废弃烟叶有机肥对Cd胁迫下甘蓝叶片POD、CAT、SOD的活性的影响

张欣琪

（汕头市景源环保科技有限公司，广东 汕头 515000）

近年来，土壤中重金属的污染问题已成为关注热点，尤其是镉在农作物中的迁移和累积对农作物产生的毒害作用。植物受重金属逆境胁迫时，将产生过量活性氧自由基，这对植物体内的蛋白质、核酸等生物大分子造成强烈的破坏作用，其中SOD、CAT、POD等是植物细胞抵御活性氧伤害的主要酶保护系统，在抵御多种理化因子胁迫、减少活性氧积累、维护膜结构完整等方面发挥重要作用[1]。

1 材料与方法

1.1 地点及材料

汕头市景源环保科技有限公司实验室，选用的实验植物为结球甘蓝。

1.2 试验设计

采集土壤并将其风干、过2 mm筛，每盆装土3 kg，试验设4个Cd添加水平，每个处理重复3次。总Cd添加水平分别为0 mg/kg、0.2 mg/kg、1.0 mg/kg、5.0 mg/kg（以CdCl2·2.5H2O加入，单Cd计算；分别以CK、T1、T2、T3表示个处理）。在种植植物之前，用去离子水使土壤保持湿润，平衡50 d。肥料标准：分别设不施肥为对照（CK），农家肥：200 kg/亩；废弃烟叶有机肥：200 kg/亩。

1.3 指标测定

测定对象为结球甘蓝叶片组织中的蛋白含量及SOD、POD、CAT三种酶的活性。采用南京建成生物工程研究所提供的试剂盒，依据说明书对样品进行测定并计算各测定指标的试验结果。本研究对各个处理在植物的幼苗期、开花坐果期、结果期各测定一次。

2 结果与分析

2.1 废弃烟叶有机肥对Cd胁迫下甘蓝叶片CAT活性的影响

CAT是一种酶类清除剂，又称为触酶，是生物防御体系的关键酶之一。在三个时期的试验测定中，Cd的各个浓度水平胁迫下，对照在相同的Cd浓度胁迫下对照、施用有机肥及农家肥三者之间CAT的活力情况的显著性差异，如图1所示。

图1 幼苗期、开花坐果期和结果期甘蓝叶片中的CAT活力

由图1分析可知，在相同浓度水平的Cd胁迫下，施用废弃烟叶有机肥和施用农家肥两者间的甘蓝叶片中CAT活力普遍存在显著性差异。

2.2 废弃烟叶有机肥对Cd胁迫下甘蓝叶片POD活性的影响

过氧化物酶（POD）是由微生物或植物所产生的一类氧化还原酶。在三个时期的试验测定中，Cd的各个浓度水平胁迫下，对照在相同的Cd浓度胁迫下对照、施用有机肥及农家肥三者之间POD的活力情况的显著性差异，如图2所示。

图2 幼苗期、开花坐果期和结果期甘蓝叶片中的POD活力

由图2可以看出，在相同浓度水平的Cd胁迫下，施用废弃烟叶有机肥和施用农家肥两者间的甘蓝叶片中POD活力普遍存在显著性差异。

2.3 废弃烟叶有机肥对Cd胁迫下甘蓝叶片SOD活性的影响

超氧化物歧化酶（SOD）是生物体内重要的抗氧化酶。在三个时期的试验测定中，Cd的各个浓度水平胁迫下，对照在相同的Cd浓度胁迫下对照、施用有机肥及农家肥三者之间POD的活力情况的显著性差异，如图3所示。

由图3分析可知，在相同浓度水平的Cd胁迫下，施用废弃烟叶有机肥和施用农家肥两者间的甘蓝叶片中SOD活力均存在显著性差异。

经相同时期、同一施肥情况、同一Cd胁迫水平下对三种酶的活力进行综合对比后发现，三种酶的活性之间的正相关关系较为明显，这说明三种抗氧化酶之间具有较好的协同效应。

图3 幼苗期、开花坐果期和结果期甘蓝叶片中的SOD活力

3 讨论

Cd可诱导植物的自由基过氧化损伤，加剧植物体内膜脂过氧化作用。SOD是机体内天然存在的超氧自由基清除因子，它可以把有害的超氧自由基转化为过氧化氢，CAT和POD会立即将过氧化氢分解为完全无害的水。这样一来，三种酶便组成了一个完整的抗氧化系统。

张婷婷等研究发现，CAT活性随着镉浓度的升高，呈现先上升后下降的趋势；POD活性随着镉浓度的升高而增大，达到最大值后下降[2]。吴琦等研究指出，在Cd胁迫下，SOD活性随Cd浓度的升高呈现先增加后降低的趋势，低浓度的Cd胁迫对SOD活性均具有促进作用，但在高浓度的Cd胁迫下则表现为抑制作用[3]。本研究的试验结果中三种酶的活性变化趋势与前两者的研究结果基本相近。郑爱珍等研究指出，SOD活性会随着Cd浓度的增加而升高，从而在一定程度上增加了植物的抗性[4]。薛瑞玲等的研究结果则表明，有机肥在一定程度上可缓解Cd的毒害作用，降低土壤中Cd的生物有效性[5]。本研究对比两种肥料施用后SOD的活性后发现，当Cd胁迫浓度最高时，施用有机肥的SOD活性小于施用农家肥的。这说明有机肥对土壤中Cd的有效态有较明显的抑制作用，可在降低Cd的生物有效性的基础上进一步削减土壤中Cd对植物体的毒害作用。

孙华等人研究发现，植物吸收的重金属实际是吸收土壤中重金属的有效态，镉加入有机肥后，会被有机肥固定而降低其有效性[6]。本研究结果显示，施肥处理后的甘蓝叶片中三种酶的活性基本低于不施肥的对照处理，可见施肥处理对于土壤中Cd的生物有效性具有一定的作用效果，尤其当Cd对甘蓝的胁迫水平达到5.0 mg/kg时，施用有机肥的抗氧化酶系统表现出的活力均小于施用农家肥的。由此可见，在高浓度Cd的胁迫下，施用废弃烟叶有机肥对土壤中Cd的生物有效性产生的削减作用比施用农家肥的明显。

4 结论

废弃烟叶有机肥的施用对于土壤中Cd的生物有效性具有一定的削减作用，有利于结球甘蓝的抗氧化酶系统（CAT、POD、SOD）在受到Cd胁迫时做出有效的抗氧化反应。

1 Fridovich I.The biology of oxygen radical[J].Science，1978，（201）：875-880.

2 张婷婷，李 景，刘群录，等.镉胁迫对商陆生理指标的影响[J].安徽农业科学，2011，39（30）：18455-18457.

3 吴 琦，季 辉，张卫建.土壤铅和镉胁迫对空心菜生长及抗氧化酶系统的影响[J].中国农业科技导报，2010，12（2）：122-127.

4 郑爱珍，刘传平，沈振国.镉处理下青菜和白菜MDA含量、POD和SOD活性的变化[J].湖北农业科学，2005，（1）：67-69.

5 薛瑞玲，黄懿梅，麦诗荃.施肥对Cd胁迫下小白菜生理生化特性和生物累积的影响[J].农业环境科学学报，2010，（29）：20-25.

6 孙 华，李俊华，褚贵新.添加外源镉有机肥对小白菜产量和品质的影响[J].新疆农业科学，2013，50（2）：286-293.