納米銀與鎘的復(fù)合毒性對擬南芥根系形態(tài)及葉片生理指標(biāo)的影響

張傳玲,江紅生,李長江,湯棋惠,王 悠,尹黎燕*

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納米銀與鎘的復(fù)合毒性對擬南芥根系形態(tài)及葉片生理指標(biāo)的影響

張傳玲1,江紅生2,李長江1,湯棋惠1,王 悠1,尹黎燕1*

(1.海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院,海南省熱帶生物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗室,海南 海口 570228；2.中國科學(xué)院武漢植物園,湖北 武漢 430074)

為研究納米銀(AgNPs)與鎘(Cd2+)對擬南芥的復(fù)合毒性,本文以不同濃度的PVP coated-AgNPs和Cd2+處理擬南芥幼苗一周后,測定了擬南芥幼苗主根長度,根毛數(shù)量,葉片中光合色素和可溶性蛋白含量及抗氧化系統(tǒng)相關(guān)酶活性.結(jié)果表明,高濃度(5mg/L)Cd2+能顯著抑制根長,提高可溶性蛋白含量及SOD(超氧化物歧化酶)和POD(過氧化物酶)的活性.在高濃度Cd2+(5mg/L)中加入AgNPs能顯著增強(qiáng)Cd2+對根長的抑制作用,而高濃度的Cd2+能緩解AgNPs對根毛的抑制作用;在低濃度Cd2+(0.1mg/L和1mg/L)中加入AgNPs能顯著增強(qiáng)Cd2+對色素含量抑制作用;在含有Cd2+的處理中,SOD和POD在1mg/L AgNPs下活性最高;以上結(jié)果說明Cd2+和AgNPs對擬南芥幼苗根系形態(tài)及葉片生理指標(biāo)都存在交互影響.

納米銀；鎘；復(fù)合毒性

納米銀(AgNPs)是指直徑在1~100nm之間的金屬銀單質(zhì)[1],由于其優(yōu)異的抗菌特性被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、食品、化妝品等領(lǐng)域[2],在生產(chǎn)、運(yùn)輸和應(yīng)用過程中都不可避免地會釋放到環(huán)境中[3],對整個生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響.AgNPs可以明顯抑制小球藻的光合作用[4],顯著降低紫萍組織中葉綠素含量[5],并且是由于光能的不均衡運(yùn)輸導(dǎo)致ROS的產(chǎn)生和積累,進(jìn)而使植物遭受氧化損傷[6].

重金屬作為傳統(tǒng)污染物具有顯著生態(tài)毒性和健康風(fēng)險,鎘污染尤為突出[7-8].在酸性土壤中,鎘可以在農(nóng)作物根系中大量富集,并轉(zhuǎn)運(yùn)到地上可食部分,嚴(yán)重影響了食品的質(zhì)量安全[9].研究表明鎘很容易被植物吸收從而影響植物根系生長[10]、光合作用[11]及抗氧化系統(tǒng)相關(guān)酶活性[12-14].

重金屬對生物體的毒性不僅與重金屬本身的濃度、環(huán)境pH值相關(guān),而且與環(huán)境中的重金屬離子如Pb2+[10]、非重金屬離子如Ca2+、Mg2+、Zn2+、Na+、K+等[15-16]及化學(xué)物質(zhì)如抗生素[17]和生物質(zhì)碳[18]的存在相關(guān).納米材料比表面積大且表面存在多種官能團(tuán),可以吸附重金屬離子從而降低重金屬的離子濃度[19-21].納米TiO2存降低Cu2+的吸收量[22],改性納米碳黑可以降低土壤中有效態(tài)Cu和Zn的含量[23].然而AgNPs作為一種潛在的新型污染物,是否與Cd2+產(chǎn)生協(xié)同作用對植物造成更強(qiáng)的毒害還鮮有研究.因此,本文以擬南芥為植物材料,對AgNPs和Cd2+的復(fù)合毒性進(jìn)行了研究,不僅可為未來納米材料與重金屬對植物的交互影響提供理論基礎(chǔ),也可為重金屬下AgNPs的生物安全性提供評價依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

