铅和镉对洋甘菊幼苗叶绿素含量的影响

范铭，陶月，郭荣慧，吴恒梅，姜成

(佳木斯大学生命科学学院，黑龙江 佳木斯 154007)

近年来, 由于工业“三废”的排放、各种化学产品的使用, 以及不合理的农业管理措施, 导致铅和镉污染日益严重。土壤污染成为了很严重的问题，铅和镉是迁移性很强的重金属, 极易被植物吸收和积累。在铅和镉胁迫下, 植物细胞内的糖、脂、蛋白质、核酸等生物大分子的组成、含量及结构都将发生一系列变化, 对植物特别是农作物产生较大的毒害效应[1]，铅和镉是无机污染物中主要污染源，通过多种途径进入土壤,被植物吸收并积累, 当超过一定浓度以后, 就会影响植物叶绿素的含量从而影响植物的生长发育， 干扰植物代谢从而影响作物品质和产量[2]。

1 研究材料与方法

1.1 实验材料

洋甘菊种子由佳木斯大学科技园实验中心提供，重金属添加方式为硝酸铅和氯化镉。

1.2 培养皿滤纸发芽法

在培养皿内平整的垫两张滤纸，用重金属溶液侵湿，将培养皿划分为四个区域，选取饱满的洋甘菊种子，每个区域随机摆放12～13粒种子，总共50粒，再将培养皿上盖上一层滤纸，将培养皿盖好，每天适当补充重金属溶液保持滤纸湿润。第5 d测定种子的发芽率和洋甘菊幼苗叶绿体含量。

1.3 叶绿素的定量测定

取0.2 g洋甘菊叶片于研钵中，加入少量石英砂、碳酸钙和3 mL 95%乙醇溶液研成匀浆，再加入5 mL乙醇溶液, 研磨至组织变白，静置5 min，将提取液滤入25 mL棕色容量瓶中，用95%乙醇溶液定容，将其搅匀。再将提取液倒入比色杯中，以95%乙醇溶液作为空白对照，在波长665、649 mm下测定吸光度值D665和D649。根据所测吸光度值分别计SaHiCb(浓度)，然后计算叶绿素a、叶绿素b的含量和总的叶绿素含量[3]。

1.4 数据分析

利用SPSS回归分析，测得Sig值，得出Pb2+、Cd2+、Pb2+和Cd2+混合溶液含量对叶绿素含量有无显著影响。

随着镉胁迫浓度的增大，灰杨幼苗叶片中叶绿素a～b值随着镉胁迫浓度的增加增加而增加，但变化不明显。

2 结果与分析

2.1 Cd2+处理对洋甘菊叶绿素含量的影响

用不同浓度Cd2+处理洋甘菊幼苗得到叶绿素a、叶绿素b、和总叶绿素含量，发现叶绿素含量随着Cd2+溶液浓度的升高而升高。冯世静等[4]发现随着镉胁迫浓度的增大，灰杨幼苗叶片中叶绿素a/b值随着镉胁迫浓度的增加增加而增加，但变化不明显。如图1所示。浓度为80 mmol/L时总叶绿素略有下降，浓度100 mmol/L时达到最大值。总体上Cd2+处理下洋甘菊幼苗叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量越来越高。说明 Cd2+处理对洋甘菊幼苗叶绿素含量有促进作用。

图1 不同浓度Cd2+处理下洋甘菊幼苗叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量

2.2 Pb2+处理对洋甘菊叶绿素含量的影响

用不同浓度Pb2+处理洋甘菊幼苗所得叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量，发现浓度为300 mmol/L时叶绿素含量最低，浓度为400 mmol/L时叶绿体含量达到最高，说明Pb2+处理对洋甘菊幼苗叶绿素含量有先抑制，后促进，又抑制的作用。邹洪梅等[5]通过盆栽模拟试验,研究0、35、250、500、1000 mg/kg不同浓度铅胁迫对狗牙根植物叶片叶绿素含量变化的影响。结果表明:不同铅浓度处理在同一天中,当营养液中Pb2+浓度在35 mg/kg时,叶绿素含量最高,与其它浓度下叶绿素含量呈极显著差异;随着Pb2+浓度增加,叶绿素含量逐渐降低;说明低浓度铅营养液能促进狗牙根叶绿素含量的合成,高浓度的铅营养液能抑制狗牙根叶绿素含量的合成。

