大叶种普洱茶幼苗对镉胁迫的生理响应

王娅玲 李维峰 苏志龙 罗银铃

摘要

[目的]为了研究镉对大叶种普洱茶幼苗叶绿素含量以及过氧化氢酶（CAT）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性以及丙二醛（MDA）含量等生理特性的影响。[方法]以长叶白毫茶苗为供试植物，采用砂培方法。[结果]当镉浓度在0～80 mg/L范围内，茶幼苗叶绿素含量先上升后下降；CAT、POD活性先升高后下降；而SOD活性随着镉浓度的增加含量均逐渐下降，MDA含量则一直呈现增加的趋势。[结论]镉胁迫下大叶种普洱茶幼苗膜系统受到一定程度的破坏。

关键词 镉胁迫；大叶种普洱茶；叶绿素；抗氧化酶

中图分类号 S571 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）26-08873-02

Physiolohical Responses of Largeleaf Puer Tea Seedling to Cadmium Stress

WANG Yaling， LUO Yinling et al

（Yunnan Vocational College of Tropical Crops， Puer， Yunnan 665000； Puer University， Puer， Yunnan 665000）

Abstract [Objective] In order to elucidate the influence of cadmium on the largeleaf puer tea seeding chlorophyll content， catalase （CAT） activity， superoxide （SOD） activity， peroxidase （POD） activity and malondialdehyde （MDA） content and their influence on the physiological characteristics. [Method] Changyebaihao tea seeding was adopted in the study using the sand culture method. [Result] The result showed that when cadmium concentration was 0-80 mg/L， chlorophyll content increased first and then decreased. The activities of CAT and POD went up at the beginning of cadmium stress， but they were decreased as the quantity of cadmium increasing. The activities of SOD showed the downtrend as the quantity of cadmium increasing， while the MDA content increased all the time. [Conclusion] The result suggested that the membrane system of largeleaf puer tea seeding was damaged by cadmium stress.

Key words Cadmium stress； Largeleaf puer tea； Chlorophyll； Antioxidant enzyme

重金属镉是最常见的环境污染物之一。过量的镉进入农作物内会对植物的生长造成不利的影响^[1]，不仅阻碍农作物正常生长发育，而且通过食物链进入人体后对人的神经系统、消化系统、免疫系统等产生危害，严重威胁人类健康^[2]。近年来，有关镉对植物的生长及酶活性的影响国内外进行了较多的研究^[3-7]。骆耀平等^[8]采用盆栽试验对镉胁迫2个茶品种新梢的光合速率及过氧化物酶、超氧化物歧化酶活性进行了研究。王春梅等^[9]采用盆栽试验研究了高浓度镉对名山白毫品系茶树生理及吸收积累特性的影响。目前，镉污染对大叶种普洱茶幼苗生理影响的研究未见报道。笔者拟采用砂基水培方法，研究在不同浓度梯度镉胁迫下大叶种普洱茶幼苗叶片叶绿素和抗氧化酶的变化，探讨重金属镉胁迫对大叶种茶幼苗超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、丙二醛以及叶绿素含量的影响，为大叶种茶幼苗的抗重金属胁迫机制研究提供理论依据，也为正确评估重金属镉胁迫对普洱茶规模化种植造成的损失提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试茶幼苗来自云南热带作物职业学院温室育苗大棚，品种为长叶白毫。袋装扦插繁殖茶幼苗，待幼苗长至2对叶，选择长势均匀一致的幼苗進行试验。栽培基质采用60～80目分析纯石英砂，幼苗、基质在栽培前均用浓度0.1%高锰酸钾消毒，并用去离子水洗净。营养液采用HoaglandArnon培养液。镉胁迫溶液则采用氯化镉配制，先将氯化镉与去离子水配制成1 g/L溶液，然后按照不同比例加入HoaglandArnon营养液中，配制成0、10、20、40、60、80 mg/L 6个梯度浓度的镉胁迫溶液。

1.2 试验设计

采用口径18 cm、高13 cm的花盆。塑料盆消毒洗净后装入适量消毒好的石英砂，每盆植入3株长叶白毫茶幼苗，将栽好的试验盆放置于温室大棚内培养，先用HoaglandArnon营养液浇灌，待咖啡幼苗恢复正常生长7 d后，再将配好的镉胁迫营养液分别加入不同花盆内进行胁迫试验，每盆每日浇灌20 ml不同胁迫浓度的镉溶液，使得盆内砂基湿度维持在75%左右。每个胁迫浓度设3个重复。胁迫处理2个月后进行取样，测定各项生理指标。

1.3 测定项目与方法

过氧化物酶活性的测定采用愈创木酚法^[10]；丙二醛的测定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法^[11]；过氧化氢酶活性的测定采用紫外吸收法^[12]；超氧化物歧的测定化酶活性的测定采用氮蓝四唑（NBT）比色法^[12]，叶绿素含量的测定采用分光光度法^[13]。