擬南芥Col-0(哥倫比亞生態(tài)型)

1.2 AgNPs的制備及表征

PVP包被的AgNPs的合成參照Cheng等[24]的方法,通過多羥基化合物法進(jìn)行制備,具體合成納米銀的實(shí)驗步驟參照陳斌等[25].AgNPs的形態(tài)學(xué)信息通過TEM觀測(JEM2100),AgNPs總濃度通過ICP-OES(Optima 5300DV)測定,AgNPs原液經(jīng)過3kDa超濾管過濾后通過ICP-OES測定釋放的自由銀離子含量,XRD射線晶體衍射分析通過D/MX-IIIA X射線衍射儀測定,AgNPs的粒徑及Zeta電位使用Zeta電位及粒度分析儀(Zetasizer Nano-ZS)測定.

1.3 試驗設(shè)計

擬南芥種子先用0.9%的NaClO水溶液消毒16min,1000μL無菌水清洗4次,每次3min,然后用槍頭將種子點(diǎn)播于預(yù)先加有不同濃度處理液的1/2MS固體培養(yǎng)基上,處理板濃度分別為0,1, 10mg/L AgNPs;0.1,1,5mg/L Cd2+;0.1mg/L Cd2++ 1mg/L AgNPs,0.1mg/L Cd2++ 10mg/L AgNPs, 1mg/L Cd2++ 1mg/L AgNPs,1mg/L Cd2++ 10mg/ L AgNPs,5mg/L Cd2++ 1mg/L AgNPs,5mg/L Cd2++10mg/L AgNPs.總共12個處理,每個處理3個重復(fù).將處理板置于4℃冰箱中春化3d,移入光照培養(yǎng)箱 (Panasonic MLR-352H-PC) 垂直培養(yǎng),溫度為 (22±1)℃,光周期為16h光照:8h黑暗(光照強(qiáng)度為125μmolphoto/(m2×s)).生長一周后統(tǒng)計主根長度及根毛數(shù)量,測定葉片光合色素和可溶性蛋白含量及SOD,POD活性.

1.4 主根長度及根毛數(shù)量的統(tǒng)計

植物萌發(fā)一周后用相機(jī)(Nikon D7100)拍照,用ImageJ統(tǒng)計主根長度,然后將培養(yǎng)皿直接放置于體式顯微鏡(LEICA M205FA)下,觀察距離根尖部位0~2mm的根毛生長情況并拍照,每個處理3個重復(fù),每個重復(fù)10~15株苗.

1.6 光合色素含量的測定

稱取萌發(fā)一周后的擬南芥葉片約0.03g放置于5mL離心管中;加入3mL 95%的乙醇溶液,4 ℃暗處理24~48h,待葉片無色后利用紫外可見分光光度計(T6新世紀(jì))測定470, 665和649nm處吸光值,并參照式(1~3)計算葉綠素a(Chl a)、葉綠素b(Chl b)、類胡蘿卜素(Car)的含量.

Chl a(mg/g)=(13.95×OD665-6.88×OD649)×

/1000/(1)

Chl b(mg/g)=(24.96×OD649-7.32×OD665)×

/1000/(2)

Car=(1000×OD470-2.05×Chl a-114.8×Chl b)/

245 ×(/1000/) (3)

式中:為提取液體積, mL;為鮮重, g.

1.7 抗氧化系統(tǒng)相關(guān)酶及可溶性蛋白含量的測定

稱取萌發(fā)一周后的擬南芥新鮮葉片約0.1g,放入研缽中,加入1.5mL PBS(0.05M PH = 7.8)緩沖液充分研磨后轉(zhuǎn)移至1.5mL EP管中,4℃, 10000g離心20min,提取酶液約1400mL分裝到200mL的八連管中,保存在超低溫冰箱.SOD, POD及可溶性蛋白含量的測定的方法參照陳斌等[25].

