铅胁迫对4种行道树种幼苗叶片丙二醛 含量的影响

李 斌，李志辉，吴际友，王旭军

(1.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004； 2.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004)

铅胁迫对4种行道树种幼苗叶片丙二醛 含量的影响

李 斌1，李志辉1，吴际友2，王旭军2

(1.中南林业科技大学， 湖南 长沙 410004； 2.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004)

以具有较高观赏价值、适合作行道树的香樟、深山含笑、栾树、鹅掌楸的1年生幼苗为试材，通过盆栽试验，研究其在不同程度铅污染土壤中叶片丙二醛(MDA)含量的变化。结果表明，铅胁迫下，植株叶片的丙二醛(MDA)含量不仅受Pb2+浓度主效应的影响，还受树种×浓度、树种×浓度×时间交互效应的影响。

行道树；铅胁迫；丙二醛

目前，铅被认为是最严重的环境污染物之一，工业生产、汽车尾气排放、汽车轮胎磨损或轮轨磨损产生的含铅重金属粉尘，造成城市道路两侧的土壤及植物的铅污染[1-2]。铅作为环境中的重金属污染物，既不参与植物体的结构组成，也不参与细胞的代谢活动，在环境中具有稳定、滞留时间长、易被植物吸收等特性，是目前中国土壤—植物生态系统中主要的重金属污染物[3]。随着工业的迅猛发展、汽车尾气排放量的增多，使得城市道路土壤中铅污染日益加剧，对城市绿化树种的正常生长构成一定的威胁。行道树是城市道路的主要绿化树种，易遭受铅污染的直接危害。但目前很多关于铅对植物形态、生理生化效应及植物对铅污染耐性机制等方面的研究，主要以农作物为研究对象[4-6]，而以园林植物尤其是以行道树为对象进行铅污染研究的报道较少。因此，研究道路建设中较广泛、易成活，并具观赏性的行道树种，在不同浓度重金属铅污染土壤中的丙二醛(MDA)含量的变化，探讨和比较不同树种的抗重金属铅胁迫特性和机理的差异，以期为城市行道树种选择提供参考，从而更好地发挥城市行道树的生态效应。

1 材料与方法

1.1供试材料

选用湖南省林业科学院林场苗圃内香樟(Cinnamomumcamphora)、深山含笑(Micheliamaudiae)、栾树(Koelreuteriapaniculata)、鹅掌楸(Liriodendronchinense)等4种树种的1年生幼苗为试验材料。

1.2方法

1.2.1 铅胁迫处理方法 于2009年3月将选好的苗木栽植在规格为18cm×16cm的塑料盆容器中，每盆装土1.5kg并栽植1株苗木。盆栽土壤为黄土与草木灰以5∶1混合。移植后常规管理。

于5月苗木恢复生长后进行铅胁迫处理。设定Pb2+浓度为：0(对照)，50，400，800，1600mg·L-1，随机区组设计，各重复3次。处理前分别称取一定量的Pb(N03)2，配制成相应浓度的溶液，每株均匀浇灌200mL处理溶液，并将渗到托盘中的溶液倒回盆中。所有的处理及处理后苗木的生长都在大棚内进行，且每次用等量的水浇灌进行养护，以避免因受雨水或浇灌水的影响而造成植株间处理浓度的差异。

1.2.2 指标测定 MDA含量采用硫代巴比妥酸测定法[7]。

1.2.3 数据处理 统计分析采用SPSS 16.0软件。

2 结果与分析

2.1铅胁迫对不同树种幼苗叶片MDA含量的影响

2009年5月对4种行道树种1年生幼苗进行不同浓度Pb2+胁迫处理，处理后于6、8、10月分别对幼苗叶片的MDA含量进行测定分析，测定结果见表1。

表1 铅胁迫下4种行道树种幼苗叶片各生理指标测定结果树种Pb2+浓度(mg·L-1)MDA(μmol·g-1)T1T2T3021026278673261750215932302028508香樟4002311836173341028003212535219356031600463943773533111011024119981330450130581244813430深山含笑4001284515193173948001612319073208181600175861977418494024605215922348250230742377125416栾树4002522423857253138002452623681289861600250452051140471014879123021311250149331157212476鹅掌楸4001616412555131948001922114421159731600182251624814595 注：T1、T2、T3分别代表6月，8月，10月取样的测定值，表中数据均为3次重复的平均值。

