不同浓度氯化镉对碱蓬幼苗组织生理生化指标的影响

李丽，尹欣茹

(佳木斯大学生命科学学院，黑龙江 佳木斯 154007)

镉是环境中的主要有害重金属之一，对植物和动物的健康均具有较大的危害性。镉的移动性大，其化学活性和生物毒性均较强，且其对动植物的危害具有持久性的特点[1]，可通过食物链传播进入人体并严重危害人类健康[2-3]。土壤环境中的镉污染目前主要来自电镀、采矿、冶炼、化肥、污水和农药等活动[4-5]。近年来很多地区社会经济的加快发展和城市化的速度加快，大部分地区土壤的开发与利用和许多地区的污染物的排放量不断的增加，导致各种地区土壤的污染越来越严重，一些被污染地区的土壤中的镉等重金属含量己经有了明显的超标了。因此，整治被重金属镉污染的土壤变得非常重要。课题以盐生植物碱蓬为研究对象，通过碱蓬在相同浓度氯化钠及不同浓度氯化镉的复合胁迫下，为盐地碱蓬修复重金属污染的土壤提供一些基础数据。

实验采用土培方法研究受不同浓度镉1.5、3.0、4.5 mg/kg污染下，加入适宜浓度的氯化钠(10 g/kg)后对碱蓬生理抗性的影响。研究氯化镉胁迫下对植物的主要生理作用及影响，通过测定碱蓬的过氧化物酶活性、蛋白质含量、叶绿体中色素含量以及丙二醛的含量来分析碱蓬的生长状况。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 过氧化物酶液制备。取碱蓬幼苗洗净，称取1 g，剪碎后并放入研钵，随后加入适量浓度为20 mmol/L的KH2PO4研磨成匀浆，完成后转移到离心管中，于4000 r/min条件下离心10 min后取上清液，反复操作2次，将所得上清液置于容量瓶中并定容至25 mL，4 ℃条件下保存备用。

1.1.2 碱蓬幼苗组织中蛋白质提取液制备。称取0.2 g碱蓬植株，剪碎入研钵中，加入5 ml蒸馏水在冰浴中研磨成匀浆，将匀浆倒入离心管中，以4000 r/min离心10 min，将上清液倒入10 mL的容量瓶中，再向残渣中加入2 mL蒸馏水，充分摇匀后再次离心10 min，合并两次离心上清液，并定容至刻度线。

1.1.3 叶绿体中色素提取液的制备。称取3份碱蓬幼苗并剪碎0.2 g/份，随后置于研钵内，加入少量石英砂、碳酸钙粉和2～3 mL 95%乙醇，研磨成匀浆后再加10 mL乙醇，继续研磨至组织变白后静置3～5 min备用。将上述匀浆进行过滤，把提取液倒入漏斗中并用玻棒引流，用少量乙醇反复冲洗研钵、研棒及残渣几次，最后连同残渣一起倒入漏斗中，过滤至25 mL棕色容量瓶中。将滤纸上的叶绿体色素用乙醇冲洗入容量瓶中，直至滤纸和残渣中无绿色为止，最后用乙醇定容至25 mL，摇匀。

1.1.4 丙二醛(MDA)的提取 。称取碱蓬植株叶片1 g并置于研钵内，加入少量石英砂和10% TCA 2 mL进行研磨至呈，匀浆，再加TCA 8 mL研磨，随后将匀浆倒入离心管内，于4000 r/min条件下离心10 min后收集上清液，即得MDA提取液。

1.2 方法

1.2.1 碱蓬幼苗组织中过氧化物酶活性测定。取比色皿2支，对照组加入3 mL反应混合液和0.1 mL KH2PO4，实验组则加入3 mL反应混合液和过氧化物酶液0.1 mL，以秒表记录反应时间，采用分光光度计测量样品在波长470 nm下吸光值变化，每间隔1 min测定一次，共测定5次。

计算公式如下：以每分钟内A470变化0.01为一个过氧化物酶活性单位

式中：ΔA470为反映时间内吸光度的变化；VT为提取酶液总体积(mL)；W为碱蓬鲜重(g)；Vs为测定时取用酶液体积(mL)；t为反应时间(min)。

1.2.2 碱蓬幼苗组织中蛋白质含量测定。称取0.2 g碱蓬植株，剪碎入研钵中，加入5 mL蒸馏水在冰浴中研磨成匀浆，将匀浆倒入离心管中，以4000 r/min离心10 min，将上清液倒入10 mL的容量瓶中，再向残渣中加入2 mL蒸馏水，充分摇匀后再次离心10min，合并两次离心上清液，并定容至刻度线。

取一只具塞试管，加入0.1 mL上述提取液，再加入0.9 mL蒸馏水和5 mL考马斯亮蓝G-250试剂，充分混匀后，静置2 min，以标准曲线1号试管作为对照组，在分光光度计595 nm波长下比色，记录其吸光度值。

1.2.3 碱蓬幼苗组织中叶绿体色素含量测定。把叶绿体色素提取液倒进比色杯重。以95%乙醇作为空白对照，在665、649 nm下检测样品的吸光值。

1.2.4 碱蓬幼苗组织中丙二醛含量测定。取洁净试管2支，1支加2 mL丙二醛提取液(实验组)，1支加2 mL蒸馏水(对照苏)，各加2 mL 0.6% 硫代巴比妥酸溶液，摇匀后沸水浴15 min，完成后冷却至室温，再倒入离心管内，于4000 r/min条件下离心取上清液，最后分别在532、450 nm波长处测定样品的吸光度值，并计算MDA的含量。