1.8 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均已均值±標(biāo)準(zhǔn)差形式呈現(xiàn),各處理間的差異水平用SPSS 13.0進(jìn)行單因素方差分析,多重比較采用Duncan檢測,< 0.05時表明差異顯著.

2 結(jié)果與分析

2.1 納米銀的表征

圖1 AgNPs TEM電鏡照片和XRD衍射圖譜

Fig.1 TEM image and XRD diffraction pattern of AgNPs

TEM電鏡觀察納米銀顆粒均一,均為球體(圖1A).通過ICP-OES測定,所合成的AgNPs總濃度為7127mg/L,釋放出來的Ag+含量為納米銀質(zhì)量的4%.使用Zeta電位及粒度分析儀測定AgNPs粒徑為(31.29±5.92) nm,Zeta電位為-23.3mV.XRD晶體衍射分析AgNPs衍射模型符合金屬銀參考標(biāo)準(zhǔn)(圖1B).

2.2 鎘與納米銀處理對主根長度及根毛數(shù)量的影響

低濃度的Cd2+(0.1mg/L和1mg/L)對擬南芥根長沒有顯著影響,而高濃度的Cd2+(5mg/L)顯著抑制根長(圖2).不同濃度Cd2+處理下加入AgNPs對根長的影響表現(xiàn)出不同的規(guī)律.在低Cd2+濃度(0.1mg/L和1mg/L)下,隨著AgNPs濃度的增加,根長逐漸增長,并達(dá)到顯著水平;而在高Cd2+濃度(5mg/L)下,AgNPs增強(qiáng)了Cd2+對主根長度的抑制作用并且也達(dá)到顯著水平.對所有處理比較發(fā)現(xiàn)(表2),在AgNPs濃度為10mg/L時,擬南芥的主根最長,顯著高于其他處理,而在5mg/L Cd2+濃度下,加入1mg/L或10mg/L AgNPs后,主根最短,對根長抑制作用也最強(qiáng).

不同濃度的Cd2+處理對根毛的生長沒有明顯影響(表1).單一AgNPs處理顯著抑制了根毛數(shù)量(表1)與根毛的長度(圖2),在含Cd2+的處理中加入AgNPs后,也表現(xiàn)出根毛短小或不生長.但是高濃度Cd2+(5mg/L)處理中加入AgNPs后,根毛數(shù)量分別為2.4和2.7,較單一AgNPs處理下根毛數(shù)0.2和0.5多.

圖2 Cd2+與AgNPs處理一周后擬南芥主根長度

不同小寫字母表示一定Cd2+濃度下不同濃度的AgNPs處理間差異顯著(< 0.05),不同大寫字母表示不同濃度Cd2+處理間差異顯著(< 0.05)

圖3 體式顯微鏡下Cd2+與AgNPs處理一周后擬南芥根毛圖片

表1 Cd2+與AgNPs處理一周后擬南芥根毛數(shù)量

注:不同小寫字母表示一定Cd2+濃度下不同濃度的AgNPs處理間差異顯著(<0.05),不同大寫字母表示不同濃度Cd2+處理間差異顯著(<0.05).

2.3 鎘與納米銀處理對光合色素的影響

不同濃度的Cd2+處理下光合色素含量沒有發(fā)生明顯變化(圖4,5,6);但在低Cd2+濃度(0.1mg/L和1mg/L)下,隨著AgNPs濃度的增加,色素含量顯著降低,表明AgNPs和Cd2+具有協(xié)同作用,加劇了Cd2+對光合系統(tǒng)的影響;而在高Cd2+濃度(5mg/L)下,隨著AgNPs濃度的增加,色素含量比單獨(dú)施用Cd2+或AgNPs處理時含量更高但未達(dá)差異顯著,說明高濃度Cd2+處理有可能抑制AgNPs對色素含量的影響.以上結(jié)果也表明Cd2+與AgNPs對色素含量存在交互影響且達(dá)到極顯著水平(<0.01)(表2).

