铅胁迫对黑麦草叶绿素和可溶性糖含量的影响

刘慧芹 沈高峰 梁宝发 康欣然

摘要：研究了在不同浓度铅（５００、１ ０００、１ ５００ ｍｇ／ｋｇ）及不同处理时间（５、１０、１５ ｄ）的作用下，黑麦草（Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ．）幼苗体内的可溶性糖及叶绿素含量的变化。结果表明，黑麦草叶片在遭受到了铅胁迫后其可溶性糖含量发生明显变化，在较高浓度及较长时间处理下其可溶性糖的含量有着明显的增加。叶绿素ａ、ｂ含量在处理时间为１０ ｄ时达到最高值，显著高于５ ｄ和１５ ｄ时的含量；但在同一时间下，随铅浓度的增加，黑麦草叶片叶绿素ａ、ｂ含量绝大多数无显著变化。在不同时间及不同铅浓度处理下，类胡萝卜素含量变化均不一致，但均没有显著的差异。

关键词：黑麦草（Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ．）；铅胁迫；可溶性糖；叶绿素

中图分类号：Ｑ９４５．７８文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）03－0556-03

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｌｅａｄ Ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ Ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｓｕｇａｒ ａｎｄ Ｃｌａｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｉｎ

Perennial Ryegrass

ＬＩＵ Ｈｕｉ－ｑｉｎ１，ＳHEN Ｇａｏ－ｆｅｎｇ２，ＬIANG Ｂａｏ－ｆａ１，ＫANG Ｘｉｎ－ｒａｎ１

（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８４，Ｃｈｉｎａ；

2.Ｈｉｇｈ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８0， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ ａｎｄ ｃｌａｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｌｅａｖｅｓ ｏｆ pｅｒｅｎｎｉａｌ ｒｙｅｇｒａｓｓ （Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ.） ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｌｅａｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ （５００， １ ０００， １ ５００ ｍｇ／ｋｇ） ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｉｍｅ （５， １０， １５ ｄ）． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ ｉｎ Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ ｌｅａｖｅｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｉｍｅ． Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ａ ａｎｄ ｂ ａｔ ｔｈｅ １０ｔｈ ｄａｙ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｗｈｉｃｈ ａｔ ｔｈｅ ５ｔｈ ａｎｄ １５ｔｈ ｄａｙ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｌｅａｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ａ ａｎｄ ｂ ｓｈｏｗｅｄ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｉｍｅ． Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗｅｒｅ ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ａｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅａｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｅｒｅｎｎｉａｌ ｒｙｅｇｒａｓｓ （Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ.）； ｌｅａｄ ｓｔｒｅｓｓ； ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ； ｃｌａｌｏｒｏｐｈｙｌｌ

随着工业和现代农业的发展，重金属污染越来越严重。铅是重金属中的重要代表，土壤中过多的铅直接影响到了土壤生态环境，并能够在植物体内积累，达到一定数量时就会严重影响植物的生命活动［１－３］，乃至于人的健康［４］。植物修复以其独有的廉价、高效、安全的特点，已经成为修复土壤中重金属污染研究领域的一项新兴技术［５］。其中由于草坪植物不直接进入人类食物链，具有较高的经济、生态和美学价值，在降低环境污染与生态保护方面发挥着极其重要的作用，所以越来越多地受到研究植物修复方面学者的关注［６－８］。黑麦草（Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ．）是我国北方草坪绿化的常用草坪草，具有耐寒冷、耐酸碱、耐粗放管理、耐病虫害、耐铅性强等特点［１］，对铅污染区域的生态恢复有着重要意义。目前，重金属污染对草坪草生长效应的研究相对较少。本研究以不同浓度的铅溶液胁迫黑麦草，研究其初期的叶绿素和可溶性糖含量变化，以期为我国重金属污染区的草坪绿地建设规划及生物修复技术提供参考。

１材料与方法

１．１材料

黑麦草（Ｌｏｌｉｕｍ ｐｅｒｅｎｎｅ Ｌ．）种子购于市场。

１．２材料的培养与处理

挑选饱满黑麦草种子６ ｇ，用０．２％的ＨｇＣｌ２消毒２ ｍｉｎ，然后用蒸馏水充分漂洗，播种在５０ ｃｍ×４０ ｃｍ规格的ＰＶＣ方盆中，以质量比为１∶１的蛭石和草炭为栽培基质，全浓度Ｈｏａｇｌａｎｄ培养液进行盆栽模拟试验。播种前充分灌溉培养液至基质达到８０％饱和湿度，播后覆盖地膜直至完全出苗，温室种植，温度２５～３０ ℃，光照为自然光。当幼苗长到３～５叶龄时，将栽培基质放入事先已经标记好的方盆中称量，Ｐｂ（ＮＯ３）２以水溶液的形式均匀拌入土壤中，以不加Ｐｂ（ＮＯ３）２为对照（ＣＫ），处理组Ｐｂ２＋浓度分别为５００、１ ０００、１ ５００ ｍｇ／ｋｇ，每处理重复２次。

