不同国槐株系幼苗对SO2的生理生化反应

2016-05-14臧真荣贺燕吴德军胡丁猛燕丽萍王开芳

山东农业科学 2016年6期

臧真荣贺燕吴德军胡丁猛燕丽萍王开芳

摘要：在自制人工熏气装置中，对8个国槐株系盆栽幼苗分别进行不同浓度SO2胁迫，通过对叶片的相对电导率、MDA含量和SOD、POD、CAT活性及叶绿素含量等指标的测定和分析，采用隶属函数法评价其抗性。结果表明，SO2胁迫条件下，各国槐株系所测指标表现不一致，青超1、孙19、黄A、黄B 4个株系对SO2的抗性较强。

关键词：国槐；幼苗；SO2；生理生化反应

中图分类号：S687.103.4文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）06-0042-04

我国大气污染属于典型的煤烟型污染，大气环境中污染物以SO2和TSP为主[1～3]。山东省是我国主要煤炭生产基地，同时又是用煤大省，每年SO2排放量为164.5万吨，接近全国8%，居全国第一。通过合理的试验设计和测定，了解SO2对生物的影响十分重要。早期研究基本上集中在SO2对植物影响的症状学和田间调查。20世纪70年代，采用复杂的试验设计以及先进的熏气装置和分析技术，研究了SO2对植物的毒害作用和影响[4，5]，并开始对其它气体如HF、Cl2和复合熏气等进行研究，试验对象主要是农作物，目前对园林植物研究较多[6，7]。

国槐冠大荫浓，是城市良好的遮荫树和行道树，对环境污染有较强的抗性和适应性[8]。近年来，有关国槐的研究较多，特别是有关其适应性和抗逆性等生物学特性的研究在不断增加。本研究旨在通过对不同国槐株系幼苗进行SO2胁迫，对其生理生化反应进行研究，探讨其对SO2的抗性机理，并综合评价其抗性大小，为城市园林绿化树种的选择提供借鉴。

2结果与分析

2.1SO2对各国槐株系叶片细胞膜透性和MDA含量的影响

由图1可以看出，随SO2胁迫浓度增大，各树种相对电导率和MDA含量表现出不同变化趋势。黄A相对电导率随SO2浓度增大先明显上升，在7.1 mg·m-3之后又明显下降，说明在胁迫条件下，其叶片细胞膜受到破坏。其余树种在5.4 mg·m-3时，相对电导率较低，之后随SO2浓度增加缓慢上升，至7.1 mg·m-3时才有不同变化，特别是48非常稳定，青超1略差，说明二者膜系统在低浓度SO2胁迫下没有受到明显破坏，具有一定抗性。黄B、普通国槐、抗虫1和33随胁迫浓度加大，相对电导率先低于对照后升高再低于对照，表现不稳定。孙19先下降最后上升，表现不正常。

丙二醛是质膜过氧化产物，其含量高低在一定程度上体现了细胞膜的受损害程度。由图2看出，随SO2胁迫浓度加大，黄A和青超1的MDA含量先降低后升高，黄B、普通国槐和抗虫1先降后升再降，孙19、48先升后降，33一直稳定，最后才上升。

2.2SO2对各国槐株系叶片抗氧化酶活性的影响

根据试验结果，各株系SOD、POD、CAT活性有不同表现，其变化趋势不一致，并且同一指标在不同株系之间也呈现不同变化（表1）。

SOD活性：黄A、黄B、抗虫1和孙19先降后升，前3个株系在8.9 mg·m-3胁迫时上升，而孙19在7.1 mg·m-3胁迫时上升，说明4个株系在低浓度胁迫条件下，SOD酶活性未受到激发，只有在高浓度下才激发酶活性，是抗性强的表现；48、33和青超1先降后升再降，与前4个株系相比，在8.9 mg·m-3胁迫时下降，说明在高浓度下其SOD受到破坏。普通国槐是先升后降，受胁迫后SOD活性上升，8.9 mg·m-3胁迫时下降，说明其对SO2胁迫敏感，且不耐高浓度胁迫。

POD：黄B、孙19、普通国槐、青超1和抗虫1先降后升再降，在7.1 mg·m-3胁迫时上升酶活性受激发，8.9 mg·m-3胁迫时下降，POD受到破坏；黄A和48先升后降再升，在低浓度（5.4 mg·m-3）时POD受激发，活性提高，在高浓度时受到破坏；33一直下降，酶活性没有受激发。

CAT：黄A和抗虫1先升后降再升，酶活性表现紊乱；孙19、33和青超1先降后升，在7.1 mg·m-3胁迫时上升酶活性受激发，8.9 mg·m-3胁迫时最高；48和普通国槐先升后降，在低浓度（5.4 mg·m-3）时CAT受激发，活性提高，在高浓度时受到破坏；黄B一直下降，酶活性没有受激发。

