铅胁迫对胡颓子幼苗生理特性的影响

彭 诚

(湖北民族学院 生物科学与技术学院，湖北 恩施 445000)

胡颓子(ElaeagnusPungensThunb)为胡颓子科胡颓子属植物.生长于海拔400～1 400的向阳山坡灌丛，常绿直立灌木，高1～4 m，喜光照，亦耐隐蔽条件，生态适应性范围广.树形美观，叶片正面绿色，背面银白色，花期9～11月，次年5～6月果实成熟，果熟后呈红色长椭圆形，形美色艳，具有很高的观赏价值，是园林绿化的潜在资源[1].

进入21世纪以来，随着我国经济的迅猛发展和城市化进程的加快，城市园林植物生境受到了越来越严重的重金属污染[2].园林植物不仅应具备美化环境的效益，同时还应具备修复重金属的功能[3]，越来越多的乡土树种受到诸多关注，以期在城市绿化中获得更大的生态效应和美化效应.铅是城市典型的重金属污染物，本文选择胡颓子作为研究对象，探讨其对重金属铅的适应能力.本实验旨在研究铅胁迫下胡颓子苗木生理生化特性的影响，力求探讨铅对胡颓子的生理毒害机制，以及适合种植胡颓子土壤中铅的含量，为该树种在园林绿化中获得最大的生态效应和美化效应服务.

1 材料与方法

1.1 实验材料与处理

采用2009年播种于湖北民族学院生科院苗圃内的胡颓子一年生苗木.实验用盆为塑料花盆，盆高25 cm，上口直径30 cm，盆底直径24 cm，盆栽土壤来自本院苗圃，土壤经自然风干、捣碎、剔除杂物后过2 mm筛，同时测定其本底值，有机质6.35 g/kg，速效氮73.3 mg/kg，速效磷29.1 mg/kg，速效钾65.9 mg/kg，Pb 11.27 mg/kg.2010年3月24日进行移栽，轻轻抖去附着在根部的土壤，然后用流水冲去浮土。每个花盆装1.5kg实验用土，种植一株胡颓子幼苗，盆下垫托盘.移栽后常规管理，5月26日苗木生长恢复后进行铅胁迫的处理.

分别配制质量分数为0(对照)、100、500、1000、2000 mg/L的Pb(NO3)2溶液，所有处理在湖北民族学院温室大棚中进行，为避免误差，日常管理时，每个处理浇灌等量水.处理30 d后分别测定各项生理指标.

1.2 测定方法[4]

1.2.1 叶绿素含量的测定:Arnon法.

1.2.2 SOD(超氧化物岐化酶)活性测定: 氮蓝四唑(NBT)法.

1.2.3 POD(过氧化物酶)活性测定:愈创木酚法.

图1 铅处理对叶绿素的影响

图2 铅处理对SOD活性的影响

图3 铅处理对POD活性影响

2 结果与分析

2.1 铅胁迫对胡颓子叶绿素的影响

植株光合作用的强弱与植物叶片内的叶绿素质量分数密切相关。有研究显示植株在重金属胁迫下，重金属进入植株细胞后主要作用于叶绿素脂还原酶和胆色素原脱氢酶，从而导致叶片失绿，叶绿素质量分数下降.

图1可知在100 mg/L和1 000 mg/L质量分数下，铅处理对胡颓子幼苗的叶绿素含量的影响与对照相比差异不显著但在500 mg/L和2 000 mg/L质量分数处理下，差异显著，胡颓子幼苗叶绿素质量分数分别下24.05%和 48.07%.由图1可知，不同浓度铅处理下叶绿素a的变化不显著，叶绿素b的变化基本与铅质量分数呈正相关性.表明铅胁迫对胡颓子幼苗的叶绿素 b 影响较大.

2.2 铅胁迫对胡颓子SOD的影响

SOD广泛存在于一切好气生物中，是防御自由基对细胞伤害的抗氧化酶，主要是将超氧自由基歧化为无毒的O2和毒性较低的H2O2.

图2可知铅处理为100 mg/L时，SOD质量分数稍有增加，但尚未达到显著水平，其他处理随着铅质量分数的增加，SOD质量分数减少，但幅度较小.

2.3 铅胁迫对胡颓子POD的影响

当植物处在不适宜生长的环境中时，体内的活性氧代谢以及物质代谢都会发生改变，活性氧累计过多导致活性氧代谢平衡被破坏，产生较多的膜脂过氧化物，膜的完整性被破坏[4]，膜系统的破坏则会引起一系列生理生化变化.H2O2是活性氧之一，正常情况下在植物体内浓度很低，过氧化物酶(POD)是一种广泛存在于植物组织中的保护酶类，能避免H2O2在植物体内积累而造成的伤害.当植物处在不良环境时，POD活性增高.

图3可知铅处理为100 mg/L和500 mg/L胡颓子幼苗中的POD都有不同程度的增加，但随着铅质量分数的提高POD质量分数迅速下降，铅处理1 000 mg/L下降16.53%，2 000 mg/L下降28.24%，均已达到显著水平.

3 讨论

叶绿素是植物进行光合作用的重要载体，叶绿素的高低直接影响植株的生长状况，本试验表明铅胁迫下胡颓子幼苗叶绿素存在先升高后降低的趋势，我们认为环境中低水平的铅可以促进叶绿素的形成，这是胡颓子在生长过程中的一种进化机制.

正常状态下植株体内的酶系统以及活性氧质量分数处于一种平衡状态，在重金属胁迫下活性氧质量分数高于酶系统，植株代谢就会发生紊乱，严重的导致死亡.SOD、POD是植物体内普遍存在的、活性较高的酶，它们与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有密切关系.测定SOD、 POD活性可以反映某一时期植物体内代谢的变化.

图7 活性炭对酱油废液的处理比较

本试验中在不同铅质量分数胁迫下，SOD活性均比对照下降，并且植株体内的SOD活性随着铅处理质量分数的提高不断下降，但下降的幅度小于POD.随着铅处理质量分数的提高，POD活性先升高后降低，表明植株在受到低质量分数铅胁迫时，膜系统紊乱，植株产生一定的抵抗力从而导致POD活性增强.但铅处理质量分数持续加大后，植株的酶系统受到破坏，不能清除胁迫中产生的活性氧，POD活性迅速下降.严重的导致植株死亡[5].试验表明铅胁迫破坏了胡颓子幼苗的酶系统，主要表现为①干扰叶绿素合成酶的形成；②降低过氧化酶类活性，使O2-和H2O2等活性物质在植株体内大量积累，最终导致细胞代谢失调生长受阻.

综合本试验测定的叶绿素、SOD、POD三个生理指标，种植胡颓子土壤铅的质量分数临界值大致为500 mg·L-1.城市中低于此质量分数的土壤均可种植胡颓子作为城市园林绿化树种，发挥其美化效应和生态效应.当然城市生境中还含有其他诸多重金属，他们对胡颓子的影响还有待进一步研究.

[1]周国齐,郑小江.鄂西南木本植物资源[M].武汉：湖北科学技术出版社,2000:192-195.

[2]徐旭,孙振元,潘远智,等.园林植物对重金属胁迫的响应研究现状[J].世界林业研究,2007,20(1):36-41.

[3]王学礼,马祥庆.重金属污染植物修复技术的研究进展[J].亚热带农业研究,2008,4(1):44-49.

[4]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2000.

[5]利容千,王建波.植物逆境细胞及生理学[M].武汉:武汉大学出版社,2002.

[6]彭诚.恩施州胡颓子资源及其营养成分分析[J].湖北民族学院学报:自然科学版,2009,27(3):279-281.