黃菖蒲對(duì)阿特拉津脅迫的生理響應(yīng)

夏凡，李翠，陳傳勝，王慶海,*

1. 北京市農(nóng)林科學(xué)院北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心，北京 100097 2. 中南林業(yè)科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410004

阿特拉津是一種內(nèi)吸傳導(dǎo)型除草劑，常用于一年生禾本科雜草和闊葉雜草的防除。阿特拉津殘留期及應(yīng)用歷史長(zhǎng)和使用范圍廣，導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題日益突出[1]。我國(guó)長(zhǎng)江流域、黃河流域和松花江流域等重點(diǎn)流域地表水中阿特拉津的檢出率為100%[2]，曾為北京重要飲用水水源地的官?gòu)d水庫(kù)，水體阿特拉津的檢出量為206 ng·L-1，含量明顯高于其他有機(jī)氯農(nóng)藥[3]。即使在阿特拉津已禁用的德國(guó)，降雨、飲用水、地表水和地下水中仍能檢出[4]。阿特拉津通過(guò)阻止光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)的電子傳遞，抑制植物的光合作用[5]。因此，水體阿特拉津污染會(huì)對(duì)水生植物造成脅迫，甚至可能導(dǎo)致敏感植物種類消亡。地表水除草劑污染被認(rèn)為是繼富營(yíng)養(yǎng)化之后，又一個(gè)致使植物種群下降的重要因素[6]。關(guān)于除草劑對(duì)植物生長(zhǎng)和生理特性的影響已有大量研究報(bào)道。研究表明，阿特拉津?qū)Τ了参镙喜?Potamogetoncrispus)和穗花狐尾藻(Myriophyllumspicatum)的生長(zhǎng)具有顯著抑制作用[7]；阿特拉津顯著增加植物葉片中的活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)含量，導(dǎo)致植物氧化損傷[8]；水蔥(Scirpustabernaemontani)在阿特拉津脅迫下，過(guò)氧化物酶(POD)活性升高以清除ROS，減輕膜脂過(guò)氧化程度；但隨著脅迫強(qiáng)度增加，POD不斷消耗最終導(dǎo)致其活性下降[9]；即使對(duì)阿特拉津具有一定耐受性的黃菖蒲(Irispseudacorus)，長(zhǎng)時(shí)間脅迫也會(huì)使其光合效率顯著下降[10]。長(zhǎng)期暴露于阿特拉津的大葉藻(Zosteramarina)，即使?jié)舛容^低(10 μg·L-1)，仍會(huì)導(dǎo)致其能量供應(yīng)減少，碳氮代謝改變[11]。

水生植物暴露于阿特拉津，會(huì)調(diào)控一系列生理生化過(guò)程應(yīng)對(duì)脅迫，其中，防御酶和光合系統(tǒng)的響應(yīng)尤為重要。植物在逆境條件下光合電子傳遞過(guò)程中光能轉(zhuǎn)化和利用與ROS代謝之間有著密切聯(lián)系[12]。雖然，目前關(guān)于除草劑對(duì)植物生理特性的影響已大量研究報(bào)道，但較少涉及阿特拉津脅迫下不同防御酶間的協(xié)調(diào)作用，以及植物光合效率與防御酶活性間的關(guān)系。黃菖蒲是多年生挺水植物，在水體污染物去除和生態(tài)景觀建設(shè)中經(jīng)常用到，且對(duì)阿特拉津有較強(qiáng)的耐受性[13]。本試驗(yàn)以黃菖蒲為材料，研究抑菌和無(wú)抑菌條件下阿特拉津脅迫對(duì)植物光合特性和防御酶活性的影響，分析光合特性與防御酶活性間的相關(guān)性，以期闡明植物防御酶在應(yīng)對(duì)脅迫過(guò)程中的調(diào)控作用，為揭示挺水植物對(duì)阿特拉津的耐受機(jī)理提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 試驗(yàn)材料