图2 不同浓度Pb2+处理下洋甘菊幼苗叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量

2.3 Pb2+和Cd2+处理对洋甘菊叶绿素含量的影响

用不同浓度Pb2+和Cd2+混合处理洋甘菊幼苗所得叶绿素a、叶绿素b、和总叶绿素含量，发现浓度为(60+300)mmol/L时的叶绿素含量最低，说明Pb2+和Cd2+混合溶液对洋甘菊幼苗叶绿素含量起着先抑制，再促进的作用。王天弘等[6]指出互花米草的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量随Pb2+和Cd2+复合胁迫浓度的增加而减小。低浓度的Pb2+和Cd2+复合胁迫对其总叶绿素含量有刺激作用，但较高水平的Pb2+和Cd2+复合胁迫，三种色素以及总色素含量的下降明显。

图3 不同浓度Pb2+Cd2+混合处理下洋甘菊幼苗叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量

3 讨论

植物叶绿素含量能反映重金属铅和镉对植物的胁迫程度， 用不同浓度的重金属培养洋甘菊幼苗，测得洋甘菊幼苗的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素。发现在Cd2+胁迫下洋甘菊幼苗叶绿素含量随着重金属含量的增加而增加；Pb2+胁迫下洋甘菊幼苗叶绿素含量呈先增高，后降低，再增高的趋势；在 Pb2+和Cd2+混合处理下洋甘菊幼苗叶绿素含量则呈现先降低，后增高的趋势。

乔琳等[7]以大白菜幼苗为试验材料,研究了不同浓度铅等重金属因子胁迫对白菜幼苗叶绿素含量。结果表明:随着重金属溶液处理浓度的提高,叶绿素含量随着重金属处理浓度的增加呈现先升后降的趋势。另外,低浓度的重金属并不影响白菜叶绿素的合成,甚至有促进作用。贾坤等[8]发现微尼海双眉藻经重金属Cd2+和Pb2+胁迫后,叶绿素a含量在24～48 h胁迫下呈现先上升后下降的趋势,当胁迫时间延长至72 h后,叶绿素a含量显著降低;克鲁姆双菱藻在重金属Cd2+和Pb2+胁迫下,叶绿素a含量波动较为明显,总体呈现出下降趋势。王兴娜等[9]研究发现各个浓度重金属胁迫下的小球藻叶绿素a含量总体呈上升趋势，试验得知低浓度重金属对叶绿素a的合成有促进作用，48 h后促进作用更加明显，高浓度重金属胁迫下的小球藻由于叶绿素a合成受阻，其含量虽然有增长，但速度非常缓慢。彭昌琴等[10]发现随着重金属浓度升高，叶绿素含量则呈现出先降后升的趋势,其中不同浓度处理后叶绿素含量差异不显著。

4 结论

综上所述，重金属铅和隔对植物叶绿素的含量有着一定的影响，Cd2+对洋甘菊幼苗叶绿素含量没有太大的影响，浓度为100 mmol/L时达到叶绿素含量的最大值。其中Pb2+300 mmol/L、Pb2+和Cd2+混合溶液(60+300) mmol/L时，叶绿素含量会受到一定影响，此时叶绿素含量达到最低值。Pb2+300 mmol/L、Pb2+和Cd2+混合溶液(60+300) mmol/L时会影响洋甘菊幼苗总叶绿素的含量，其余浓度Pb2+、Pb2+和Cd2+混合溶液处理下，洋甘菊幼苗叶绿素含量受到一定影响。综上所述，铅和镉对植物的胁迫有一定的抑制影响，影响了植物叶绿素的含量，但是对植物的生长发育影响不大。