全 文 ：基金项目:福建省青年科技人才创新项目“重金属对红树林营养的制约行为及植物修复”（2004J053）；泉州市科技项目“河口湿地主要重金属污染的
植物修复研究”（2003Z11）。
第一作者简介:陈怀宇，男，1967年出生，福建晋江人，实验师，大学本科，学士学位，主要从事植物生理学、动物学实验教学及科研工作。通信地址：
362000 福建省泉州市丰泽区田安北路155号丰泽新村40幢403室，E-mail：chen_huaiyu@163.com。
通讯作者:李裕红，女，1969 年出生，福建浦城人，副教授，博士，从事污染生态学与分子毒理学方向研究。Tel：0592-8897719，E-mail：
liyuhongqz@163.com。
收稿日期:2007-05-14，修回日期：2007-06-13。
人类活动不断将剧毒重金属污染物引入生态环
境，这是日益引起全球关注的环境问题之一。目前，人
们对Cd2+、Pb2+单一及复合污染对植物的影响已作了
许多研究[1~4]，研究对象多集中于农作物上。木麻黄是
中国东南沿海防护林的主栽树种，耐贫瘠与盐碱，防风
固沙能力强，能高效保护沿海农田生态系统。笔者已有
的研究报道了木麻黄幼苗对酸雨、NaCl、Cr3+等环
境胁迫的生理生态响应[5~8]，有关重金属复合污染
对木麻黄影响的研究还极少报道，该文从 Cd2+、
Pb2+单一及复合污染对木麻黄种子萌发初期的生
长和抗性生理影响进行研究，旨在进一步探讨木
麻黄萌发初期受重金属污染影响的规律，为阐明重金
Cd2+、Pb2+对木麻黄种子萌发及抗性生理特性的影响
陈怀宇,李裕红,林元灿
（泉州师范学院，福建泉州 362000）
摘 要:以中国沿海农田防护林主栽树种木麻黄的种子为材料,研究Cd2+、Pb2+单一及复合污染胁迫对
木麻黄的萌发生长及其抗性生理的影响。结果表明:随着Cd2+、Pb2+单一及复合污染胁迫浓度的增大,
木麻黄种子萌发率、株高、根长、鲜重、干重等明显降低,而MDA含量和SOD活性均随Cd2+、Pb2+胁迫
浓度的增大而升高。研究表明,Cd2+、Pb2+单一及复合污染都会对木麻黄的初期生长造成伤害,Cd2+、Pb2+
胁迫在木麻黄种子萌发生长上表现出协同效应,在对生物体膜脂过氧化及抗氧化生理反应上存在一定
程度的拮抗作用。
关键词:Cd2+;Pb2+;木麻黄;萌发;MDA;SOD
中图分类号:X171.5文献标识码:A
Effects of Cd2+and Pb2+on Seed Germination and Fastness Physiological
Characteristics of Casuarina equisetifolia
ChenHuaiyu,LiYuhong,LinYuancan
(BiologyDepartment ofQuanzhou Nomal University,Quanzhou362000).
Abstract:This studydiscussed the effects ofCd2+、Pb2+single and their Combined pollution on sprouts, MDA
contents and SODactivitis ofCasuar na equisetifoliaseedlings. The results showed that the seed germination
percentage, the height, length ofroots, fresh weight, and dryweight ofseedlings all obviouslydecreased with
treatments of the increasing Cd2+、Pb2+single and their Combined pollution concentrations; At the meantime,
both the MDA contents and the SOD activity ofCasuarina equ se ifoliaseedl ngs present increase tendency.
Basedonallabove,Cd2+、Pb2+singleandtheircombinedpollutionledtosomedamageeffectsonseedgermina-
tion ofCasuarina equisetifolia.The r sults alsosuggest there is a cooperative effect of Cd2+and Pb2+on seed
germination,bu thereisanantagonisteffectonmembranelipidoxidation and antioxidantsphysiologicalchar-
acteristicsinaway.