圖4 Cd2+與AgNPs處理一周后葉綠素a含量

不同小寫字母表示一定Cd2+濃度下不同濃度的AgNPs處理間差異顯著(< 0.05),不同大寫字母表示不同濃度Cd2+處理間差異顯著(< 0.05)

圖5 Cd2+與AgNPs處理一周后葉綠素b含量

不同小寫字母表示一定Cd2+濃度下不同濃度的AgNPs處理間差異顯著(< 0.05),不同大寫字母表示不同濃度Cd2+處理間差異顯著(< 0.05)

圖6 Cd2+與AgNPs處理一周后類胡蘿卜素含量

不同小寫字母表示一定Cd2+濃度下不同濃度的AgNPs處理間差異顯著(< 0.05),不同大寫字母表示不同濃度Cd2+處理間差異顯著(< 0.05)

2.4 鎘與納米銀處理對抗氧化系統(tǒng)的影響

圖7 Cd2+與AgNPs處理一周后SOD活性

不同小寫字母表示一定Cd2+濃度下不同濃度的AgNPs處理間差異顯著(< 0.05),不同大寫字母表示不同濃度Cd2+處理間差異顯著(< 0.05)

Cd2+和AgNPs處理對擬南芥幼苗抗氧化系統(tǒng)相關(guān)酶活性及可溶性蛋白含量都有明顯影響.由圖7可以看出,1mg/L 和5mg/L Cd2+顯著增強(qiáng)SOD活性.在無Cd2+處理中,SOD活性隨AgNPs濃度的增加逐漸減低,但在含Cd2+處理中,1mg/L AgNPs能增強(qiáng)SOD活性,10mg/L AgNPs不能引起SOD活性的升高.POD活性的變化表現(xiàn)出和SOD相同的趨勢,高濃度Cd2+處理(5mg/L)顯著增強(qiáng)POD活性(圖8),同樣在所有Cd2+處理下,1mg/L AgNPs能顯著增強(qiáng)POD活性,10mg/L AgNPs降低POD活性且和對照無明顯差異.這表明在Cd2+處理中加入AgNPs改變了Cd2+對SOD,POD活性的影響,且達(dá)到極顯著水平(<0.01)(表2).對所有處理進(jìn)行比較也發(fā)現(xiàn),高濃度Cd2+處理(5mg/L)加入1mg/L AgNPs后,SOD和POD活性顯著高于其他處理.

圖8 Cd2+與AgNPs處理一周后POD活性

不同小寫字母表示一定Cd2+濃度下不同濃度的AgNPs處理間差異顯著(< 0.05),不同大寫字母表示不同濃度Cd2+處理間差異顯著(< 0.05)

圖9 Cd2+與AgNPs處理一周后可溶性蛋白含量

不同小寫字母表示一定Cd2+濃度下不同濃度的AgNPs處理間差異顯著(< 0.05),不同大寫字母表示不同濃度Cd2+處理間差異顯著(< 0.05)

由圖9可以看出,低濃度的Cd2+(0.1mg/L和1mg/L)對可溶性蛋白含量沒有顯著影響,高濃度Cd2+處理(5mg/L)顯著提高了可溶性蛋白含量.在含有Cd2+的培養(yǎng)基中加入AgNPs,與單獨(dú)用Cd2+或AgNPs處理相比,可溶性蛋白含量更高,并且隨著AgNPs濃度的升高,可溶性蛋白含量增加程度也更高.對所有處理比較也發(fā)現(xiàn),高濃度Cd2+處理(5mg/L)加入10mg/L AgNPs后,可溶性蛋白含量是所有處理中最高的,表明Cd2+和AgNPs對可溶性蛋白含量的影響存在協(xié)同作用,且達(dá)到極顯著水平(<0.01)(表2).

表2 Cd2+與AgNPs處理對擬南芥主根長度、根毛數(shù)量、光合色素和可溶性蛋白質(zhì)含量、SOD活性、POD活性影響的差異性比較

注:同一列中不同的字母表示所有處理間差異水平達(dá)0.05;顯著性檢驗(值):用“*”表示差異顯著0.05,“**”表示差異極顯著0.01,ns表示差異不顯著.