１．３生理指标测定及数据统计

叶片叶绿素和可溶性总糖含量测定采用郝再彬等的方法［９］。分别在铅溶液胁迫黑麦草５、１０和１５ ｄ时测量。数据分析在Ｅxcel ２００３和ＳＰＳＳ １６．０中进行。

２结果与分析

２．１不同浓度铅胁迫对黑麦草叶片中可溶性糖含量的影响

经不同浓度铅溶液处理后，黑麦草叶片中的可溶性糖含量变化如图１及表１所示。在５ ｄ时，３个浓度下的黑麦草叶片中可溶性糖含量略高于对照，但差异均不显著；在１０ ｄ时，随着处理浓度加大，其可溶性糖的含量呈显著下降趋势；在１５ ｄ时，５００、１ ０００ ｍｇ／ｋｇ铅浓度处理的黑麦草叶片中可溶性糖的含量比对照略有下降，但差异不显著，而在１ ５００ ｍｇ／ｋｇ铅浓度下其可溶性糖含量却有了明显的上升，达到６．７５７ μｍｏｌ／Ｌ。在５００、１ ０００ ｍｇ／ｋｇ ２个铅浓度处理下，可溶性糖含量均随着铅处理时间的延长而降低，在１ ５００ ｍｇ／ｋｇ铅浓度的处理下，可溶性糖含量先下降而后又显著上升。这说明黑麦草叶片在遭受到了铅胁迫后其可溶性糖含量发生明显变化，并在较高浓度及较长时间作用下效果明显。

２．２不同浓度铅胁迫对黑麦草叶片中叶绿素及类胡萝卜素含量的影响

经不同浓度铅溶液处理后，黑麦草叶片中叶绿素ａ、ｂ含量变化如表１所示。在５、１０、１５ ｄ时的同一时间下，随铅浓度增加，叶绿素ａ、ｂ含量绝大多数无显著变化；但在各浓度的铅胁迫下，叶绿素ａ、ｂ含量随着时间的延长，呈现明显的先上升后下降的变化趋势，且最终（１５ ｄ时）含量均低于最初（５ ｄ时）的含量。其中叶绿素ａ含量变化更显著。可以看出叶绿素ａ、ｂ含量的变化受胁迫时间影响较受铅浓度影响大。

黑麦草叶片中类胡萝卜素含量变化如图２所示。５ ｄ时，黑麦草不经铅胁迫时，叶片中的类胡萝卜素含量最高为６．７３ ｍｇ／Ｌ，且随铅胁迫浓度升高而下降；１０ ｄ时，其类胡萝卜素含量随铅胁迫浓度升高而升高；１５ ｄ时，其类胡萝卜素含量是先降低后升高，且最终高于对照。在５００ ｍｇ／ｋｇ铅浓度下，类胡萝卜素含量变化随处理时间的延长为先降低后升高；在１ ０００ ｍｇ／ｋｇ铅浓度下随处理时间的延长则是一直降低；但在１ ５００ ｍｇ／ｋｇ铅胁迫下，随处理时间延长，类胡萝卜素含量呈升高趋势。３个浓度下的类胡萝卜素含量的变化均不一样。但经过互作效应的多重比较，类胡萝卜素的含量变化并无显著差异。

３小结与讨论

不同浓度铅胁迫促使植物体内可溶性总糖含量发生相应变化，有利于增强植物体对胁迫环境的适应性。本试验中，在处理１５ ｄ时，黑麦草叶片细胞内的可溶性糖含量随铅胁迫浓度升高而显著升高，表明黑麦草细胞液浓度增加，可提高细胞的渗透吸水能力，同时可以提高黑麦草对铅胁迫的适应能力。这说明植物机体生理的调节作用能够使植物自身在一定时期后恢复到一个相对较稳定的状态，从而适应生长逆境，这与夏建国等［１０］对茶树的研究结果是相似的，但也有些学者认为铅胁迫导致植物可溶性糖含量下降［１１，１２］。总之植物受铅胁迫后可溶性糖含量变化复杂。