Key words:C2+,Pb2+,Casuarina equisetifolia,Germination,MDA,SOD
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表2 Cd2+、Pb2+单一及复合污染对木麻黄种子萌发的影响
属对木麻黄的生长及生理约束机制提供一定的参考依
据。
1材料与方法
1.1试验材料
普通木麻黄(Casuarina equisetifolia)种子由福建省木
麻黄种苗基地惠安赤湖林场提供，种子平均千粒重为
0.82g。
1.2试验处理
木麻黄种子受胁迫培养试验于2006年5月8日-
2006年5月18日在泉州师范学院植物培育实验室进
行。种子经1%高锰酸钾表面消毒5min，去离子水反复
冲洗，35℃温水浸泡10h后均匀置于铺有滤纸的培养
皿中，每皿 100粒。用等量不同浓度的 Pb (NO3)2·
4H2O、CdCl2胁迫溶液浸润滤纸，保湿萌发，使处理液
中Pb2+(以纯Pb计)浓度为10、50、100mg/L和Cd2+(以
纯Cd计)浓度为10mg/L，单一和复合处理共8个(含1
个对照)组合(表1)。各组合设6个重复培养。置恒温培
养箱下萌发生长，培养温度为(30±1)℃，将萌发8d后
的幼苗用于各种生理指标的测定，随机取样，每组三次
重复。同时每处理组随机取幼苗12株测株高、根长、鲜
重、干重。
表1 Cd2+、Pb2+处理试验设计
1.3分析方法
萌发生长指标测定[6]：发芽率=8d内发芽种子数/
种子总数×100%；相对发芽率=处理发芽率/对照发
芽率×100%；发芽指数=Σ(Gt/Dt)(Gt指在t时间
内的发芽数；Dt指发芽天数)；相对发芽指数=处理发
芽指数/对照发芽指数×100%。
抗性生理指标测定：随机取适量木麻黄幼苗，加
0.05 mol/L磷酸抽提缓冲液(pH7.8)及少量石英砂冰
浴快速研磨，将研磨液 4℃离心 20 min（15000 rpm），
吸取上清液作为粗酶液，4℃保存备用；MDA含量的
测定按照硫代巴比妥酸法 [9]；SOD酶活性的测定采用
NBT光还原法 [9]，SOD活性单位以抑制NBT光化还
原的50℅为一个酶活性单位。
文中所列数据结果用SPSS单因素方差分析方法分
析Cd2+、Pb2+污染引起的差异，P≤0.05，*认为差异达
显著水平；P≤0.01，**认为差异达极显著水平。
2结果与分析
2.1 Cd2+、Pb2+胁迫对木麻黄种子萌发的影响
种子发芽试验和早期植物幼苗生长试验均属目前
已建立的高等植物毒性试验方法之列[10]。由表2看出，
Cd2+、Pb2+单一及复合胁迫使木麻黄种子发芽率、相对
发芽率、发芽指数、相对发芽指数皆明显下降。
10mg/LCd2+胁迫使种子发芽率相对于对照降低了
14.38%，10~100mg/LPb2+胁迫使种子发芽率相对于对
照降低4.38%~18.13%，当10~100mg/LPb2+胁迫加合
Pb2+处理(mg/L)Cd2+处理(mg/L)
0
10
0
0+10
10
10+10
50
50+10
100
100+10
Pb2+ Cd2+＋Pb2+
10+100
22.6
70.6
17.8
61.7
10+50
25.2
78.7
21.1
73.2
10+10
26.4
82.5
23.7
82.2
100
26.2
81.8
21.3
73.7
50
27.2
85.6
24.4
84.6
10
30.6
95.6
26.9
93.2
Cd2+
10
27.4
85.6
24.4
84.5
CK
0
32.0
100
28.9
100
浓度与指标
处理浓度(mg/L)
发芽率(%)
相对发芽率( %)
发芽指数
相对发芽指数(%)
上10mg/LCd2+胁迫时使木麻黄种子发芽率相对于对
照降低17.5%~29.38%，相对发芽率和相对发芽指数值
亦与此相一致地体现Cd2+、Pb2+对木麻黄种子萌发的
致害效应。
2.2 Cd2+、Pb2+胁迫对木麻黄早期生长的影响
