铅胁迫对国槐幼苗的耐性生理的影响

曾晨园

1、江西财经大学艺术学院 2、南昌工学院

铅胁迫对国槐幼苗的耐性生理的影响

曾晨园12

1、江西财经大学艺术学院 2、南昌工学院

为了探讨国槐(Sophora japonica)对Pb污染土壤的耐性，采用盆栽方法研究了不同Pb含量对国槐生理指标的影响。结果表明：国槐细胞膜透性呈不断下降趋势，与对照相比差异不显著；随着Pb胁迫浓度的增加，国槐相对电导率、SOD活性抗坏血酸均呈先下降后上升的趋势，与对照处理相比差异显著，表现出一定的适应能力。为利用国槐(Sophora japonica)修复Pb污染土壤提供参考。

国槐；铅胁迫；重金属

由于城市化与工业化进程不断加快，环境中的重金属污染愈发严重，重金属污染土壤的情况也十分严峻。国槐（Sophora japonica）是城市绿化树和行道树的优良品种，具有抗逆性强、观赏价值高、栽植范围广、生物量大等优点，现已成为各地园林栽培中绿化树种之一。目前关于铅对植物生理指标及耐性机理的研究主要以豆科草本植物为主，以木本豆科植物对重金属耐性机理的研究较少。因此，生物量大、对环境适应能力强的耐性植物，是修复重金属污染土地的关键。本研究旨在通过不同铅浓度处理对国槐生理指标的影响，探讨国槐在重金属铅胁迫下的适应机制，为修复重金属污染的土壤环境提供理论参考及技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料国槐种子购于江苏省宿迁市四季种业有限公司。

试验基质供试土壤使用江西财经大学麦庐园校区东部农田园土，经自然风干后，过孔径4cm筛后装盆。

1.2 试验方法

采用Han[1]等的方法培养国槐幼苗。选择生长一致的幼苗（株高约10cm）栽植于10×15×15cm的塑料盆中，先在盆内套好塑料袋，防止培养土及水溶液从盆中漏出。盆栽试验分为5个处理：将铅以Pb(NO3)2水溶液的形式加入基质中，制成铅浓度(以1kg风干基质中含纯铅毫克数计)为100、200、400、800 mg/kg的人工污染土壤，另设不添加污染物的基质为对照。每处理3次重复（盆），每盆中5株幼苗。自然光照下栽培，根据土壤湿度情况，补充适量水分。处理30天后将幼苗取出，冲洗干净，吸干表面水分后选取国槐幼苗地上和地下部鲜样相同部位各项生理指标进行测定。

国槐膜透性、超氧化歧化酶（SOD）活性、丙二醛（MDA）含量参考李合生的方法[2]；抗坏血酸（AsA）含量参考Kampfenkel等的方法[3]。

1.3 分析方法

试验数据的统计和方差分析（ANOVA）主要利用WPS 2016和SPSS13.0分析软件，数据的差异显著性分析采用邓肯氏新复极差法。

2 结果与分析

2.1 不同浓度Pb胁迫对国槐细胞膜透性、丙二醛(MDA)和抗坏血酸含量（AsA）的影响

图1 铅胁迫对国槐相对电导率、丙二醛和抗坏血酸的影响

由图1可知，随着Pb处理浓度的增大，国槐地上部电导率都呈先下降后上升趋势，在400mg/kg浓度下的达到最高水平，比对照上升了10%，其余均低于对照。国槐地下部电导率均低于对照，并与对照达到显著差异，与Pb胁迫水平表现出显著的负相关。其中在处理100 mg/kg浓度下，地下部电导率相比对照下降明显，比对照下降25%。从差异水平上来看，在400 mg/kg、800mg/kg时与对照相比达到极显著差异（p＜0.05）。

由图1可看出，随着Pb处理浓度的增加，国槐地上部分MDA含量呈不断下降的趋势。在800 mg/k g处理浓度下，MDA含量下降明显，相比对照下降28%。地下部MDA随着铅浓度的增加而增加，在400 mg/kg处理时达到最大；在100 mg/kg、400 mg/kg处理下，MDA含量分别比列对照增加了16%、28%。

国槐地上部抗坏血酸含量在不同Pb浓度处理下，呈先下降后上升趋势，在100 mg/kg处理浓度下降低，与对照相比下降9%，其他均比对照高，在800 mg/g处理下上升到最高，比对照增加9%。地下部抗坏血酸含量均比对照低，呈不断下降的趋势，在400 mg/kg处理浓度下，抗坏血酸含量达到最低。从差异水平来看，在800mg/kg时，抗坏血酸含量与对照差异达到极显著（p＜0.05）。