1.4 数据分析

数据采用Excel2003进行处理。

2 结果与分析

2.1 镉胁迫对长叶白毫茶幼苗叶绿素含量的影响

从表1可以看出，随着镉处理浓度的增加，叶绿素a、b及叶绿素总量在镉胁迫浓度0～10 mg/L的范围内随着镉浓度的升高而略有增加，但浓度超过10 mg/L后，随着镉浓度的增加叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量均呈迅速下降趋势；当镉浓度达80 mg/L时，与空白对照相比，叶绿素总量下降了7.44%。该试验结果与郭艳丽等^[14]研究结果相一致。

2.2 镉胁迫对长叶白毫茶幼苗SOD活性的影响

SOD是植物体内以氧自由基为底物的酶。在受到外来胁迫时，植物体内产生大量活性氧自由基。SOD能及时、有效地清除自由基，是植物体内最重要的清除活性氧自由基的酶^[15]。从表2可以看出，在镉浓度为10、20、40、60、80 mg/L胁迫下，茶幼苗SOD活性均低于空白对照且呈逐渐下降的趋势，依次比对照下降16.54%、30.68%、33.62%、37.58%、40.31%，表明当茶幼苗受到镉胁迫时，SOD活性明显受到抑制，镉对大叶种普洱茶幼苗叶片SOD活性毒害作用较大。

2.3 镉胁迫对长叶白毫茶幼苗CAT活性的影响

CAT是植物细胞内清除活性氧的一种重要酶。它可以将过氧化氢分解为水和氧气，从而维持细胞内过氧化氢的正常水平。从表2可以看出，在10、20、40、60、80 mg/L不同浓度镉胁迫下，茶幼苗叶片CAT活性呈先升高后降低的变化趋势，其中在镉浓度10 mg/L处理后，CAT活性为空白对照的1.1倍；当镉浓度<10 mg/L时，CAT活性呈上升趋势，原因可能是在镉浓度较低时，茶幼苗体内SOD催化分子氧活化的第1个中间产物超氧物阴离子自由基O₂-的歧化反应而形成O₂和H₂O₂，受到生成的H₂O₂刺激，CAT做出应激反应，所以其活性升高。但，随着镉浓度的大幅增加，CAT与SOD一样，其活性受到抑制而不断下降，原因可能是茶幼苗长时间受到镉胁迫后，CAT酶分子构型发生改变。

2.4 镉胁迫对长叶白毫茶幼苗POD活性的影响

POD是植物体内清除活性氧酶系统的重要组成部分，在控制膜脂的过氧化、清除超氧自由基等方面起到重要的作用。从表2可以看出，POD活性在低浓度镉胁迫下上升，在镉胁迫强度超过10 mg/L后，POD活性下降至低于空白对照，在镉胁迫浓度为80 mg/L时，与对照相比POD活性下降了10.6%。POD活性对外界不良环境如高温、水分胁迫、重金属胁迫等反应非常敏感。试验中，低浓度的镉迫使得茶体内产生过氧化物，POD利用H₂O₂催化过氧化物氧化分解，避免对植物体产生伤害，而低浓度镉胁迫导致H₂O₂浓度增加，诱导POD活性的增加，从而表现出先升高后降低的活性变化趋势。

2.5 镉胁迫对长叶白毫茶幼苗MDA活性的影响

MDA是细胞膜上不饱和脂肪酸被活性氧氧化后的产物，其含量可以直接反映细胞膜质过氧化的程度。从表2可以看出，在重金属镉胁迫下，茶幼苗叶片MDA含量随镉浓度增加而显著升高，在80 mg/L镉胁迫下茶幼苗MDA含量比对照增加了56.15%。这与夏建国等^[16]的研究结果相一致。这说明细胞膜受到较严重的损害。

3 结论与讨论

作为植物进行光合作用的主要色素，叶绿素含量的高低是判断植物光合能力、受重金属胁迫状况的重要指标^[17-18]。研究表明，在镉胁迫下，长叶白毫茶幼苗体内叶绿素a、叶绿素b含量均在低浓度时升高；但是，随着镉浓度的增加，高浓度的镉损害了叶绿体的结构，降低了合成叶绿素的相关酶的活性，从而导致叶绿素含量降低。

在正常生长过程中，植物体内SOD、POD、CAT等抗氧化保护酶能及时清除有害物质诱导产生过多的自由基，防止自身受到氧化伤害^[19-20]。重金属镉会导致植物体内抗氧化酶功能紊乱，活性氧的清除能力降低，导致植物体活性氧积累，膜质过氧化，细胞膜遭到破坏。结果表明，在镉胁迫下，长叶白毫茶幼苗叶片SOD活性降低；POD、CAT活性在鎘浓度≤10 mg/L的胁迫下，酶活性随镉浓度增加而升高，而后当镉浓度>10 mg/L时，酶活性随镉浓度的的增加而降低，导致自由基的产生和清除平衡被破坏，活性氧自由基在植物体内大量积累，从而使生物大分子变性、细胞膜氧化、MDA含量升高，并且逐渐开始显示出镉的毒害作用。

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