全 文 ：第 3 期
2013 年 9 月
四川林勘设计
SICHUAN FORESTRY EXPLORATION AND DESIGN
No． 3
Sept． 2013
* 收稿日期:2013 － 07 － 25
基金项目:四川省科技厅支撑项目(编号 12ZC2220) ，四川省教育厅重点项目(12ZA153) ，西昌学院研究生项目。
作者简介:梁剑(1979 －) ，女，博士，副教授，主要从事环境生态学研究。
重金属镉对油橄榄根边缘细胞的影响
梁 剑
(西昌学院，四川 西昌 615013)
摘 要:以油橄榄根系为试材，探讨不同浓度重金属镉(Cd2 +)胁迫下对油橄榄根边缘细胞
的影响。结果表明，镉对油橄榄根边缘细胞产生明显毒害，随着镉浓度的增加，边缘细胞
的根冠果胶甲基脂酶(PME)活性和细胞存活率都呈现下降的趋势。
关键词:镉毒;油橄榄;离体根边缘细胞
Toxic Effect of Cadmium on Fringe Cells of Olea europaea Roots
LIANG Jian
(Xichang College，Xichang 615013，China)
Abstract:Taking Olea europaea root system as experiment material，author dis-
cussed the effect of Cadmium with different concentration on fringe cells of Olea
Europaea roots． The results showed that cadmium had obvious toxic effect on the
cells． With the increasing of cadmium concentration，the activity of pectin methyl
esterase (PME)and viability of these fringe cells were decreased obviously．
Key words:Cadmium toxicity;Olea europaea;Fringe cells of detached root
镉在植物器官中的分布基本上是:根 ＞ 叶 ＞
茎 ＞花、果、籽粒。镉首先引起根的损伤，根边缘
细胞 (root border cell，BC)是由根冠游离并大量
积累在根尖周围的一群特殊细胞，它在调节根际
生态环境，抵抗环境胁迫造成的根尖伤害中起着
多种防御和保护功能［1 － 3］。一直以来都存在一个
错误观念，认为边缘细胞是根冠更新过程中脱落
下来的垂死副产物。随着根际研究的深入，近 10
年来根边缘细胞的研究日益活跃，证明了绝大多
数物种的根边缘细胞具有活性。有关植物边缘细
胞的发育及其生物学功能的研究，已成为目前植
物学研究领域的新热点之一。
目前镉对植物根系［3 － 5］、根尖抗氧化酶系
统［6，7］、根尖细胞分裂［8 － 10］等的影响均有相关报
道。但重金属镉对油橄榄根边缘细胞的影响，国
内外未见报道。根系作为重要的吸收器官和代谢
器官，其生长状况不仅直接控制着植物吸收水分
和养分，而且制约着植株地上部生长的好坏。通
常认为，植物对镉毒害的反应首先表现在根系上。
因此通过研究镉胁迫下根尖的影响，可明确植物
对镉毒害的耐性。为此，本文以油橄榄的根边缘
细胞为材料，研究油橄榄根尖边缘细胞受镉的处
理后的变化情况。
1 研究方法
以 2009 年一年生油橄榄苗在水培条件下获
得的根系为材料。剪取根尖约 3 mm ，置于盛有
不同浓度 Cd的水溶液(Cd的处理浓度为:0 mg / l
(CK) ，5 mg / l(C1) ，10 mg / l(C2) ，15 mg / l(C3) ，
30 mg / l(C4) ，50 mg / l(C5) )的离心管管中分别
培养，黑暗放在 25°C 培养箱里，然后检测根缘细
胞总数及活性，根缘细胞存活率(SR)= 活细胞
数 /根缘细胞总数 × 100 %;同时剪 20 个 3 mm根
尖分别浸入不同 Cd 的浓度溶液，冰浴下研磨提
取 PME。
2 结果与分析
2． 1 根冠 PME 活性经不同浓度 Cd2 +处理的变
化规律
植物果胶甲酯酶(PME)是水解果胶生成果
胶酸和甲醇的酶。根冠 PME 酶在植物根缘细胞
的产生和发育中具有主要的作用，可以使果胶去
甲基化，果胶酸分解;可诱导其他果胶酶基因表
达，果胶层降解，最终导致根缘细胞从根冠分离，
它对于调节细胞分裂、根尖细胞壁间的相互松驰
和扩散起着关键作用［11］。目前普遍认为，PME是
促进边缘细胞脱离根系表面的主要因素。由图 1
可见，测得油橄榄根尖在 CK 中根冠 PME 活性最
高，随 Cd浓度增加 PME活性逐渐降低，说明不同
Cd的浓度对油橄榄根冠 PME 活性均有一定的影
响。
图 1 经不同 Cd2 +处理后对根冠 PME活性的影响
2． 2 经不同浓度 Cd2 +处理后对油橄榄根边缘细
胞存活率的影响
观察图 2 可知，处理后油橄榄根边缘细胞存
活率都呈下降趋势。Cd2 +的不同浓度可看出 C3
(15 mg / l)以上对边缘细胞存活率有严重的致死
性。
3 讨论
本研究探讨了油橄榄根边缘细胞随 Cd2 +不
同处理浓度的响应。结果表明，Cd2 +处理后降低
图 2 经不同浓度 Cd2 +处理后对油橄榄根边缘细胞存
活率的影响
了 PME酶的活性。说明经 Cd2 +处理后抑制了根
边缘细胞 PME酶的产生。在不同浓度 Cd2 +的作
用下，根冠 PME 活性、边缘细胞的存活率都是先
升高，但随着处理浓度的增加而下降，推测 PME
植物抵御 Cd2 +之间存在着一定的相关性，Cd2 +可
