镉胁迫对小叶榕幼苗叶片生理特性的影响

唐云川 陈会玲

摘要：选择原生长状况基本相同的小叶榕一年生实生幼苗为研究材料，对其进行了锅溶液人工浇灌处理，共设3个处理：分别为对照组（CK），Cd²⁺处理Cd1组（2mmol/L CdCl₂溶液），Cd²⁺处理Cd2组（4mmol/ LCdCIZ溶液），研究了其对不同程度镉胁迫的部分生理生化响应。主要研究结果为：镉处理对其造成一定的胁迫作用，其中过氧化产物丙二醛（MDA）含量急剧增加、过氧化氢酶（CAT）及可溶性蛋白含量均显著增加，且高浓度处理组的增量较低浓度处理组更为明显，说明小叶榕可以通过杭氧化酶系统及渗透调节系统来积极应对镉胁迫;Cd²⁺对幼苗的伤害较大。

关键词：小叶榕;锡;可溶性蛋白

中图分类号：S154 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2018）11-0025-02

1 引言

重金属是土壤中固有的重要组成成分，其化学性质特殊，对环境的污染具有持久性和强烈的生物毒性。镉是土壤重金属污染中最为主要的一种，土壤镉污染具有很强的生态环境效应。镉具有一定的稳定性、积累性和不易清除性，所以一旦进入到土壤中便会长期存留在其中，会对植物的细胞产生毒害作用，影响其生理生化作用，例如抑制植物光合、蒸腾作用，干扰其正常的生理代谢，以致使植株产生病变、衰老甚至死亡的生理现象。进而会通过食物链的传递威胁到人们的健康。随着社会现代化和科技的发展，重金属污染已经越来越严重，成为当今最棘手的环境问题之一，其对植物的毒害作用越来越不能被小觑。目前镉胁迫研究的中心忽略了对园林树种的研究，而实质上园林树种的多年生特性更需要对其胁迫环境进行研究。小叶榕是园林规划设计中最為常用的一种行道、庭院树种，镉的胁迫会对其生长带来影响。因此此次以小叶榕为研究材料，研究不同浓度的镉环境条件下其内部响应机制，为小叶榕的逆境胁迫研究提供理论依据。

2 实验材料与方法

2.1 实验材料与实验步骤

本实验选取小叶榕实生苗为研究材料，选取健康且生长状况相似的的苗木于2017年12月5日移栽到5L塑料盆中，基质为红土+珍珠岩+腐殖土（3：3：2）的混合基质。本实验共设3个组（对照（CK）组），Cd²⁺处理Cd1组，每组6盆，每盆1株。实验室白天温度范围为22～28℃，夜间温度范围为8～14℃，相对湿度为30%～70%。处理时间从2017年12月至2018年2月，共3个月时间，处理结束前一周，采集测定样品（每株选取从上到下的第三至第五片完全展开且看上去无病的叶），每个处理至少6株重复。

镉胁迫处理：分别用2mmol/L CdCl₂液和4mmol/L CdCl₂溶液进行处理，每株隔1d定时均匀浇灌40mL处理溶液，对照组用清水代替。

2.1.1 丙二醛含量的测定

叶片测定样品约0.3g，在6mL 10%三氯乙酸中研磨，然后在14000r/min离心10min。取上清液2mL，再加入2mL0.6%硫代巴比妥酸，充分反应后将装有反应液的试管沸水浴40min，然后在冰浴中迅速冷却。然后在12000r/min下离心10min，取上清液用分光光度计（Unicam UV-330，USA）测定其在440、532及600nm的吸光度。

2.1.2 可溶性蛋白含量的测定

以50mM磷酸缓冲溶液（pH值7.8）为提取液（其中含0.1mM EDTA及2%PVP（w/v））。称取0.2g叶片，用液氮研磨后，加入5mL提取液，进一步研磨成匀浆，经过12000r/min离心20min取上清液，加入G-250反应后在595nm处比色，记录光密度值，计算蛋白浓度，方法参照（Bradford et al.，1983）。

2.1.3 杭氧化酶活性测定

取0.2g叶片材料于5mL提取缓冲液（50mmNa₂HPO₄-NaH₂PO₄缓冲液，pH值7.0，含1mM ED-TA，0.05%（V/V）Triton X-100，2%（W/V）不溶性聚乙烯毗咯烷酮）中研磨成浆。经过10000r/min离心20min，取上清液进行酶活性测定。

