 。
1 　 试验材料与方法
试验于 ２００５ 年 ３ 月 １５ 日 ～ ４ 月 １７ 日在江南大学青山湾校区进行 ，供试土壤为黏性褐土 ，有机肥和过
磷酸钙为底肥 。 供试辣根（ Ar moracia r usticana）由大丰市科技局提供 ，按文献［３］方法栽培 ，常规管理 ，辣根
幼苗长至 ５ 叶片后开始试验 。 试验共设 ２mg／kg 、３mg／kg 、４mg／kg 、５mg／kg 、１０mg／kg 、２０mg／kg 、３０mg／kg 、
４０mg／kg ８ 个 TbCl３ 溶液浓度梯度 。 选取长势相近的辣根为试材 ，用喷雾器均匀喷布稀土溶液于辣根整株
叶片 ，滴液为限 ，对照（CK）植株喷等量蒸馏水 ，各处理均 ３ 株 ，３ 个平行 。 稀土处理 ２４h 后 ，取同一叶龄下 、
不同喷施浓度的辣根叶片进行生理指标测定 。 采用 Arnon 法［１２］测定叶绿素含量 ，电导法测质膜透性［４］ ，辣
根过氧化物酶（HRP）活性和丙二醛（MDA）含量分别采用愈创木酚氧化法［１３］与硫代巴比妥酸法［５］测定 。
2 　 结果与分析
2畅1 　 Tb对叶绿素含量的影响
叶绿素是植物光合作用的功能物质 ，其量多寡在一定程度上影响植物光合碳同化 。 由图 １ 可知 ，当 Tb
浓度 ≤ ３mg／kg 时 ，辣根叶绿素含量大于 CK ，Tb ≥ ５mg／kg 后 ，辣根叶绿素含量小于 CK 。 在各处理浓度中 ，
第 １５卷第 ６ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．６
２ ０ ０ ７年 １ １月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Nov ．，　 ２００７
图 1 　 Tb 对叶绿素含量的影响
Fig ．１ 　 Effect of Tb on chlorophyll content
辣根叶绿素含量除 ４０mg／kg处理与 CK 差异显著外 ，其余剂量均不显
著 。 低浓度 Tb 刺激叶绿素合成 ，与沈颂东等［６］报道的铕（Eu）对小球
藻叶绿素含量的影响结果一致 。 此时叶绿素含量增加 ，可能是因低剂
量 Tb诱导叶绿素蛋白酶活性所致［７］ ，高浓度 Tb 降低叶绿素含量 ，则
与 Tb大量进入细胞内部 ，取代或阻抑 Mg２ ＋ 、Ca２ ＋ 与酶结合 ，继而限
制叶绿素合成相关 。 从叶绿素的变化趋势可知 ，Tb 对叶绿素的作用
存在低促高抑的 Hormesis 效应 。
2畅2 　 Tb对质膜透性的影响
质膜透性是反映逆境胁迫下植物伤害程度的指标 。 表 １ 显示 ，质
膜透性随 Tb浓度增加呈现“先降后增”的变化趋势 ，Tb ≤ ３mg／kg 时 ，
辣根质膜透性降低 ，Tb ≥ ５mg／kg时 ，辣根质膜透性增加 。 增大原因可
能是高浓度 Tb 诱导细胞产生大量自由基 ，从而引发质膜内不饱和脂肪酸产生过氧化反应 ，破坏膜结构和功
能［８ ，１４］ 。 Tb 浓度 ≥ ５mg／kg 时辣根质膜透性与 CK 差异显著 ，＜ ５mg／kg 时则不显著 。 说明低浓度 Tb 对降
低植物质膜透性有轻微促进作用 ，但其贡献主要在伤害毒理方面 。
2畅3 　 Tb对 HRP 酶活的影响
HRP是植物代谢的末端氧化酶之一 ，其活性与植物生化过程及抗逆境能力有关 。 由表 １ 可知 ，HRP 酶
活随 Tb 浓度增加而呈“先升后降”趋势 ，当 Tb ≤ ３mg／kg 时 Tb 对辣根 HRP 有刺激作用 ，且 ３mg／kg 处理
HRP酶活比 CK 增大 １５畅６ ％ （峰值） 。 当 Tb ≥ ５mg／kg 时 ，辣根 HRP 酶活则逐渐降低 ，Tb 浓度为 ４０mg／kg
时 ，辣根 HRP酶活下降 ２０畅８４ ％ ，这与以往文献报道一致［１５］ 。 HRP 酶活降低的原因可能是 Tb３ ＋ 取代了酶
中的 Ca２ ＋ ，或与酶结构中的氨基酸残基作用 ，降低电子云密度 ，使 HRP的结构发生变化 ，催化活性降低［９］ 。
2畅4 　 Tb对 MDA
的影响
　 　 植物在逆境条
件下 ，往往发生膜
质 过 氧 化 反 应 ，
MDA 是植物膜质
过氧化的产物之
一 ，通常作为判断
HRP催化活性与膜
质受损程度的间接
指标 。 MDA 含 量
的变化与上述几种
生理指标不同 ，低
浓度 Tb 处理辣根
MDA 含量逐渐降
低 ，Tb 为３mg／kg时