2 结果与分析

2.1 氯化镉对碱蓬幼苗组织中过氧化物酶活性的影响

表1 不同浓度镉胁迫下碱蓬幼苗组织中过氧化物酶活性比较

通过表1可以看出，随着土壤中镉浓度的增加，碱蓬幼苗组织中过氧化物酶活性呈现升高的趋势，土壤中镉浓度为4.5 mg/kg的试验组碱蓬幼苗组织中过氧化物酶活性显著高于对照组(土壤中镉浓度为0 mg/kg)(P<0.05)。氯化镉胁迫试验组中，土壤中镉浓度为4.5 mg/kg的试验组碱蓬幼苗组织中过氧化物酶活性显著高于土壤中镉浓度为1.5 mg/kg的试验组(P<0.05)。

2.2 氯化镉对碱蓬幼苗组织中蛋白质含量的影响

表2 不同浓度镉胁迫下碱蓬幼苗组织中蛋白质含量比较

通过表2可以看出，随着土壤中镉浓度的增加，碱蓬幼苗组织中蛋白质含量呈现升高的趋势，土壤中镉浓度为4.5 mg/kg的试验组碱蓬幼苗组织中蛋白质含量显著高于对照组(土壤中镉浓度为0 mg/kg)(P<0.05)。氯化镉胁迫试验组中，土壤中镉浓度为4.5 mg/kg的试验组碱蓬幼苗组织中蛋白质含量显著高于土壤中镉浓度为1.5 mg/kg的试验组(P<0.05)。

2.3 氯化镉对碱蓬幼苗组织中叶绿体色素的影响

表3 不同浓度镉胁迫下碱蓬叶绿体色素含量比较

通过表3可以看出，随着土壤中镉浓度的增加，碱蓬幼苗叶片组织中叶绿体色素的含量呈现下降的趋势，土壤中镉浓度为4.5 mg/kg的试验组碱蓬幼苗组织中蛋白质含量显著低于对照组(土壤中镉浓度为0 mg/kg)(P<0.05)。氯化镉胁迫试验组中，土壤中镉浓度为4.5 mg/kg的试验组碱蓬幼苗组织中蛋白质含量低于土壤中镉浓度为1.5 mg/kg和3 mg/kg的试验组，组间差异不显著(P>0.05)。

2.4 氯化镉对碱蓬幼苗组织中丙二醛含量的影响

表4 不同浓度镉胁迫下碱蓬丙二醛含量比较

通过表4可以看出，随着土壤中镉浓度的增加，碱蓬幼苗叶片组织中丙二醛含量呈现下降的趋势，土壤中镉浓度为4.5 mg/kg的试验组碱蓬幼苗叶片组织中丙二醛含量显著低于对照组(土壤中镉浓度为0 mg/kg)(P<0.05)。氯化镉胁迫试验组中，土壤中镉浓度为4.5 mg/kg的试验组碱蓬幼苗叶片组织中丙二醛含量低于土壤中镉浓度为1.5 mg/kg和3 mg/kg的试验组，组间差异不显著(P>0.05)。

3 结论与讨论

植物的光合作用和呼吸作用以及生长素的氧化等都有都与过氧化物酶着及其密切的联系，在植物生长的各个阶段中，这种酶的活性就会不断的发生改变，通过测量这种酶，可以反映植物在某一时期的变化。本研究证明了盐地碱蓬对金属有一定耐受性和吸附能力。随着土壤中镉浓度增加，碱蓬幼苗中过氧化物酶活性有着上升的趋势，当4.5 mg/kg的隔处理幼苗时，过氧化物酶活性最高，表现出较强的抵抗金属胁迫。本研究结果和罗艳的研究结果一致。罗艳[6]研究表明五小叶槭、红椿、桤木和云南松总体上的过氧化物酶的浓度均随镉浓度的增加显著增加。

随着土壤中镉浓度增加，碱蓬幼苗中蛋白质含量有着上升的趋势，当4.5 mg/kg的隔处理幼苗时，蛋白质含量最高，明显高于其他试验组。本研究结果与陆玉建[7]的研究结果一致。

丙二醛含量与碱蓬植株在逆境条件下受伤害有着密切联系。随着土壤中镉浓度增加，碱蓬幼苗中丙二醛含量有着下降的趋势，当4.5 mg/kg的隔处理幼苗时，丙二醛含量增高。本研究结果和罗艳的研究结果一致。罗艳[6]研究表明五小叶槭、红椿、桤木和云南松总体上的丙二醛的浓度均随镉浓度的增加显著下降。

叶绿素是进行植物光合作用的重要色素，它的含量的高低直接反映着植物光合作用能力的强弱，叶片中叶绿素含量低，那么就说明植物光合作用弱，此环境对植物的生长是不利的，植物可能受到了逆境的胁迫。本研究表明，随着土壤中镉浓度增加，碱蓬幼苗中叶绿素含量有着逐渐增加的趋势。当镉浓度达到4.5 mg/kg时，叶绿素含量呈下降趋势，说明氯化镉复合胁迫影响了碱蓬幼苗的叶绿素含量，对植物光合作用有一定影响。本研究结果和罗艳的研究结果一致。罗艳[6]研究表明五小叶槭、红椿、桤木和云南松总体上的叶绿素的浓度均随镉浓度的增加显著下降。