对不同树种在不同浓度Pb2+胁迫下的MDA含量进行方差分析，结果(见表1、表2)表明，浓度主效应、树种×浓度、树种×浓度×时间交互效应均达到了极显著的水平(Sig.<0.01)。在此基础上，再用LSD法对主效应及交互效应做多重比较，根据MDA的含量，分析不同树种之间抗铅胁迫能力的差异，分析结果见表3～5及图1～3。

表2 铅胁迫下4个不同树种叶片MDA含量方差分析变异来源自由度均方FSig树种328722122977520000时间28213485150000浓度4337092349450000树种×时间66654768990000树种×浓度123852739940000时间×浓度81396314470184树种×时间×浓度244661548320000误差1209646误差总和180校正总和179 注：Sig<005表示差异显著，Sig<001表示差异极显著。

2.1.1 Pb2+浓度主效应对幼苗叶片MDA含量影响的多重比较 由表3和图1可知，除Pb2+浓度为50mg·L-1的处理叶片MDA含量与对照差异不显著，且MDA含量略低于对照以外，其余处理与对照的差异均达到极显著水平(Sig.<0.01)，且MDA含量均大于对照，即植株在除50mg·L-1以外的其它浓度Pb2+处理下，其叶片细胞均受到了伤害。由此可知，随着Pb2+浓度升高，膜脂过氧化加剧，最终导致膜损伤，幼苗受害程度加剧。这与前人研究结果一致[8-10]。但植株在Pb2+浓度为50mg·L-1处理时，MDA含量低于对照，表明树木在低浓度Pb2+处理时对铅胁迫具有一定的自我保护能力，可以刺激植株的生长，但其后MDA含量随着Pb2+浓度增加而逐渐增加，说明树木在低浓度Pb2+下对铅毒害的保护作用是有限度的。这在前人的研究中也都有提到[8,11]。

表3 Pb2+浓度主效应对幼苗叶片MDA含量影响的多重比较Pb2+浓度(mg·L-1)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)50400∗∗800∗∗1600∗∗ 注：∗表示与对照差异显著(Sig<005)，∗∗表示与对照差异极显著(Sig<001)，表4、表5同。

图1 Pb2+浓度主效应对幼苗叶片MDA含量的影响

2.1.2 树种×Pb2+浓度交互效应对不同树种幼苗叶片MDA含量影响的多重比较 由表4和图2可知，栾树只在1600mg·L-1的Pb2+处理下与对照达到极显著差异，而香樟、鹅掌楸只在800mg·L-1和1600mg·L-1的Pb2+处理下与对照达到极显著差异，表现出受害特性，其余浓度均与对照差异不显著，即栾树、香樟、鹅掌楸只在较高浓度铅胁迫下受害。深山含笑除50mg·L-1的Pb2+处理下与对照不显著外，其余浓度均与对照达极显著差异，且不同浓度的Pb2+胁迫下的MDA含量均大于对照，叶片受到了铅的伤害，同时随着Pb2+浓度的增加，受害程度加剧。

表4 树种×Pb2+浓度交互效应对幼苗叶片MDA含量影响的多重比较树种铅浓度0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)香樟50400 800∗∗1600∗∗深山含笑50400∗∗800∗∗1600∗∗栾树50400 800 1600∗∗鹅掌楸50400 800∗∗1600∗∗

图2 树种×Pb2+浓度交互效应对不同树种幼苗叶片MDA含量的影响

2.1.3 树种×Pb2+浓度×时间交互效应对幼苗叶片MDA含量影响的多重比较 由表5和图3可知。处理后在T1时，香樟在800mg·L-1Pb2+处理下MDA含量与对照达到显著水平，在1600mg·L-1Pb2+处理下MDA含量与对照达到极显著水平，而50、400mg·L-1的处理与对照差异不显著；处理后在T2时，只在1600mg·L-1Pb2+处理下MDA含量与对照MDA含量达到显著水平，在T3时，在不同Pb2+浓度胁迫下MDA含量与对照差异均不显著。即香樟在Pb2+处理

初、中期只在高浓度Pb2+胁迫下受害，而在低浓度Pb2+胁迫下不受害，并且随着处理时间的推移其受害减轻，直至表现为不受害，有着较强的抗铅能力。

深山含笑被Pb2+处理后在T1时的800mg·L-1Pb2+处理下MDA含量与对照达到显著水平，在1600mg·L-1Pb2+处理下MDA含量与对照达到极显著水平；在处理T2时，800、1600mg·L-1Pb2+处理下MDA含量与对照均达到极显著水平；T3时除50mg·L-1Pb2+处理外，其余处理下MDA含量与对照均达到极显著水平，即深山含笑初期只在高浓度Pb2+胁迫下受害，但是随着处理时间的延长受害加重，逐渐往低浓度延伸，且受害程度加剧。