辣 根 MDA 含 量
　 　 　 　 　 　
表 1 　 Tb 对辣根生理生化指标的影响 倡
Tab ．１ 　 Effects of Tb concentration on physiological and biochemical index of horseradish
Tb 浓度／mg·kg － １
Tb concentration
质膜透性／ ％
Permeabili ty
辣根过氧化物酶活性／ ΔΑ４７ ０·min － １·g － １
HRP activity
丙二醛含量／１０ － ２mmol·g － １
MDA cont ent
０ １３畅７６ ± ０畅７０４５b ２畅０８３ ± ０畅００９c ０畅５８５９ ± ０畅２３６０ab
（０畅００） （１００畅０） （１００畅０）
２ １３畅６２ ± ０畅２３７０ab ２畅２６０ ± ０畅１３９ab ０畅４５２８ ± ０畅０３９３a
（０畅１４） （１０８畅５） （７７畅２８）
３ １０畅９３ ± ０畅１１６９a ２畅４０８ ± ０畅０９２a ０畅４３８０ ± ０畅０６２１７a
（２畅８３） （１１５畅６） （７４畅７６）
４ １１畅９７ ± ０畅６１１９ab ２畅３７７ ± ０畅０６１a ０畅５２２９ ± ０畅０２２２a
（１畅７９） （１１４畅１） （８９畅２５）
５ １５畅９１ ± ０畅５３１８c ２畅３７５ ± ０畅０５０a ０畅５３９０ ± ０畅０１３５a
（ － ２畅１５） （１１４畅０） （９２畅００）
１０ １８畅０７ ± １畅２２５d ２畅１９８ ± ０畅０６４b ０畅５４８８ ± ０畅０２９８a
（ － ４畅３１） （１０５畅５） （９３畅６７）
２０ ２２畅５８ ± ０畅１６６１e ２畅０３２ ± ０畅１８１de ０畅６９３２ ± ０畅０１１１bc
（ － ８畅８２） （９７畅５５） （１１８畅３）
３０ ２２畅６７ ± ０畅２２７４e １畅９５４ ± ０畅０２９e ０畅７１１４ ± ０畅０４８１c
（ － ８畅９１） （９３畅８１） （１２１畅４）
４０ ２４畅００ ± ０畅２９２e １畅６４９ ± ０畅１１６ f １畅０４４ ± ０畅０３２５d
（ － １０畅２４） （７９畅１６） （１７８畅２）
　 　 倡 括号内第一列为差值 ，后两列为相对值 ，表中不同字母表示差异显著水平 （ P ＜ ０畅０５） 。
最低 ，为 CK 的 ７４畅７６ ％ ；其后 ，MDA 含量逐渐增大 。 这可能是由于辣根受到高浓度金属作用 ，产生过量的
自由基 ，导致植物的膜质过氧化 。 Tb 浓度越高 ，产生的过氧化产物也越多 ，MDA 含量增大（表 １） 。
2畅5 　 Tb胁迫下膜脂过氧化参数的相关分析
为进一步研究 Tb 对膜脂过氧化的影响 ，将 Tb 与 MDA 含量 、HRP 活性 、质膜透性之间做相关性分析 。
结果表明 ，Tb 与 ３ 者间呈明显相关性（ r质膜透性 ＝ － ０畅９８５ ，r HRP ＝ － ０畅９９５ ，rM D A ＝ ０畅９８６） ，由相关系数判断 ，
Tb与 HRP相关性很高 。 暗示可以将此 ３ 个指标作为判断稀土毒理的测定指标 ，POD 可能成为其最有效的
检测指标 。
3 　 结 　 论
综上所述 ，３mg／kg 的 TbCl３ 对辣根生长各项指标的刺激作用最大 ，随 Tb 浓度加大 ，抑制作用明显 ，并
１１８　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
产生严重的生态毒害 。 表明重稀土 Tb 对辣根生理指标的影响存在低促高抑的 Hormesis 现象［１０］ 。 通过质
膜透性 、MDA 等各指标的显著性分析结果表明 ，低浓度时各指标与对照间差异不显著 ，说明 Tb 对植物的贡
献主要是产生毒害作用 ，这和重金属与植物的作用相似 。 初步断定 Tb 对辣根毒害作用的阈限为 １０mg／kg
左右 。
所有测试指标中 ，HRP对外界环境因素不利影响的敏感性比其他指标高 ，表现在处理的 HRP与 CK 相
比 ，存在显著差异（ P ＜ ０畅０５） ，且 HRP活性与 Tb 相关系数最高 。 暗示着过氧化物酶可以作为研究稀土毒理
的有效生物标志物 。
参 　 考 　 文 　 献
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第 ６期 刘苏静等 ：稀土铽对辣根的生态毒性 １１９