2.4 过氧化物酶（POD）活性测定

取约含100μL的酶提取液加入3mL酶反应液中（50mM Na₂HPO₄-NaH₂PO₄缓冲溶液，pH值6.0，含3mM愈创木酚和2.5mM H₂O₂）中，充分混匀。于紫外一可见分光光度计上读取470nm处吸光光度值在2min内每2s中的变化（Lin et al.，2002）。根据摩尔消光系数39.4mM-1cm-1，计算酶活性。

2.2 统计分析

所有的数据分析都利用SPSS11.5统计分析软件进行一元方差分析（one-way ANOVA），平均数间的多重比较采用Ducan's检验方法。

3 结果与分析

3.1 镉胁迫对丙二醛（MDA）含量的影响

MDA是膜脂过氧化作用的最终产物，其含量是反映膜脂过氧化作用强弱和质膜受破坏程度的重要标志。试验显示，在镉胁迫下，处理组的小叶榕幼苗叶片MDA含量均高于对照组，说明镉胁迫均造成了小叶榕幼苗叶片细胞膜脂过氧化，对细胞膜造成了损伤。在Cd2胁迫组镉浓度为4mmol/L时小叶榕叶片MDA含量达到最大值，与对照组相比上升了132.97%，差异达到极显著水平。

3.2 镉胁迫对可溶性蛋白含量的影响

可溶性蛋白是植物体内重要的渗透调节物质，通过可溶性蛋白含量的变化可以检测植物的叶片功能和衰老程度。因此，可溶性蛋白质含量是衡量植物是否发生重金属胁迫的重要指标。

3.3 镉胁迫对抗氧化酶活性的影响

（1）过氧化物酶（POD）。在试验浓度范围内，镉胁迫下，小叶榕幼苗叶片POD活性发生变化，且高于对照。说明在镉重金属胁迫下植物通过一系列的生理生化反应产生了有害的过氧化物，小叶榕幼苗通过提高POD的活性来响应这些重金属的胁迫。与对照相比，在镉胁迫条件下，小叶榕幼苗POD活性呈先迅速升高后迅速下降的趋势。在镉低浓度2mmol/L时，达到对照的9.86倍，活性增加，显示了低浓度的镉能使清除氧自由基能力增强，对小叶榕叶片POD活性有明显的激活效应。

（2）超氧化歧化酶（SOD）。镉胁迫下，小叶榕叶片SOD活性随着镉处理浓度的增加呈现持续升高的趋势，说明本试验浓度范围的镉对小叶榕叶片SOD活性具有明显的激活效应，在镉处理下植物通过一系列的生理生化反应产生了有害的过氧化物，小叶榕幼苗通过提高SOD活性来应对Cd²⁺胁迫对自身的伤害。

（3）過氧化氢酶（CAT）。对于镉处理，小叶榕幼苗叶片CAT活性则随着处理浓度的增加而增加，Cd1和Cd2处理组与对照相比分别上升了64.64%和98.23%。

（4）抗坏血酸过氧化物酶（APX）。与对照组相比，在镉胁迫下，随着处理浓度的升高小叶榕幼苗叶片APX活性表现出先上升后下降的趋势，说明小叶榕幼苗对镉具有一定的抵御能力。

4 实验存在的问题

把重金属和小叶榕结合在一起研究的相关实验少之又少，此次的研究，由于时间与技术问题，本次实验还存在很多的不足之处。此次实验梯度设置较少，且重金属的梯度范围较小，应适当增加梯度数量，并适当延长处理时间，这样能减小误差，从而更好地提高实验的精度。同时，在浇灌溶液、采收、保存以及测定的过程中也应尽量进一步减小误差值，采收后要及时测定，操作过程要认真谨慎，以便获得更科学的对比数据，进行更深人的探讨。

5 结论

镉胁迫对小叶榕幼苗毒害作用很大，中低浓度的镉胁迫可以使小叶榕叶片SOD、CAT和POD活性增加到最大值，而高浓度的镉使APX活性增加到最大值。说明抗氧化酶系统处于动态平衡状态，对小叶榕幼苗起到了重要的保护作用。

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