鎘脅迫對小葉榕幼苗葉片生理特性的影響

唐云川 陳會玲

摘要：選擇原生長狀況基本相同的小葉榕一年生實生幼苗為研究材料，對其進行了鍋溶液人工澆灌處理，共設3個處理：分別為對照組（CK），Cd²⁺處理Cd1組（2mmol/L CdCl₂溶液），Cd²⁺處理Cd2組（4mmol/ LCdCIZ溶液），研究了其對不同程度鎘脅迫的部分生理生化響應。主要研究結(jié)果為：鎘處理對其造成一定的脅迫作用，其中過氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）含量急劇增加、過氧化氫酶（CAT）及可溶性蛋白含量均顯著增加，且高濃度處理組的增量較低濃度處理組更為明顯，說明小葉榕可以通過杭氧化酶系統(tǒng)及滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)來積極應對鎘脅迫;Cd²⁺對幼苗的傷害較大。

關(guān)鍵詞：小葉榕;錫;可溶性蛋白

中圖分類號：S154 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2018）11-0025-02

1 引言

重金屬是土壤中固有的重要組成成分，其化學性質(zhì)特殊，對環(huán)境的污染具有持久性和強烈的生物毒性。鎘是土壤重金屬污染中最為主要的一種，土壤鎘污染具有很強的生態(tài)環(huán)境效應。鎘具有一定的穩(wěn)定性、積累性和不易清除性，所以一旦進入到土壤中便會長期存留在其中，會對植物的細胞產(chǎn)生毒害作用，影響其生理生化作用，例如抑制植物光合、蒸騰作用，干擾其正常的生理代謝，以致使植株產(chǎn)生病變、衰老甚至死亡的生理現(xiàn)象。進而會通過食物鏈的傳遞威脅到人們的健康。隨著社會現(xiàn)代化和科技的發(fā)展，重金屬污染已經(jīng)越來越嚴重，成為當今最棘手的環(huán)境問題之一，其對植物的毒害作用越來越不能被小覷。目前鎘脅迫研究的中心忽略了對園林樹種的研究，而實質(zhì)上園林樹種的多年生特性更需要對其脅迫環(huán)境進行研究。小葉榕是園林規(guī)劃設計中最為常用的一種行道、庭院樹種，鎘的脅迫會對其生長帶來影響。因此此次以小葉榕為研究材料，研究不同濃度的鎘環(huán)境條件下其內(nèi)部響應機制，為小葉榕的逆境脅迫研究提供理論依據(jù)。

2 實驗材料與方法

2.1 實驗材料與實驗步驟

本實驗選取小葉榕實生苗為研究材料，選取健康且生長狀況相似的的苗木于2017年12月5日移栽到5L塑料盆中，基質(zhì)為紅土+珍珠巖+腐殖土（3：3：2）的混合基質(zhì)。本實驗共設3個組（對照（CK）組），Cd²⁺處理Cd1組，每組6盆，每盆1株。實驗室白天溫度范圍為22～28℃，夜間溫度范圍為8～14℃，相對濕度為30%～70%。處理時間從2017年12月至2018年2月，共3個月時間，處理結(jié)束前一周，采集測定樣品（每株選取從上到下的第三至第五片完全展開且看上去無病的葉），每個處理至少6株重復。

鎘脅迫處理：分別用2mmol/L CdCl₂液和4mmol/L CdCl₂溶液進行處理，每株隔1d定時均勻澆灌40mL處理溶液，對照組用清水代替。

2.1.1 丙二醛含量的測定

葉片測定樣品約0.3g，在6mL 10%三氯乙酸中研磨，然后在14000r/min離心10min。取上清液2mL，再加入2mL0.6%硫代巴比妥酸，充分反應后將裝有反應液的試管沸水浴40min，然后在冰浴中迅速冷卻。然后在12000r/min下離心10min，取上清液用分光光度計（Unicam UV-330，USA）測定其在440、532及600nm的吸光度。

2.1.2 可溶性蛋白含量的測定

以50mM磷酸緩沖溶液（pH值7.8）為提取液（其中含0.1mM EDTA及2%PVP（w/v））。稱取0.2g葉片，用液氮研磨后，加入5mL提取液，進一步研磨成勻漿，經(jīng)過12000r/min離心20min取上清液，加入G-250反應后在595nm處比色，記錄光密度值，計算蛋白濃度，方法參照（Bradford et al.，1983）。

2.1.3 杭氧化酶活性測定

取0.2g葉片材料于5mL提取緩沖液（50mmNa₂HPO₄-NaH₂PO₄緩沖液，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）中研磨成漿。經(jīng)過10000r/min離心20min，取上清液進行酶活性測定。