3 討論

根系在植物生長發(fā)育和物質(zhì)與能量代謝中具有重要作用,根系可以直接接觸土壤或其他生長介質(zhì),吸收營養(yǎng)并感知逆境信號,根的生長發(fā)育受到抑制則會影響植物的生理生化活動,所以當(dāng)受到外界脅迫后,植物可以通過自身的調(diào)節(jié)系統(tǒng),使之在生理和形態(tài)上發(fā)生適應(yīng)性反應(yīng),以增強(qiáng)在脅迫條件下的生存機(jī)會[26].先前的研究表明,鹽脅迫、干旱脅迫及鋁脅迫都能不同程度的誘導(dǎo)主根的伸長或縮短[27-29].Mukherji等[30]的研究表明Cd2+會影響植物根細(xì)胞分裂,抑制根系生長.呂篤康等[31]發(fā)現(xiàn)Cd2+和Cu2+復(fù)合作用顯著增強(qiáng)了Cd2+對小麥幼苗的苗長及根長的抑制作用.本研究中,高濃度Cd2+(5mg/L) 顯著抑制根長,并且高Cd2+濃度下,AgNPs顯著增強(qiáng)了Cd2+對根長的抑制作用,這與前人的研究結(jié)果是一致的.同時作者還發(fā)現(xiàn),在低Cd2+濃度(0.1和1mg/L)下,隨著AgNPs濃度的增加,主根長度逐漸增長并達(dá)到顯著水平,表明兩者對根長的影響存在交互作用且低濃度和高濃度的Cd2+下AgNPs對根長的影響存在差異.

本研究發(fā)現(xiàn),1和10mg/L的AgNPs均顯著抑制根毛生長,表現(xiàn)出根毛基本不生長的狀態(tài),說明根毛生長對AgNPs處理非常的敏感,何九軍等[32]實(shí)驗發(fā)現(xiàn)Zn2+可嚴(yán)重危害蘿卜根系,50mg/mL Zn2+出現(xiàn)根毛脫落,根尖開始萎縮的現(xiàn)象; 100mg/ml時,已無根毛生長,且根尖萎縮發(fā)黑.鹽脅迫[28]和干旱脅迫[33]也可導(dǎo)致根毛數(shù)量的減少.根毛生長受到影響,不僅會干擾植物對外界營養(yǎng)物質(zhì)及離子的吸收[34],而且會對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生威脅[35].李隼等[36]也發(fā)現(xiàn)Cd2+通過干擾水稻根毛細(xì)胞對鉀離子的吸收,造成水稻鎘毒害.但是單一AgNPs處理下根毛數(shù)量為0.2和0.5,高濃度Cd2+(5mg/L)處理中加入AgNPs后,根毛數(shù)量較單一AgNPs處理多,可能的原因是高濃度的Cd2+能一定程度上緩解AgNPs對根毛的抑制作用,馬旭鳳等[33]研究結(jié)果表明干旱抑制了植株生長,隨著水分虧缺程度的加重,側(cè)根根毛長度、根毛密度、根毛總長度在中度水分虧缺條件下達(dá)到最大,表明Cd2+一定程度上可以促進(jìn)根毛生長吸收水分;仇碩等[37]發(fā)現(xiàn)10mg/L Cd2+促進(jìn)黃菖蒲幼苗根毛生長,表明植物可以通過根毛數(shù)量的增加來吸收更多的營養(yǎng)物質(zhì)緩解毒性.