能诱导了植物根冠 PME 基因的表达，使 PME 活
性升高，促进了根边缘细胞的产生，通过根边缘细
胞释放某些生物活性物质，中和 Cd2 +对根尖细胞
的毒害，提高植物对 Cd2 +作用的抵御能力，保护
根尖细胞免遭伤害。
但是当处理浓度超过了植物组织的耐受极限
时，整个代谢体系紊乱，导致 PME活性迅速下降，
减少根缘细胞的产生，解除对根尖细胞的保护屏
障，影响植物根分生区细胞的有丝分裂活动，从而
抑制了植物根的生长。根据边缘细胞存活率来
看，高浓度 Cd2 + 对边缘细胞有着很大的毒害作
用，而低浓度 Cd2 + ．处理随着时间的延长同样具
有较大的毒害作用。当 Cd2 +浓度为 10 mg /L 时，
存活率较强，可能是该浓度下易引起细胞产生某
些物质抵制 Cd2 +的影响。
参考文献
［1］ 喻敏，崔志新，温海祥，等．根际新发现的一类活细
胞群————根边缘细胞［J］． 华中农业大学学报，
2004，23(2) :275 － 280．
［2］ 李荣峰，蔡妙珍，刘鹏，等．植物根边缘细胞的抗逆
性研究进展［J］．广西植物，2007，27(3) :497 － 502．
［3］ 王一喆，王 强．镉对植物根系的毒害作用［J］．广东
微量元素科学，2008，15(4) :1 － 5．
44 四川林勘设计 2013 年第 3 期
［4］ 何俊瑜，任艳芳，王阳阳，等．镉对小麦根尖细胞的
遗传损伤效应［J］．生态环境学报，2009，18(3) :830
－ 834．
［5］ 何俊瑜．镉胁迫对不同水稻品种幼苗根系形态和生
理特性的影响［J］． 生态环境学报，2009，18(5) :
1863 － 1868．
［6］ 王松华．外源一氧化氮对镉胁迫下绿豆幼苗根尖抗
氧化酶的影响［J］． 激光生物学报，2007，16(1) :62
－ 67．
［7］ 李慧，丛郁，王宏伟，等．镉对草莓幼苗根尖氧化系
统和基因组 DNA 损伤的影响［J］．园艺学报，2010，
37(5) :721 － 730．
［8］ 刘东华，蒋悟生，李海峰，等．镉对大蒜根生长和根
尖细胞超微结构的影响［J］． 华北农学报，2000，15
(3) :66 － 71．
［9］ 何俊瑜，任艳芳，严玉萍，等．镉胁迫对水稻幼苗生
长和根尖细胞分裂的影响［J］． 土壤学报，2010，47
(1) :138 － 144．
［10］ 周锦文，韩善华，冯珊，等．镉对蚕豆根尖细胞染色
体畸变的影响［J］．四川大学学报(自然科学版) ，
2009，46(3) :799 － 802．
［11］ 查笑君，马伯军，潘建伟，等．果胶酯酶的研究进展
［J］．安徽农业科学，2010，38(16) :
櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏
8293 － 8295．
(上接第 6 页)
［3］ Canadian Council of Forest Ministers． Criteria and indi-
cators of Sustainable Forest Management in Canada:
National Status 2005［R］． Ottawa:Canadian Council
of Forest Ministers，2006．
［4］ 谷建才，陆贵巧，白顺江，等．森林健康评价指标及
应用研究［J］．河北农业大学学报，2006，29(2) :68
－ 71．
［5］ 高志亮，余新晓，陈国亮，等．北京市八达岭林场森
林健康评价研究［J］． 林业资源管理，2008，(4) :77
－ 82．
［6］ 姬文元，刑韶华，郭宁，等．川西米亚罗林区云冷杉
林健康状况评价［J］． 林业科学，2009，45(3) :13 －
18．
［7］ 李金良，郑小贤． 北京地区水源涵养林健康评价指
标体系的探讨［J］． 林业资源管理，2004，(1) :31 －
34．
［8］ 鲁绍伟，刘凤芹，余新晓，等．北京市八达岭林场森
林生态系统健康性评价［J］． 水土保持学报，2006，
20(3) :79 － 82．
［9］ 王雄宾，余新晓，谷建才，等．华北土石山区油松林
生态系统健康评价［J］．中国水土保持科学，2009，7
(1) :97 － 102．
［10］ 肖风劲，欧阳华，孙江华，等．森林生态系统健康评
价指标与方法［J］．林业资源管理，2004，(1) :27 －
30．
［11］ 王艳洁，郑小贤． 可持续发展指标体系研究概述
［J］．北京林业大学学报，2001，23(3) :103 － 106．
［12］ MARCO F． Forest Health Assessment and Monitoring-
Issues for Consideration［J］． Environmental Monito-
ring and Assessment，1997，48:45 － 72．
［13］ ALEXANDER S A，PALMER C J． Forest health moni-
toring in the United States:First four years［J］． Envi-
ronmental Monitoring and Assessment ，1999，55(2) :
267 － 277．
［14］ 郭其强，张文辉，曹旭平．基于模糊综合评判的森
林群落稳定性评价体系模型构建———以黄龙山主
要森林群落为例［J］． 林业科学，2009，45(10) :19
－ 24．
［15］ 叶义成，柯丽华，黄德育．系统综合评价技术及其
应用［M］．北京:冶金工业出版社，2006:49 － 97．
［16］ 张会儒，汤孟平，舒清态．森林生态采伐的理论与
实践［M］．北京:中国林业出版社，2006:72 － 73．
54梁 剑:重金属镉对油橄榄根边缘细胞的影响