2.4 過氧化物酶（POD）活性測定

取約含100μL的酶提取液加入3mL酶反應液中（50mM Na₂HPO₄-NaH₂PO₄緩沖溶液，pH值6.0，含3mM愈創(chuàng)木酚和2.5mM H₂O₂）中，充分混勻。于紫外一可見分光光度計上讀取470nm處吸光光度值在2min內(nèi)每2s中的變化（Lin et al.，2002）。根據(jù)摩爾消光系數(shù)39.4mM-1cm-1，計算酶活性。

2.2 統(tǒng)計分析

所有的數(shù)據(jù)分析都利用SPSS11.5統(tǒng)計分析軟件進行一元方差分析（one-way ANOVA），平均數(shù)間的多重比較采用Ducan's檢驗方法。

3 結(jié)果與分析

3.1 鎘脅迫對丙二醛（MDA）含量的影響

MDA是膜脂過氧化作用的最終產(chǎn)物，其含量是反映膜脂過氧化作用強弱和質(zhì)膜受破壞程度的重要標志。試驗顯示，在鎘脅迫下，處理組的小葉榕幼苗葉片MDA含量均高于對照組，說明鎘脅迫均造成了小葉榕幼苗葉片細胞膜脂過氧化，對細胞膜造成了損傷。在Cd2脅迫組鎘濃度為4mmol/L時小葉榕葉片MDA含量達到最大值，與對照組相比上升了132.97%，差異達到極顯著水平。

3.2 鎘脅迫對可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，通過可溶性蛋白含量的變化可以檢測植物的葉片功能和衰老程度。因此，可溶性蛋白質(zhì)含量是衡量植物是否發(fā)生重金屬脅迫的重要指標。

3.3 鎘脅迫對抗氧化酶活性的影響

（1）過氧化物酶（POD）。在試驗濃度范圍內(nèi)，鎘脅迫下，小葉榕幼苗葉片POD活性發(fā)生變化，且高于對照。說明在鎘重金屬脅迫下植物通過一系列的生理生化反應產(chǎn)生了有害的過氧化物，小葉榕幼苗通過提高POD的活性來響應這些重金屬的脅迫。與對照相比，在鎘脅迫條件下，小葉榕幼苗POD活性呈先迅速升高后迅速下降的趨勢。在鎘低濃度2mmol/L時，達到對照的9.86倍，活性增加，顯示了低濃度的鎘能使清除氧自由基能力增強，對小葉榕葉片POD活性有明顯的激活效應。

（2）超氧化歧化酶（SOD）。鎘脅迫下，小葉榕葉片SOD活性隨著鎘處理濃度的增加呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢，說明本試驗濃度范圍的鎘對小葉榕葉片SOD活性具有明顯的激活效應，在鎘處理下植物通過一系列的生理生化反應產(chǎn)生了有害的過氧化物，小葉榕幼苗通過提高SOD活性來應對Cd²⁺脅迫對自身的傷害。

（3）過氧化氫酶（CAT）。對于鎘處理，小葉榕幼苗葉片CAT活性則隨著處理濃度的增加而增加，Cd1和Cd2處理組與對照相比分別上升了64.64%和98.23%。

（4）抗壞血酸過氧化物酶（APX）。與對照組相比，在鎘脅迫下，隨著處理濃度的升高小葉榕幼苗葉片APX活性表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，說明小葉榕幼苗對鎘具有一定的抵御能力。

4 實驗存在的問題

把重金屬和小葉榕結(jié)合在一起研究的相關(guān)實驗少之又少，此次的研究，由于時間與技術(shù)問題，本次實驗還存在很多的不足之處。此次實驗梯度設置較少，且重金屬的梯度范圍較小，應適當增加梯度數(shù)量，并適當延長處理時間，這樣能減小誤差，從而更好地提高實驗的精度。同時，在澆灌溶液、采收、保存以及測定的過程中也應盡量進一步減小誤差值，采收后要及時測定，操作過程要認真謹慎，以便獲得更科學的對比數(shù)據(jù)，進行更深人的探討。

5 結(jié)論

鎘脅迫對小葉榕幼苗毒害作用很大，中低濃度的鎘脅迫可以使小葉榕葉片SOD、CAT和POD活性增加到最大值，而高濃度的鎘使APX活性增加到最大值。說明抗氧化酶系統(tǒng)處于動態(tài)平衡狀態(tài)，對小葉榕幼苗起到了重要的保護作用。

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