2.2 不同浓度Pb胁迫对国槐植物抗氧化酶的影响

图2 铅胁迫对国槐植物抗氧化酶的影响

由图2可以看出，国槐地上部SOD活性随着Pb浓度的增加而不断下降，在浓度400 mg/kg处理下，SOD活性最低，比对照下降11%。国槐地下部SOD活性随Pb浓度的增加呈先下降后上升趋势，在Pb浓度为100 mg/kg、200mg/kg，400 mg/kg的处理胁迫下，国槐的地下部分SOD活性均低于对照且逐渐递减，在Pb处理浓度800 mg/kg时逐渐增加，接近对照值。

国槐地上部的POD活性与对照相比差异不显著，呈不断上升趋势，在200 mg/kg处理浓度下达到最高，与对照相比增加78%。国槐地下部的POD活性与对照相比差异显著（P＜0.05），各处理的酶活性均明显高于对照，在800 mg/kg处理浓度条件下活性最高，比对照增加了72%。

3 结论

当植物体内的重金属含量超出一定的限值，重金属将对植物的生长产生抑制与毒害，因此，植物的生理指标及耐性机理研究是当今修复重金属污染土壤的重要一环。

MDA含量的高低直接说明植物受重金属毒害的程度。赵飞宇研究发现在不同浓度Pb处理条件下小叶黄杨幼苗MDA含量随Pb离子浓度升高而上升，在Pb浓度为3000mg/kg时，MDA含量最高。本次研究发现，国槐叶片在不同浓度铅处理下MAD含量不断降低，说明植物叶片抗逆性较好，地下部MDA含量比纯园土条件处理下的高很多，表明该植物根系在铅胁迫逆境所诱导的氧化伤害程度大，对植物生长产生影响。

抗坏血酸降低表明植物体受重金属胁迫时，植物产生自由基保护植物细胞膜结构不受破坏。司卫静研究表明在高浓度的Pb尾矿液中添加低浓度的P肥，荷花体内的AsA含量高于对照，有利于提高AsA的酶活性，对植物形成保护。本次研究发现，国槐地上部AsA含量在不同Pb浓度处理下，呈先下降后上升趋势，在800 mg/kg处理下上升到最高，比对照增加9%。说明在Pb含量为800 mg/kg时植物不会受明显伤害。地下部AsA含量呈不断下降的趋势，在400 mg/kg处理浓度下，抗坏血酸含量达到最低，说明国槐地下部分受到一定程度的胁迫。

在重金属胁迫下，植物的抗氧化酶系统可保护植物细胞膜结构，抵御重金属毒害。顾晓涵研究表明在Pb尾矿渗出液处理下，慈姑、铜钱草和香蒲地上部分的SOD均高于对照，三种植物体内SOD对膜系统具有一定的抗性保护能力。本次研究发现，在不同浓度的Pb处理胁迫下，国槐地上部SOD活性均低于对照，地下部SOD活性呈先下降后上升趋势。说明国槐幼苗受到一定胁迫。国槐幼苗地上和地下部分的过氧化物酶(POD)活性基本均显著高于对照，说明在铅胁迫条件下国槐幼苗体内的抗氧化酶系统被启动，对国槐抗铅胁迫有重要作用。

综上所述，国槐幼苗在低浓度胁迫下可以通过自身调节机制来适应重金属对其自身的氧化胁迫；当胁迫强度超过国槐幼苗的耐受能力时，其抗氧化酶与活性氧平衡体系被打破，自身调节能力受到抑制，生长受到抑制。

[1]韩玉林.喜盐鸢尾铅(Pb)胁迫耐性生理研究[J].广西农业生物科学,2008,27(4).

[2]Kalman J,Bonnail-Miguel E,Smith B D,Bury N R, Rainbow P S.Toxicity and the fractional distribution of trace metals accumulated from contaminated sediments by the clam Scrobicularia plana exposed in the laboratory and the field[J]. Science of The Total Environment,2015,506 507:109～117.

[3]顾晓涵,韩玉林,原海燕.铅尾矿渗出液胁迫对黄菖蒲的生长与生理的影响[J].暨南大学学报(自然科学与医学版),2014(03): 250～254．

曾晨园，女，1992年出生，江西赣州人，硕士，研究方向：豆科木本植物对重金属富集及植物修复。

江西省研究生创新专项资金项目(201510421103)及江西财经大学研究生院资助。