表3所示是Cd2+、Pb2+单一及复合胁迫8d对木麻
黄幼苗初期生长情况的影响，研究表明Cd2+、Pb2+污染
对幼苗的生长表现出抑制作用。一般随胁迫浓度的增
大，幼苗株高、根长、鲜重、干重均随之减小。在试验胁
迫范围，仅10mg/LPb2+胁迫对幼苗生长未产生显著性
影响。从株高、根长、鲜重、干重四个生长指标看，Cd2+、
Pb2+污染对幼苗鲜重与干重产生的影响强于对株高和
根长的影响。而且由表2和表3的结果可看出在木麻
黄种子发芽与幼苗的初期生长方面，Cd2+、Pb2+复合污
染比单一污染产生了更明显的伤害效应，镉胁迫的毒
害作用强于铅的胁迫。
2.3 Cd2+、Pb2+胁迫对木麻黄幼苗MDA含量的影响
重金属胁迫植物组织所造成的一个共同伤害是使
活性氧代谢平衡失调，细胞膜脂质过氧化，从而影响细
胞膜的结构和功能。丙二醛是膜脂过氧化的标志性产
物。由表4可以看出，Cd2+、Pb2+单一及复合胁迫使木
麻黄幼苗MDA含量发生显著性增加。10mg/LCd2+胁
迫使木麻黄幼苗MDA含量极显著增高，比对照增加
82.04%；当10mg/L≤Pb2+≤100mg/L时，木麻黄幼苗
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ChineseAgriculturalScienceBulletinVol.23 No.8 2007August
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表4 Cd2+、Pb2+单一及复合污染对木麻黄幼苗MDA含量和SOD活力的影响
浓度与指标 Pb2+ Cd2+＋Pb2+
处理浓度(mg/L)
MDA含量(nmol/gFW)
SOD比活力(%)
10+100
4.10**
(0.12 )
107
(8.48 )
10+50
3.79*
(0.21 )
84.0
(1.19 )
10+10
3.50*
(0.12 )
77.9*
(0.88 )
100
5.10*
( 0.11)
139*
(4.18 )
50
4.54**
(0. 06)
118
(8.52 )
10
4.33*
(0.06 )
75.0*
( 6.85)
Cd2+
10
5.55**
(0.15 )
86.6
(4.76 )
CK
0
3.05
(0.06 )
105
(3.48 )
表.3 Cd2+、Pb2+胁迫对木麻黄幼苗MDA含量的影响
叶片中MDA含量随着Pb2+含量增大而显著增加，比
对照增加了42.14%~60.37%；在Cd2+、Pb2+复合污染中，
当10+10mg/L≤Cd2++Pb2+≤10+100mg/L时，木麻黄
幼苗叶片中 MDA含量随着 Pb2+浓度增大而逐渐增
加，比对照高出14.90%~34.49%。从MDA含量看，试
验浓度范围的Cd2+、Pb2+单一胁迫较复合胁迫使木麻
黄幼苗体内MDA积累得更多。
2.4 Cd2+、Pb2+胁迫对木麻黄幼苗SOD酶活性的影响
SOD是抗氧化保护酶的重要组成之一。由表4可
以看出，在低浓度Cd2+、Pb2+胁迫下，SOD的比活力低
于对照，随着单一及复合胁迫浓度的增高，SOD比活
力上升，Pb2+单一胁迫比 Cd2+、Pb2+复合胁迫使幼苗
SOD活力升高的幅度更大，当10mg/L≤Pb2+≤100mg
/L时，SOD比活力由低于对照29.15%，上升到高于对
照 31.53%，达显著性水平，当 10+10 mg/L≤
Cd2++Pb2+≤10+100 mg/L时，SOD比活力由低于对照
26.37%，上升到高于对照1.40%。
3讨论
3.1 Cd2+、Pb2+单一及复合污染抑制木麻黄的萌发生长
研究结果表明，Cd2+、Pb2+单一及复合污染抑制木
麻黄的萌发生长，且抑制程度随胁迫浓度的增大而加
大。王林等（2005）[11]研究镉、铅及其复合污染对辣椒生
理生化特性的影响时也发现，在Cd2+、Pb2+单一及复合
污染条件下，随着Cd2+、Pb2+浓度的升高，辣椒生长受
