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1、Cd、Pb单一胁迫对芳樟小苗叶片生理指标的影响Abstract：1a Cinnamomum camphora cutting seedlings by pot culture method greenhouse study on physiological index effects of Cinnamomum camphora indifferent concentrations stress，different time stress of Cd，Pb.The results show that Cinnamomum camphora，Cd and Pb stress on the eff
2、ects of activities of SOD and POD activity and content and soluble protein content similar to MDA.Activities of SOD and POD activity and soluble protein content indifferent concentrations stress of Cd，Pb firstly show upward trend，the maximum in stress 45d，thendecline.MDA indifferent concentrations s
3、tress of Cd、Pb show an upward trend. Key words：Cinnamomum camphora var.1inaloolifera Fujita.；Cd；Pb；Stress；Physiological index 由于中经济的快速发展，工业化和城市化的进程不断加快，随之而来的环境污染问题也日渐突出，特别是由“三废”所导致的重金属污染开始得到社会广大群众的聚焦。Cd、Pb则是众多重金属污染物中2种主要的重金属1。这些重金属污染物通过人为或者自然的因素污染土壤、水和大气，而土壤之上所承载的植物自然也会受到影响2。重金属污染的时间十分持久，不易被人所察觉到，而且
4、导致的后果是不可逆的，轻则影响植物的生长发育，重则导致植株的死亡3。 芳樟（Cinnamomum camphora var.1inaloolifera Fujita.）系樟（Cinnamomum camphora（L.）Presl.）的一个生化变种，为常绿阔叶乔木，具有生长迅速、枝叶茂密、树干通直等特点，能吸烟滞尘、涵养水源、固土防沙，是我国南方优良的城市绿化、美化树种4。目前，关于芳樟重金属毒害和抗性方面研究较少。鉴于此，本研究对不同浓度的Cd、Pb单一胁迫下一年生芳樟扦插苗进行了试验研究，了解芳樟对重金属胁迫下各项生理指标的反应情况，以期对芳樟的抗重金属Cd、Pb胁迫能力的评定、优良抗性基
5、因的筛选以及为重金属污染地区环境绿化、修复和保护提供理论依据5。 1 材料和方法 1.1 试验材料 供试材料为福清苗木公司培育的一年生芳樟扦插苗，要求生长均匀、高度一致，平均苗高15cm、平均地径0.2cm。在福建农林大学温室大棚内进行盆栽，盆体规格25cm25cm30cm，盆下垫托盘。盆栽基质选用沙壤土，土样风干后过筛并混匀，同时测定其基本理化性质及重金属含量背景值（见表1）；每盆装土约5kg，土壤采用5mg?L-1的福尔马林消毒。2015年6月20日将苗木全部移栽到盆中，并移入温室大棚内培养。待苗木恢复生长后，每盆施入等量500g有机肥，开始进行Pb和Cd胁迫处理。Cd、Pb分别以CdCl