研究表明,Cd2+嚴(yán)重影響植物的光合系統(tǒng),顯著降低葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳和蒸騰速率等[38-41].而本研究中,Cd2+對擬南芥光合色素含量的影響沒有達(dá)到顯著水平,但在低Cd2+濃度(0.1mg/L和1mg/L)下,隨著AgNPs濃度的增加,色素含量顯著降低,表明AgNPs和Cd2+具有協(xié)同作用顯著增強(qiáng)Cd2+對光合系統(tǒng)的影響,徐勤松等[42]也發(fā)現(xiàn)Zn2+可以加劇Cd2+對葉綠素的破壞作用.葉綠素含量的多少直接決定了光合能力的強(qiáng)弱[43],類胡蘿卜素具有清除養(yǎng)護(hù)脅迫的能力并且可以參與能量耗散[44-45],色素含量的降低表明植物光合系統(tǒng)受到嚴(yán)重?fù)p傷[6].但在高Cd2+濃度(5mg/L)下加入AgNPs,與單一Cd2+或AgNPs處理相比,色素含量反而更高但未達(dá)差異顯著,表明不同濃度Cd2+處理下, AgNPs對光合色素含量的影響也存在差異,色素含量升高的原因可能是高濃度的Cd2+與AgNPs進(jìn)一步增強(qiáng)了對植物光合系統(tǒng)的損傷,植物自身通過光合色素含量的增加吸收更多的光能從而緩解外界脅迫對植物光合系統(tǒng)的傷害,何任紅等[46]研究發(fā)現(xiàn)添加Cd2+和毒死蜱后白菜葉綠素a、葉綠素b、葉綠素(a + b)含量總體都呈上升趨勢,可能的原因是在重金屬和農(nóng)藥的脅迫下,白菜葉綠素增加是作為抵御環(huán)境脅迫的一種有效保護(hù)機(jī)制[47],植物靠自身葉綠素的增加來保持機(jī)體的正常代謝.

本研究中,高濃度(5mg/L)的Cd2+可以顯著增強(qiáng)SOD、POD活性,先前的研究表明,Cd2+可以明顯誘導(dǎo)銅綠微囊藻和斜生柵藻氧自由基含量及SOD、POD活性升高[48],這與我們的實(shí)驗結(jié)果是一致的.SOD和POD是關(guān)鍵的抗氧化物酶,用于清除氧自由基緩解氧化脅迫.在含有Cd2+處理下中,1mg/L AgNPs可以進(jìn)一步增強(qiáng)SOD和POD活性,可能的原因是當(dāng)植物受到外界脅迫后會引起ROS的積累,并主要通過SOD和POD清除ROS,且植物開始啟動抗逆機(jī)制分泌更多的抗氧化相關(guān)酶來清除氧自由基,所以SOD及POD活性顯著升高,朱雪梅等[49]研究發(fā)現(xiàn)Cd2+濃度一定時,Zn2+可以增強(qiáng)水稻分蘗期根系SOD和POD活性.而10mg/L AgNPs的加入后沒有引起SOD和POD活性的升高,這和宇克莉等[50]用Cd2+處理玉米葉片兩周后發(fā)現(xiàn)隨Cd2+濃度升高,SOD、POD和CAT活性也出現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象是一致的.實(shí)驗室早期的研究結(jié)果也表明,高濃度的AgNPs也會造成SOD,POD及CAT活性的降低[25],可能的原因是高濃度的AgNPs和Cd2+具有協(xié)同作用,造成的氧化損傷超出了植物可以承受的范圍,從而表現(xiàn)出SOD和POD活性的降低.

葛偉等[51]對速生楊107和速生楊118進(jìn)行不同濃度Cd2+處理發(fā)現(xiàn)根和葉片中可溶性蛋白含量隨著Cd2+濃度的增加而增加,這與我們現(xiàn)在的研究結(jié)果是一致的.本實(shí)驗中,5mg/L Cd2+處理后,可溶性蛋白含量顯著增加,表明植物遭受外界脅迫時可以分泌相應(yīng)的蛋白質(zhì)和重金屬之間發(fā)生相互作用來緩解植物毒害.先前的研究表明,類似金屬硫蛋白(MT-like)[52],植物螯合素(PC)[53-55]和金屬硫蛋白(MT)[56-57]等鎘的天然配體,可以對鎘進(jìn)行螯合從而緩解鎘對植物的毒害作用.在Cd2+處理中加入AgNPs后,可溶性蛋白的含量進(jìn)一步升高,表明AgNPs與Cd2+具有協(xié)同作用增強(qiáng)植物毒害,從而需要分泌更多的蛋白質(zhì)來緩解毒性.納米顆粒一旦進(jìn)入生物體液環(huán)境,它巨大的比表面比特性會使它吸附大量的蛋白質(zhì)[58].大量蛋白吸附在納米顆粒表面形成蛋白暈(Corona)[59-61],在溶液中球形納米銀與牛血清蛋白(BSA)可以自發(fā)結(jié)合發(fā)生反應(yīng)并形成復(fù)合物[62],引起B(yǎng)SA的熒光猝滅[63],Matsumura等[64]發(fā)現(xiàn),用納米銀處理過的細(xì)菌可與巰基結(jié)合影響含巰基酶的活性,如呼吸酶,進(jìn)而抑制呼吸酶活性,表明AgNPs可能影響蛋白的活性從而影響對植物產(chǎn)生毒性.

