Cd2+对条浒苔部分生理生化指标的影响

陈士辉，崔大练，马玉心，莫伟钶

(浙江海洋学院海洋科学学院，浙江舟山 316000)

随着工农业生产的发展，重金属向水体的排放量日趋增加，导致水体受污程度加剧，对水生生物产生很大的毒害效应[1]。Cd的化合物毒性很大，Cd2+是环境中主要的重金属污染物之一，它蓄积性强，容易进入食物链危害人类健康[2]。海水中Cd2+的污染主要来自地表径流和工业废水[3]。硫铁矿石制取硫酸和由磷矿石制取磷肥时排出的废水中含Cd2+较高，每升废水含Cd2+可达数十至数百μg，铅锌矿以及有色金属冶炼、燃烧、塑料制品的焚烧形成的Cd2+颗粒都可能进入海水中[4]；用Cd2+作原料的触媒、颜料、塑料稳定剂、合成橡胶硫化剂、杀菌剂等排放的镉也会对水体造成污染[5,6]。

在水生系统及水生食物链中，作为其它海洋动物的食物及氧气来源，藻类占据着重要位置，起着重要的作用。以各种途径进入自然水体中的重金属，首先对藻类产生毒害作用[7]。

条浒苔Enteromorpha clathrata(Roth)Greville是一种大型绿藻，俗称苔条、青海苔等，为绿藻门石莼目石莼科浒苔属的藻类植物，条浒苔为近海滩涂中的天然野生绿藻，其自然繁殖能力特别强，产量巨大[8]。中国海域特别是东海海域的绿藻(主要是浒苔)资源十分丰富。由于其营养价值特别丰富，也是人们主要食用的藻类[9]。

浙江沿海地区工业发达，舟山海域附近又有上海-洋山港和宁波港这样的国际性海港。舟山、上海和宁波等地的造船业和修船业发达，这些对舟山海域造成的重金属污染不容小视。因此笔者选取广泛分布于舟山海域的藻类-条浒苔为研究对象，研究其在不同浓度的Cd2+胁迫下，随着胁迫时间的延长植物体内部分生理生化指标的变化情况，以期为养殖浒苔资源及合理利用浒苔资源提供基础资料。

1 材料

1.1 取材

材料取自舟山市朱家尖岛屿附近，采集日期为2008年12月20日，为条浒苔大量繁殖期。

1.2 胁迫培养，样品采集

分别称取40 g新鲜条浒苔置于氯化镉浓度梯度分别为0 mg/L，1 mg/L，2 mg/L，4 mg/L，6 mg/L，8 mg/L，10 mg/L的胁迫培养液中培养；分别在培养的第1，2，4，6，8，10天进行采样，每次采样4 g左右，放入干净的封口塑料小袋中并做好标记；每次采样完毕后均将样品放于-80℃的冰箱中保存。全部6次采样完毕后，即进行相关生理生化指标的测定。

2 方法

丙二醛(MDA)含量用硫代巴比妥酸(TBA)比色法进行测定[10]；按BRADFORD[11]的方法测定可溶性蛋白质含量；按张志良[12]《植物生理学实验指导》的方法测定可溶性糖的含量；按BATES等[13]的方法测定脯氨酸含量。所测分析至少重复3次。

3 结果与分析

3.1 不同浓度Cd2+胁迫下条浒苔丙二醛(MDA)含量变化规律

丙二醛(MDA)是细胞膜脂过氧化的产物，其含量可以表示膜脂过氧化作用的程度，也是反映细胞膜系统受害的重要指标[14]。在不同浓度Cd2+胁迫下，随着时间的延长MDA含量的变化如图1所示。

图1 不同的Cd2+处理浓度下随着时间的延长丙二醛含量的变化规律Fig.1 MDA content change rules in different strengths of Cd2+along with time

本项试验显示，各种胁迫浓度条件下MDA含量均高于对照。而且随着胁迫浓度的增加，MDA含量迅速增加。从MDA含量的变化趋势来看，随着胁迫时间的延长，呈波动变化趋势，即呈高—低—高—低—高的变化。MDA含量变化说明条浒苔对Cd2+胁迫具有一定的适应能力。初始胁迫时各种浓度下MDA含量都明显增高，随着时间的推移，条浒苔对Cd2+胁迫产生了适应能力，MDA含量逐渐降低。但以后随着时间的延长，胁迫加剧，MDA含量会产生波动。