栾树被Pb2+处理后只在T3时的1600mg·L-1Pb2+处理下MDA含量与对照达到极显著水平，其余Pb2+浓度胁迫下MDA含量与对照差异均不显著。说明栾树在处理初、中期的低浓度下对铅有着较强的抗性，随着胁迫时间的延长，对高浓度Pb2+的抗铅能力弱化，开始受到伤害。

鹅掌楸被Pb2+处理后只在T1时的800mg·L-1Pb2+处理下与T2时的1600mg·L-1Pb2+处理下MDA含量与对照差异达到显著，其余不同时间铅胁迫下MDA含量与对照差异均不显著。说明鹅掌楸与香樟相似，只在处理初、中期的高浓度Pb2+胁迫下受害，并且随着处理时间的推移其受害减轻至不受害。

关于深山含笑和栾树植株在受到铅胁迫后，植株内MDA含量显著增加，且随Pb2+浓度的提高及胁迫时间的延长而提高，前人已有大量相似结果[12-13]。香樟和鹅掌楸在低浓度Pb2+胁迫下不受害或MDA含量呈一定程度的减少，这在前人的研究中亦有提到。这是由于植株在低铅条件下，可诱导活性氧清除系统以及叶片可溶性糖含量增加以减少由于铅胁迫带来的活性氧代谢失衡和缺水对植株的伤害[8，11]。

表5 树种×Pb2+浓度×时间交互效应对不同树种幼苗叶片MDA含量影响的多重比较树种T1T2T30(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)香樟50400800∗1600∗∗50400800 1600∗ 50400 800 1600 深山含笑50400800∗1600∗∗50400800∗∗1600∗∗50400∗∗800∗∗1600∗∗栾树50400800 1600 50400800 1600 50400 800 1600∗∗鹅掌楸50400800∗1600 50400800 1600∗ 50400 800 1600

图3 树种×Pb2+浓度×时间交互效应对幼苗叶片MDA含量的影响

3 结论与讨论

MDA是膜质过氧化的产物，细胞膜透性和MDA含量的增加，表明逆境胁迫下细胞质膜的结构和完整性遭到破坏，透性增大，细胞内的离子和有机物大量外渗，外界有毒物质进入细胞，破坏了细胞内酶及代谢作用原有的区域性[14]。一般认为，重金属浓度越高，胁迫时间越长，对该植物细胞的伤害越大，MDA含量也就越高[3]。此试验通过对4个树种幼苗在不同浓度Pb2+胁迫下MDA含量的研究，发现铅胁迫下树木幼苗叶片的受害情况不仅受主效应的影响，还受交互效应的影响。在此次试验中，4个树种在不同浓度Pb2+胁迫下的MDA含量变化不尽一致。香樟在处理初、中期只在高浓度Pb2+胁迫下受害，而在低浓度Pb2+胁迫下不受害，并且随着处理时间的推移其受害减轻，直至表现为不受害，有着较强的抗铅能力。深山含笑在处理初期只在高浓度Pb2+胁迫下受害，但是随着处理时间的延长受害加重，逐渐往低浓度延伸，且受害程度加剧。栾树在处理初、中期的低浓度下对铅有着较强的抗性，随着胁迫时间的延长对高浓度Pb2+的抗铅能力弱化，开始受到伤害。鹅掌楸与香樟相似，只在处理初、中期的高浓度Pb2+胁迫下受害，并且随着处理时间的推移其受害减轻至不受害。

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(责任编辑：唐效蓉)

EffectsofPbstressonmalondialdehydecontentofseedlingsleavesfrom4avenuetreesspecies

LI Bin1, LI Zhihui1, WU Jiyou2, WANG Xujun2

(1.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China;2.Hunan Forestry Academy, Changsha 410004, China)

One year old seedlings ofCinnamomumcamphora,Micheliamaudiae,KoelreuteriapaniculataandLiriodendronchinensewhich have high ornamental value and can be used as avenue trees were selected for this experiment. With soils of varying degrees of Pb contamination, the change of malondialdehyde (MDA) content of leaves from above mentioned species was studied. The results showed that, the MDA content of leaves under Pb stress was not only affected mainly by Pb2+concentrations, but also affected by interactive effect of tree species × concentration, tree species ×concentration × time.

avenue trees; Pb stress; malondialdehyde (MDA)

2010-03-26

2010-04-12

X 503.235

A

1003-5710(2010)02-0008-04