4 結(jié)論

4.1 Cd2+處理對根毛數(shù)量和光合色素含量沒有顯著影響,但高濃度(5mg/L)的Cd2+可以顯著抑制根長,提高SOD和POD活性,增加可溶性蛋白含量.

4.2 低Cd2+濃度(0.1和1mg/L)下加入AgNPs,可進(jìn)一步促進(jìn)主根伸長,提高可溶性蛋白含量,但顯著增強(qiáng)了Cd2+對根毛生長,色素含量的抑制作用.高Cd2+(5mg/L)濃度下加入AgNPs顯著增強(qiáng)Cd2+對根長的抑制作用,提高光合色素和可溶性蛋白含量且高濃度Cd2+能一定程度上緩解AgNPs對根毛的抑制作用.在所有含Cd2+處理中,1mg/L AgNPs顯著增強(qiáng)了SOD和POD活性.表明Cd2+與AgNPs作為兩種不同的重金屬對擬南芥根系形態(tài)和葉片生理指標(biāo)存在交互影響.

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致謝：感謝中國科學(xué)院水生生物研究所方濤老師課題組梁磊承擔(dān)了AgNPs的全部表征工作.

Effects of AgNPs and cadmium on root morphology and leaves physiological indexes of.

ZHANG Chuan-ling1, JIANG Hong-sheng2, LI Chang-jiang1, TANG Qi-hui1, WANG You1, YIN Li-yan1*

(1.Hainan Key Laboratory for Sustainable Utilization of Tropical Bioresources, Institute of Tropical Agriculture and Forestry, Hainan University, Haikou 570228, China；2.Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430074, China)., 2018,38(5)：1951~1960

To investigate the combined toxictiy of AgNPs and Cd2+onseedlings, the root length, the number of root hairs, the content of photosynthetic pigment and protein, superoxide dismutade (SOD) and peroxidase (POD) activity were measured after one week exposure to different concentrations of PVP coated-AgNPs and Cd2+. Results showed that high concentration (5mg/L) of Cd2+could significantly inhibit root elongation and increase the protein content and SOD, POD activity. After adding AgNPs in high concentration (5mg/L) ofCd2+treatment, the inhibition effect of Cd2+onroot length was significantly increased while the inhibition effect of AgNPs onroot hairs was decreased. After adding AgNPs in low concentration (0.1and 1mg/L) ofCd2+treatment, the inhibition effect of Cd2+onphotosynthetic pigment content were significantly increased. In Cd2+treatment, SOD, POD activity reached the highest when the seedlings were exposured to 1mg/L AgNPs. Above results showed that Cd2+and AgNPs had interaction effects on root morphology and leaves physiological indexes of.

silver nanoparticle；cadmium；combined toxicity

X173

A

1000-6923(2018)05-1951-10

2017-09-28

國家自然科學(xué)基金資助項目(31460089,31170481);海南大學(xué)科研啟動基金資助項目(kyqd(zr)1707)

張傳玲(1992-),女,河南信陽人,海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院碩士研究生,主要研究方向為納米銀(AgNPs)影響擬南芥生長的毒性機(jī)制.發(fā)表論文1篇.

* 責(zé)任作者, 研究員, lyyin@163.com