6、2?2.5H2O、Pb（NO3）2盐溶液的形式加入，各设4个浓度水平（见表2），每个处理3个重复，每个重复7株，以清水作为对照（CK）。自处理后，根据盆中水分状况，每隔24d等量浇入清水一次，以保证植物正常生长。然后每隔15d对叶片进行取样并测定其生理指标。 1.2 方法 1.2.1 样品采集 自样品处理试验开始后，每隔15d每个处理中每个重复随机采集7株芳樟幼苗不同部位叶片，每株采集23片，将其混合均匀进行各项生理指标的测定。 1.2.2 酶液的提取 分别称取各处理芳樟幼苗叶片（去叶脉）0.2g放于预冷的研钵中，加入1mL预冷的0.05moL?L-1 pH=7.0的磷酸缓冲液（含1%聚乙烯毗
7、咯烷酮）和少量石英砂，在冰浴上研磨成匀浆，将匀浆转入10mL离心管，再用缓冲液冲洗研钵，全部转入离心管，使最终体积为4mL。于10000r?min-1条件下冷冻离心20min，取上清液于4下保存。上清液可用于MDA、可溶性蛋白含量及SOD、POD活性的测定。 1.2.3 测定方法 POD活性采用愈创木酚法测定；SOD活性采用氮蓝四唑法测定；MDA含量采用硫代巴比妥酸法测定；可溶性蛋白采用考马斯亮蓝法测定。这些测定方法全部参照李合生6植物生理生化实验原理和技术。 1.3 数据处理 应用DPS7.0.5软件和Excel 2003软件对试验数据进行统计和分析。 2 结果与分析 2.1 Cd、Pb单一
8、胁迫对芳樟SOD含量的影响 由图1可以看出，单一Cd、Pb胁迫对芳樟叶SOD活性的影响相似。单一Cd、Pb胁迫下，芳樟叶片中SOD活性自胁迫后15d、30d、45d均随着处理浓度的增加和胁迫时间的延长而呈上升趋势。在胁迫时间水平上，胁迫45d时达到最高，差异均达到极显著水平；在不同浓度水平中Cd80和Pb800处理SOD活性最高。随胁迫时间达到60d时，SOD活性均明显下降，胁迫浓度越高，落差越大，下降越快。由此可见，短时间内单一Cd、Pb胁迫会提高芳樟叶片的SOD活性，但是均在60d的时候下降到对照水平及以下。 2.2 Cd、Pb单一胁迫对芳樟POD含量的影响 由图2可以看出，单一Cd、Pb
9、胁迫对芳樟叶POD活性的影响相似。单一Cd、Pb胁迫下，芳樟叶片中POD活性自胁迫后15d、30d、45d均随着处理浓度的增加和胁迫时间的延长而呈上升趋势，在胁迫45d时达到最高，差异均达到极显著水平。随后均呈下降趋势，不过都略高于对照组。从浓度水平上看，Cd、Pb不同浓度胁迫对POD活性的影响差异并不是很大。由此可见，短时间内单一Cd、Pb胁迫都会提升芳樟叶片的POD活性，但是均在60d的时候开始降低，不过都高于对照组。 2.3 Cd、Pb单一胁迫对芳樟MDA含量的影响 由图3可以看出，单一Cd、Pb胁迫对芳樟叶MDA含量的影响相似。Cd、Pb单一胁迫下，不同浓度水平下芳樟叶的MDA含量随着
10、时间的延长总体都呈不断上升的趋势，最终在最长处理时间达到最大值；高浓度处理下，15d与60d的差异就会体现出极显著水平。即使相同时间芳樟叶的MDA含量也会随着Cd、Pb浓度的增大而上升；其中Cd80、Pb800处理对MDA含量的影响最显著。由此可见，长时间高浓度的Cd胁迫能够破坏芳樟叶片细胞膜结构，引起细胞膜脂过氧化，Pb胁迫对细胞膜同样具有破坏作用。 2.4 Cd、Pb单一胁迫对芳樟可溶性蛋白含量的影响 由图4可以看出，单一Cd、Pb胁迫对芳樟叶可溶性蛋白含量的影响相似。单一Cd、Pb胁迫下，芳樟叶片中可溶性蛋白含量自胁迫15d、30d、45d后均随着胁迫时间的延长而呈上升趋势，在胁迫45d
