锑胁迫对向日葵幼苗生长和生理特性的影响

李雨奎

（淮北师范大学 生命科学学院，安徽 淮北 235000）

锑胁迫对向日葵幼苗生长和生理特性的影响

李雨奎①

（淮北师范大学 生命科学学院，安徽 淮北 235000）

锑是一种潜在的致癌元素，在环境中是微量的.虽然它是植物生长过程中的非必须元素，但当其以溶液形态存在时，可以被植物吸收，对植物产生毒性.通过土培法，研究Sb（Ⅲ）对向日葵幼苗的影响，探讨Sb（Ⅲ）对向日葵在幼苗时期的叶绿素相对含量和光合作用的影响，结果表明，Sb（Ⅲ）对向日葵表现为低浓度促进其生长，叶绿素相对含量增加，光合速率加快；高浓度则抑制其生长发育，叶绿素相对含量减少，光合速率减慢.

锑；向日葵幼苗；叶绿素相对含量；光合作用

0 引言

近年来，随着人们生活水平的不断提高，人们在生活中制造大量污染物，不同的污染物通过各种途径被排入土壤中［1］，使得土壤内部结构被破坏，土壤的各种功能因受到危害而发生改变［2］，从而造成土壤生态环境严重恶化，其中重金属污染的问题尤为突出.重金属相对稳定难以降解的性质使得重金属污染有着污染范围比较大、污染所持续时间比较长的特点，并且重金属污染物不容易被分解，通过食物被人类食用，进入人体内被吸收或者通过空气在人类呼吸过程中被吸入体内而危害人体健康，还会恶化大气和水污染，因此修复被重金属污染土壤是当今迫切需要解决的问题［3］.

如今土壤污染问题迫在眉睫，而重金属作为土壤污染中极为重要的一类污染也受到人们的广泛关注.据估测，目前中国受污染的耕地面积近2.0×107hm2［4］，其中农田污灌面积达1.3×l06hm2［5］，每年因土壤污染而减少的粮食产量高达1.0×1010kg，直接造成高达100多亿元经济损失［6］.而锑又是容易造成土壤污染的重金属之一［7］，全世界锑的年产量的80%来自中国［8］.因此，锑污染及其控制和修复问题更应该引起我们的重视［9］.

如今，美国国家环保局（USEPA）已将锑列入优先控制的污染物，而且欧盟（EU）也将锑列入危险废物的范畴.但目前国内外关于锑污染的研究和报道还不是很多.本文通过研究锑胁迫对向日葵幼苗在锑胁迫下生长所受的影响，了解Sb（III）对作物幼苗生长和生理特性的影响，研究被污染的向日葵幼苗的叶绿素含量和光合速率等，提出Sb（III）对向日葵幼苗的毒害阈值，为未来系统和深入研究植物锑胁迫提供理论支持，为植物修复建立基础.

锑的毒性很强，且具有致癌、致畸作用.中国在世界上是最大的锑生产国，在湖南锡矿山地区、冷水江铺矿区等许多地区，已造成严重的锑污染［10］.水、植物和其他媒介都是被锑污染的土壤进入人体的途径，对人类的生命安全造成的威胁是极大的.例如：工人在锑环境下工作过长时间，会诱发多种疾病，如锑疹、尘肺病等；胎儿在母体宫内或者在婴幼儿时期，其长期处在被锑污染的环境中，其器官在发育过程中更容易吸收、存留锑，对胎儿的伤害是永久性的，对其以后的生活和生产能力都是有影响的.可见，锑污染在一定程度上已经是对人体健康的潜在威胁.

目前最为经济、对环境最为友好的方法就是植物修复.但是目前国内外对于植物对锑的修复研究却很少，而向日葵对重金属有着较强的富集性能和耐受性［12］，所以本文以向日葵为对象进行研究，通过土培实验，利用加入不同形态不同浓度的锑，研究锑胁迫对向日葵幼苗生长和生理特性的影响，为以后的系统研究提供理论支持，从而为植物对锑的修复提供科学依据.

1 材料与方法

1.1 材料

作物种子：向日葵.将颗粒饱满的向日葵种子浸泡在去离子水中，0.5 h后，放置在培养箱中进行萌发培养.待向日葵种子萌发后，将其播种到装有2 kg土的花盆中，放置在实验大棚中，培养一段时间后，待其长至幼苗期，选出生长状况良好并且相似的向日葵幼苗进行试验.化学试剂：酒石酸锑钾（KSbC4H4O7· 1/2H2O），相对分子质量为333.93.