不同胁迫条件下，黄A、48、普通国槐、33、青超1和抗虫1的3种抗氧化酶活性与对照相比得到不同程度升高，起到了保护叶片膜系统的作用。其它株系胁迫条件下的抗氧化酶活性均较对照低，说明没有起到保护作用。可能是由于逆境胁迫强度增大，叶片中活性氧产生过量，超出了一定的阈值，一些氧化能力特别强的活性氧对保护酶系统具有直接的伤害作用，从而造成叶片中3种保护酶活性下降。具体原因尚需进一步深入研究探讨。

2.3SO2对各国槐株系叶片光合色素含量的影响

光合色素是绿色植物进行光合作用必需的物质，在高等植物中包括叶绿素和类胡萝卜素。叶绿素是植物光合色素中最重要的一类色素，其含量可受多种逆境胁迫的影响而下降。

由图3可以看出，随SO2胁迫浓度的升高，黄A、黄B、33和48的叶绿素总含量先升高，到7.1 mg·m-3浓度胁迫之后下降，这与前人研究结果一致；孙19和普通国槐在5.4 mg·m-3浓度略微下降后一直升高，说明这5个株系在胁迫条件下，具有自我保护能力，能提高叶绿素总含量，以抵制胁迫对叶绿素造成的损害。青超1先升后降再升高，可能是一种叶片生理活动紊乱的标志，但因其幅度不大，不能完全确定，原因尚需进一步研究。抗虫1一直下降，说明其叶绿素受到破坏，而自身无保护反应。

2.4国槐株系对SO2抗性的综合评价

采用隶属函数法评价8个国槐株系对SO2的抗性。将不同国槐株系各指标的隶属函数值累加起来，求其平均值，平均数越大，对SO2的抗性就越强。

由表2可以看出，青超1、孙19、黄A、黄B对SO2的抗性明显高于其它株系，说明这4个株系适宜在城市重污染区绿化中应用，其中以青超1最好，可作为城市生态绿化建设的首选国槐优良株系。

3讨论与结论

园林植物是城市生态系统的重要组成部分，其中国槐是最常见的园林绿化树种，对于空气中的大气污染物具有吸收能力，具有净化空气和改善城市环境的功能。植物净化SO2的大多数研究结果表明，不同绿化树种对SO2的净化能力存在差异，且净化能力与环境中SO2浓度密切关联[11，12]。

生理生化指标能在一定程度上反映植物对SO2的抗性大小，本研究中采用叶片的相对电导率、MDA含量和SOD、POD、CAT活性及叶绿素含量多个指标所反映的不同国槐株系的抗性表现并不一致，说明单一指标难以全面准确地反映植物抗污染性强弱，采用隶属函数法综合各指标来评价国槐各株系对SO2的抗性结果更全面。本研究结果显示，国槐不同株系对SO2的抗性大小顺序为青超1>孙19>黄A>黄B>48>普通国槐>33>抗虫1。本研究没有开展叶片pH值、植物吸收SO2能力等方面的研究，在今后的研究中将补充完善，准确反映植物抗SO2污染的能力。

本研究通过生理生化指标的测定与分析来评价不同国槐株系对SO2的抗性大小，对于在生产中初选出抗污性强的树种或品种具有一定的借鉴意义，实际抗性尚需在污染现场进行栽培试验进一步测定。

参考文献：

[1]

吴国平，胡伟，腾恩江.我国四城市空气中PM2.5和PM10的污染水平[J].中国城市科学， 1999，19（2）：133-137.

[2]郑立文，胡丁猛，刘伟峰.11个园林绿化树种对SO2胁迫的适应性反应[J].山东农业大学学报（自然科学版），2006，37（3）：363-368.

[3]周军英，戴珍科，武志林，等.SO2和NO2复合污染对番茄超氧化物歧化酶及叶片的影响[J].中国环境科学，1993，13（6）：429-432.

[4]魏翠英，谢汇.某些大气污染气体对植物的危害[J].生物学通报，2002，37（2）：19.

[5]童贯和.污染对树木叶片中可溶性糖及叶绿素含量的影响[J]. 淮北煤炭师范学院学报，2002，23（2）：55-57.

[6]刘世忠，薛克娜，孔国辉，等.大气污染对35种园林植物生长的影响[J].热带亚热带植物学报，2003，11（4）：329-335.

[7]温达志，孔国辉，张德强，等.30种园林植物对短期大气污染的生理生态反应[J].植物生态学报，2003，27（3）：311-317.

[8]陈有民.园林树木学[M].北京：中国林业大学出版社，2001.

[9]赵世杰，刘华山，董新纯，等. 植物生理学实验指导[M]. 北京：中国农业出版社， 1998.