3.2 不同浓度Cd2+胁迫下条浒苔可溶性蛋白质含量变化规律

可溶性蛋白质是重要的渗透调节物质，可束缚更多的水分，减少原生质伤害致死的机会。

从图2可以看出，各种胁迫浓度条件下可溶性蛋白质含量均高于对照。而且随着Cd2+胁迫浓度的增加，可溶性蛋白质含量明显增高。在同一Cd2+胁迫条件下，随着胁迫时间的延长，可溶性蛋白质含量明显增高。

研究表明，藻类对进入胞内的金属离子具一定的抗性。这种抗性能力,目前认为主要是藻细胞内的植物螯合肽(PC)、金属硫蛋白(MT)、谷胱甘肽(GSH)等大分子物质所为。金属硫蛋白多硫基易与金属离子结合。谷胱甘肽其在重金属协迫下可分解，用于细胞合成PC。如锌处理单细胞硅藻杜氏藻(Dunaliella tertiolecta)，发现GSH大量生成的同时，PC也在加速合成[15]。本实验中随胁迫时间的延长，可溶性蛋白质含量增加说明在条浒苔体内有蛋白质的合成，用于抵抗重金属的胁迫。

3.3 不同浓度Cd2+胁迫下条浒苔可溶性糖含量变化规律

如图3所示，在各种胁迫浓度条件下，可溶性糖含量均高于对照，而且随着胁迫浓度的增高可溶性糖含量逐渐增大。随着胁迫时间的延长，可溶性糖含量呈波动性变化，即呈高—低—高—低—高的变化趋势，并且与MDA得变化趋势相同。二者成明显的正相关(f=69.77，f crit=4.964 6)。

Cd2+胁迫下可溶性糖含量变化比较复杂，一种观点认为，随着胁迫浓度的增加，可溶性糖的变化趋势为先增高而后降低[16]，另一种观点认为，可溶性糖含量随着胁迫浓度的增加，而显著增高[17，18]。本实验结果与丁海东等[17]的结果一致。分析其原因,一方面可能因为可溶性糖是呼吸作用的底物，植物受到逆境胁迫时呼吸作用增强，要求其底物也随之增多，为机体提供更多能量，同时可溶性糖还是参与细胞渗透调节的主要物质之一，Cd2+胁迫下可溶性糖含量的增加有利于细胞或组织持水，防止脱水，从而使得细胞内大分子糖类的分解加强而合成受抑，直接转变成低分子量可溶的蔗糖、葡萄糖、果糖和半乳糖等，最终导致可溶性糖含量上升[18]。也有人认为重金属处理植物可溶性糖含量增加的原因可能是其叶片内不溶性糖降解以及光合产物运输受阻的结果，亦可能是葡萄糖酶、蔗糖酶活性异常所致[19]。

3.4 不同浓度Cd2+胁迫下条浒苔脯氨酸含量变化规律

图2 不同的Cd2+处理浓度下随着时间的延长可溶性蛋白质含量的变化规律Fig.2 Soluble protein content change rules in different strengths of Cd2+along with time

图3 不同的Cd2+处理浓度下随着时间的延长可溶性糖含量的变化规律Fig.3 Soluble sugar content change rules in different strengths of Cd2+along with time

图4 不同的Cd2+处理浓度下随着时间的延长脯氨酸含量的变化规律Fig.4 Proline content change rules in different strengths of Cd2+along with time

当植物受到环境的胁迫时，体内游离脯氨酸含量发生相应变化。植物体内游离脯氨酸含量的增加对于来自环境的各种胁迫具有保护作用[20-23]。因此这里测定了不同浓度镉处理1 ～10 d后条浒苔植物体内游离脯氨酸的含量。结果表明(图4)，镉对条浒苔植物体内游离脯氨酸含量有明显的影响。各种胁迫浓度下，脯氨酸含量高于对照。它们的共同特点是从1 d开始，游离脯氨酸含量增加，直至2 d时游离脯氨酸含量达到最高，约为对照组的2倍，然后游离脯氨酸含量逐渐下降，到6 d时，游离脯氨酸含量与对照组相当，后降趋势逐渐变缓。从图4还可以看出，在胁迫初期，随镉浓度的增加，脯氨酸含量显著增加。

4 结论

条浒苔在重金属镉的胁迫下，生理生化指标发生很大变化，各种Cd2+浓度胁迫下，MDA含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、脯氨酸含量均显著高于对照，而且随着浓度的增加而增高。MDA含量、可溶性糖含量随着胁迫时间的延长，呈波动性变化，而且两者呈明显的正相关。可溶性蛋白质含量随胁迫时间的延长，成逐渐增高的趋势。脯氨酸含量随胁迫时间的变化呈单峰曲线变化，胁迫初期逐渐上升，后期脯氨酸含量下降。

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