11、时出现明显的提升，差异均达到极显著水平，随后均呈下降趋势不过都高于对照组。然而从胁迫的浓度上看，在Cd0到Cd60浓度之间和Pb0到Pb400浓度之间两者均呈上升趋势，随后均呈下降趋势。由此可见，短时间内单一Cd、Pb胁迫会对芳樟叶片的可溶性蛋白含量造成影响，但是均在60d的时候呈下降趋势，而且相同胁迫时间下不同胁迫浓度之间也表现出类似的变化。 3 结论与讨论 Cd、Pb对芳樟SOD活性、POD活性、MDA含量和可溶性蛋白含量的影响呈现出极其高的相似性，均会对芳樟产生毒害作用；SOD活性和可溶性蛋白含量在胁迫中的变化幅度要高于POD活性。总体的影响表现为：SOD活性、POD活性和可溶性蛋白含量
12、在不同的胁迫时间上均表现为先上升的趋势，达到极显著的变化，胁迫45d时达到最大值，随后下降。MDA含量在不同的Cd、Pb浓度胁迫下则是表现出一直上升的趋势。而且从总体上来看，Cd、Pb胁迫浓度越高，对于芳樟的伤害越大，且植株本身的保护系统的水平也会随之相应的提升。这说明芳樟面对外界的不利环境条件，本身会对此做出反应，通过提升保护酶的活性以及可溶性蛋白的含量来抵抗这些不利的环境因素，体现了芳樟自我保护机制。在总的趋势上来看，胁迫时间超过45d后，这种能力就会被削弱。 植物在遭受逆境胁迫下，体内的细胞首先会受到破坏，从而代谢产生超氧阴离子自由基（O2-），原先体内的消除平衡被打破，并造成（O2-）
13、的累积，进一步对植物产生毒害作用7。SOD在植物体内通过反应消除氧自由基（O2-），以此来降低该物质对植物细胞的毒害作用。然而SOD只是降低氧自由基的毒性等级，之后还需要POD来消除SOD的反应产物（H2O2），并生成无毒性的H2O8。另外一方面，植物体内的可溶性蛋白对于植物的抗逆性也扮演着重要的角色，它对渗透物质起着调节作用，维持植物体内代谢平衡，其含量是酶类参与代谢的一个重要的指标9-10。 本试验结果表明：芳樟幼苗经单一Cd、Pb胁迫后均导致MDA含量增加，并且随处理浓度的升高、胁迫时间延长而增大。这与唐探11对于云南樟Cinnamomum glanduliferum（Wall.）Nee
14、s的研究相一致，Cd、Pb胁迫的浓度越大，MDA的含量的越高。说明芳樟的细胞膜遭到破坏，胁迫浓度越大，时间越长，这种伤害越严重。相对应的SOD活性、POD活性和可溶性蛋白含量在Cd、Pb单一胁迫下均随着处理浓度的增加而增加，随着胁迫时间的延长则表现为先上升后下降的变化趋势。胁迫45d时，各处理SOD活性均表现出明显上升的变化趋势，胁迫至45d后，各处理SOD活性开始下降，这与简敏菲12在该方面的研究极其类似，其对湿地植物丁香蓼（Ludwigia prostrata）进行铅镉胁迫发现丁香蓼SOD活性随着胁迫浓度的增大表现出先升后降的趋势。王志栓13通过对人参（Panax ginseng C.A.
15、Mey.）的研究得出的结论是人参的POD活性在Cd的单一胁迫下也是先升后降的特征。张家洋14对于蓬莱蕉（Monsteradeliciosa Liebm.）的研究也发现，Cd、Pb单一胁迫下蓬莱蕉体内可溶性蛋白随重金属浓度的升高而增加，而在45d后开始下降，然而芳樟这三者的下降显著程度并不相同，SOD活性下降的最为显著，降到低于对照水平；POD活性也相对应下降了，不过并不明显，仍高于对照水平；可溶性蛋白含量基本与对照组持平，不过也会因为胁迫浓度不同产生一些波动。说明随着胁迫浓度的加大和时间的延长会导致芳樟植物细胞持续受损，并导致活性氧自由基在芳樟体内过度?e累，短期内SOD活性、POD活性和可溶性蛋白均能对此做出反应，但是时间延长后，就会超过了SOD和POD的清理能力。由于SOD和POD的启动机制不同，POD活性相比SOD活性会表现得更为持久一些，可溶性蛋白含量下降可能是芳樟对外界营养元素吸收减弱，开始分解体内的可溶性蛋白。这说明了SOD能对一定范围内的重金属胁迫起保护作用，但是长时间的过氧化作用，最终都使细胞膜系统受到伤害，甚至死亡15。