到明显抑制，生物量、株高明显下降。从对木麻黄种子
的萌发生长的影响看，铅、镉复合胁迫对木麻黄幼苗的
毒害作用高于单一胁迫，二者表现为协同作用，而且镉
胁迫的毒害作用强于铅的胁迫。这与赵菲佚等
（2002）[12]研究Cd2+、Pb2+对大豆幼苗的毒害作用的研
究结论相似。
3.2 Cd2+、Pb2+对木麻黄膜脂过氧化的生理反应上存在
一定程度的拮抗作用
丙二醛(MDA)是膜脂过氧化的最终产物，其含量
的变化反映Cd2+、Pb2+处理后植物细胞的膜脂过氧化
程度.此试验浓度范围的Cd2+、Pb2+单一胁迫较复合胁
迫使木麻黄幼苗体内MDA积累得更多，揭示Cd2+、
Pb2+二者在致生物体膜脂过氧化的生理反应上存在着
一定的拮抗作用。赵菲佚等（2002）[12]研究认为在复合
条件下不同的植物对Cd2+、Pb2+复合处理的反应存在
差异。如在不同的植物中Cd2+、Pb2+对MDA的影响表
现了不同的效应，在黄瓜中Cd2+、Pb2+表现协同效应，
而在小麦中又表现拮抗作用.此研究结果与Cd2+、Pb2+
复合污染对小麦的作用相似，表现为一定程度的拮抗
作用。这与于拴仓[13]等研究在较低浓度的镉中加入低
浓度的铅能减轻镉对胚根生长的抑制以及秦天才[14]、
任安芝[15]等研究铅和镉的相互作用得到镉可降低植物
对铅的吸收，从而使铅的毒性减弱的结果相一致。其原
因可能是由于试验中所用的铅、镉离子皆为二价，镉与
铅竞争，铅被吸收在酶化学结构不重要的位置上而不
起毒害作用。
4结论
4.1 Cd2+、Pb2+单一及复合污染胁迫对木麻黄的萌发生
浓度与指标 Pb2+ Cd2+＋Pb2+
处理浓度(mg/L)
株高(cm)
根长(cm)
鲜重(mg)
干重(mg)
CK
0
2.24
(0.49)
0.92
(0.38 )
7.5
(0.38)
1.7
(0.36 )
Cd2+
10
1.93
(0.48)
0.57*
(0.22 )
4.5**
(0.28 )
1.1**
(0.30 )
10+100
1.28**
(0.48)
0.39**
(0.14 )
3.7**
(0.16 )
0.8**
(0.20 )
10+50
1.52*
(0.28 )
0.53*
(0.20 )
4.2**
(0.42)
1.2*
(0.35 )
10+10
1.82*
(0.35 )
0.54*
(0.13)
4.9**
(0.32)
1.3*
(0.25)
100
1.83*
(0.32 )
0.65*
(0.26)
4.9**
(0.30 )
1.1**
(0.28 )
50
1.87
(0.29)
0.78
(0.22)
5.3**
(0.25)
1.3*
(0.28)
10
2.09
(0.30 )
0.98
(0.42)
7.1
(0.31 )
1.6
(0.40 )
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长都会造成不同程度的伤害。铅、镉复合胁迫对木麻黄
幼苗的毒害作用高于单一胁迫，镉胁迫的毒害作用强
于铅的胁迫，Cd2+、Pb2+胁迫在木麻黄种子萌发生长上
表现出协同效应。
4.2 Cd2+、Pb2+单一及复合胁迫使木麻黄幼苗MDA含
量发生显著性增加，但是Cd2+、Pb2+单一胁迫较复合胁
迫使木麻黄幼苗体内MDA积累得更多，揭示Cd2+、
Pb2+胁迫在致生物体膜脂过氧化的生理反应上存在一
定程度的拮抗作用。
4.3 Cd2+、Pb2+污染胁迫达到一定胁迫浓度后会诱导木
麻黄幼苗 SOD活性增强，Pb2+单一胁迫比 Cd2+、Pb2+
复合胁迫使幼苗SOD活力升高的幅度更大，从诱导
SOD活性升高所对应的Cd2+、Pb2+浓度关系上也体现
Cd2+、Pb2+的拮抗作用。
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（责任编辑：李碧鹰）
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