叶绿素作为植物进行光合作用的主要色素，其含量的高低能够反映出光合作用水平的强弱。同时，叶绿素含量的多少是衡量叶片是否衰老的重要指标。本试验中，不同浓度的铅胁迫黑麦草幼苗后，随着处理时间的延长，叶绿素ａ、ｂ含量表现为先上升后下降，但类胡萝卜素含量变化不显著。这与大多数学者的相关研究是一致的［１２－１４］。因此，从铅胁迫下黑麦草叶片中叶绿素含量及组成的变化可以看出，重金属铅对黑麦草叶绿素合成具有显著影响。因此可考虑将叶绿素含量的变化作为黑麦草受铅胁迫的一个重要评价指标。

参考文献：

［１］ 马博英． 多年生黑麦草的逆境生理研究进展［Ｊ］． 生物学杂志，２０１０，２７（２）：５８－６１．

［２］ 洪春来，贾彦博，王润屹，等． 铅毒害对蔬菜生长影响的研究［Ｊ］． 现代农业科技，２００８（２０）：３１－３２．

［３］ 谢传俊，杨集辉，周守标，等． 铅递进胁迫对假俭草和结缕草生理特性的影响［Ｊ］． 草业学报，２００８，１７（４）：６５－７０．

［４］ ＺＨＡＮＧ Ｚ Ｗ， ＱＵ Ｊ Ｂ， ＸＵ Ｇ Ｆ， ｅｔ ａｌ． Ｍａｉｚｅ ａｎｄ ｆｏｘｔａｉｌ ｍｉｌｌｅｔ ａｓ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ ｄｉｅｔａｒｙ ｌｅａｄ ｉｎｔａｋｅ［Ｊ］． Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｏｔａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，１９９７，２０８（１-２）：８１－８８．

［５］ 张太平，潘伟斌． 根际环境与土壤污染的植物修复研究进展［Ｊ］． 生态环境，２００３，１２（１）：３１－３６．

［６］ ＷＡＬＬＡＣＥ Ａ． Ｌｏｗ ｌｅｖｅｌｓ， ｂｕｔ ｅｘｃｅｓｓｅｓ， ｏｆ ｆｉｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｒａｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ， ｓｉｎｇｌｙ ａｎｄ ｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ， ｏｎ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ｉｎｂｕｓｈ ｂｅａｎｓ ｇｒｏｗｎ ｉｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃｕｌｔｕｒｅ［Ｊ］． Ｓｏｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９８９，１４７（５）：４３９－４４１．

［７］ 王志勇，廖丽，袁学军． 重金属铅对草坪植物的毒害研究进展［Ｊ］．草原与草坪，２０１０，３０（２）：８－１５．

［８］ ＫＵＭＡＲ Ｐ Ｂ Ａ Ｎ，ＤＵＳＨＥＮＫＯＶ Ｖ，ＭＯＴＴＯ Ｈ． Ｐｈｙｔｏｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ： Ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ ｔｏ ｒｅｍｏｖｅ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｆｒｏｍ ｓｏｉｌ［Ｊ］． Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ，１９９５，２９：１２３２－１２３８．

［９］ 郝再彬，苍晶，徐仲，等．植物生理实验［Ｍ］． 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，２００４．１１０－１１３．

［１０］ 夏建国，兰海霞， 吴德勇．铅胁迫对茶树生长及叶片生理指标的影响［Ｊ］． 农业环境科学学报，２０１０，２９（１）：４３－４８．

［１１］ 孙永林．铅对黄瓜叶片丙二醛、脯氨酸和可溶性总糖含量的影响［Ｊ］． 长江蔬菜，２００８（１２Ｘ）：２８－３０．

［１２］ 古红梅，胡述龙，王红星． 重金属铅对玉米种子萌发及幼苗生长的影响［Ｊ］． 广东农业科学，２０１１（１）：３６－３８．

［１３］ 刘小阳，徐礼生． 铅递进胁迫对大蒜叶片生理特性的影响［Ｊ］． 河南农业科学，２０１０（３）：７５－７７．

［１４］ 韩金龙，王同燕，徐立华，等． 铅胁迫对糯玉米幼苗叶片叶绿素含量及抗氧化酶活性的影响［Ｊ］．华北农学报，２０１０，２５（增刊）：１２１－１２３．

（责任编辑曾德芳）

收稿日期：２０１１－０８－０２

基金项目：天津农学院大学生科技创新活动项目（２０１０）；天津农学院教育改革项目（Ｃ－１０－０２）

作者介绍：刘慧芹（１９７３－），女，太原人，副教授，硕士，主要从事植物病理生理学研究，（电话）０２２－２３７８１３０１（电子信箱）ｗｊｘｌｈｑ＠１２６．ｃｏｍ。