1.2 方法

将选出的向日葵幼苗栽种到已施加2 g尿素的装有2 kg土的花盆中，每盆中栽种一株向日葵幼苗，共30盆，加入营养试剂（沃世宝：家庭园艺浓缩营养液，通用型），在实验大棚中进行培养，待其适应生长环境.

在相同的实验条件下，将已经适应生长环境的向日葵幼苗分为两组，然后分别用不同形态的锑溶液处理.用纯的酒石锑酸钾配置Sb（Ⅲ）溶液，设置锑的浓度分别为0、100 mg/kg、500 mg/kg、1 000 mg/kg、2 000 mg/kg，每个浓度作3个平行，在适宜条件下培养.观察10 d后，检测向日葵幼苗的叶绿素相对含量和光合作用.

检测叶绿素含量.使用SPAD-502叶绿素仪测定，每株向日葵幼苗选取2片长势较好的叶片进行检测，取2次的平均值，用SPAD值表示叶绿素相对含量.

检测光合速率.使用光合作用测定仪，测定光合（呼吸）速率、气孔导度、细胞间隙CO2浓度和蒸腾速率，每株向日葵挑选2片长势较好的叶片进行测定，取2次测定结果的平均值.

2 结果与讨论

2.1不同浓度的Sb（Ⅲ）胁迫下对向日葵幼苗叶绿素含量的影响

不同浓度的Sb（Ⅲ）胁迫下对向日葵幼苗的叶绿素含量的影响见表1.低浓度的Sb（III）促进向日葵幼苗的生长，其叶绿素相对含量增多，叶片翠绿，生长旺盛；高浓度的Sb（III）抑制向日葵幼苗的生长，其叶绿素相对含量明显减少，叶片有黄斑，更高浓度下，植株死亡.

表1 不同浓度的Sb（Ⅲ）胁迫下向日葵幼苗的叶绿素含量

随着 Sb（III）浓度升高，向日葵幼苗叶绿素相对含量均表现为先升高后降低趋势.低浓度的Sb（III）对向日葵幼苗叶绿素相对含量有促进作用.而高浓度的Sb（III）对向日葵幼苗叶绿素相对含量则表现出抑制作用，叶绿素相对含量减少.

2.2 不同浓度的Sb（Ⅲ）胁迫对向日葵幼苗光合作用的影响

从表2可以看出，在不同浓度的Sb（Ⅲ）胁迫下，向日葵幼苗的光合速率总体表现先增后减，即在低浓度（500 mg/kg）下，Sb（Ⅲ）促进向日葵幼苗的光合速率，在高浓度（超过1 000 mg/kg）下，Sb（Ⅲ）抑制向日葵幼苗的光合速率.向日葵幼苗的气孔导度、细胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率和和光合速率的变化趋势一致.

表2 不同浓度的Sb（Ⅲ）胁迫下向日葵幼苗的光合作用情况

3 结论

向日葵幼苗在一定程度上可以忍受锑胁迫，Sb（III）对向日葵幼苗的影响表现为低浓度促进、高浓度抑制，向日葵幼苗对于锑的富集能力受到锑浓度的影响.在一定的锑浓度范围内，锑浓度上升，向日葵幼苗对于锑的富集能力加大，对幼苗的生长有一定的刺激作用，而超过该浓度，两者之间呈现负相关.

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The Effects Between the Growth Properties and Physiological Characteristics of Sunflower Seedlings Under Antimony Stress

LI Yukui
（School of Life Science，Huaibei Normal University，235000，Huaibei，Anhui，China）

Antimony is a potential carcinogen and there are trace of it in the environment.It is a non-essen⁃tial element in plant growth，but when existing in solution form，it can be absorbed by plants and then creates toxicity.The effects of Sb on the sunflower seedlings were studied using soil culture experiment.The study mainly focuses on the relative chlorophyll content and photosynthesis of the sunflower seedlings.When the concentration of Sb is low，it can promote the development of sunflower，the relative chlorophyll content will increase，and the photosynthetic rate will accelerate；on the contrary，if the concentration is strong，it will re⁃tard the growth of the sunflower，decrease the relative chlorophyll content and slow down the photosynthetic rate.

antimony；sunflower seedlings；relative leaf chlorophyll conte；photosynthesis

O 614.53

A

2095-0691（2017）02-0046-03

2016-11-29

国家自然科学基金资助项目（41371444）；2012年校青年科研资助项目（700594）

李雨奎（1977— ），男（蒙古族），辽宁朝阳人，副教授，研究方向：重金属及类金属的污染与监测.