供試植物黃菖蒲為北京市農(nóng)林科學(xué)院溫室育苗盤培養(yǎng)。挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗(單株平均鮮重(4.5±0.8) g)，進(jìn)行水培試驗(yàn)前清洗植物根部泥土，添加1 L 10% Hoagland營(yíng)養(yǎng)液緩苗1周。將植物移入培養(yǎng)桶(直徑30 cm，高26 cm)中，每個(gè)桶中放置3株植物，并添加1 L 10% Hoagland營(yíng)養(yǎng)液。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置阿特拉津濃度和抑菌2個(gè)因素。有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，阿特拉津在環(huán)境中的最大檢出量為100～200 μg·L-1[14]，為保證本試驗(yàn)各濃度阿特拉津?qū)S菖蒲保持較高的逆境脅迫，以便快速得到阿特拉津?qū)χ参锷矶拘缘南嚓P(guān)數(shù)據(jù)，按倍數(shù)設(shè)置相關(guān)濃度梯度，依次為0.1、0.5、1、2、4和8 mg·L-1，空白對(duì)照組不添加阿特拉津。微生物，特別是細(xì)菌，可以通過(guò)降解阿特拉津、改善植物根際環(huán)境提高植物在逆境條件下的抵御能力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)[15-16]。為分析細(xì)菌對(duì)植物應(yīng)對(duì)阿特拉津脅迫的影響，添加氨芐青霉素(10 mg·L-1)作為抑菌處理，該濃度的氨芐青霉素可有效抑制細(xì)菌生長(zhǎng)，但對(duì)植物生長(zhǎng)無(wú)明顯影響[17]；不添加氨芐青霉素作為無(wú)抑菌處理。共14個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3株幼苗。所有處理均置于日光溫室培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度21～35 ℃，光強(qiáng)約為自然光強(qiáng)的60%，培養(yǎng)21 d后取樣。

1.3 生理指標(biāo)的測(cè)定

脅迫處理21 d后，原位測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。用便攜式光合測(cè)定分析儀(LI-6400，Li-COR公司，美國(guó))測(cè)定黃菖蒲由外向里第2葉的熒光參數(shù)，測(cè)定前先將葉片暗適應(yīng)20 min，照射檢測(cè)光后測(cè)得初始熒光(Fo)，照射飽和激發(fā)光后測(cè)得最大光能轉(zhuǎn)化效率(Fv/Fm)、光化學(xué)淬滅系數(shù)(qP)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)(qN)和電子傳遞速率(ETR)，每個(gè)處理測(cè)定9個(gè)點(diǎn)。再將植物從營(yíng)養(yǎng)液中取出，洗凈擦干，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定生理指標(biāo)。葉片葉綠素含量的測(cè)定采用丙酮浸泡過(guò)夜法[18]。防御酶選擇植物在應(yīng)對(duì)阿特拉津脅迫過(guò)程具有重要作用的超氧化物歧化酶(SOD)、POD和多酚氧化酶(PPO)[19-20]，SOD采用氮藍(lán)四唑法，POD采用愈創(chuàng)木酚比色法，PPO用鄰苯二酚法，MDA含量采用硫代巴比妥酸法[21]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用軟件SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，通過(guò)多因素方差分析比較各項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)差異顯著性，顯著性水平設(shè)置為P<0.05、P<0.01；采用Origin 8.5作圖。

2 結(jié)果與分析(Results and analysis)

2.1 阿特拉津脅迫對(duì)黃菖蒲葉綠素含量的影響

隨著阿特拉津脅迫濃度的增加，植物葉綠素含量(圖1(a))和葉綠素a/b值(圖1(b))均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，葉綠素含量的降幅大于葉綠素a/b值下降幅度。抑菌條件下，當(dāng)脅迫濃度≥2 mg·L-1時(shí)，葉綠素含量顯著下降，降幅超過(guò)30%，8 mg·L-1處理組降幅達(dá)到68%。與此同時(shí)，黃菖蒲表現(xiàn)出長(zhǎng)勢(shì)低矮、葉片枯黃等癥狀。無(wú)抑菌條件下，僅8 mg·L-1處理組葉綠素含量顯著下降，各濃度處理組葉綠素a/b值與對(duì)照組均無(wú)顯著差異；而抑菌條件下，最高劑量處理組(8 mg·L-1)顯著降低，降幅為37%。

圖1 阿特拉津脅迫對(duì)黃菖蒲葉綠素含量(a)及葉綠素a/b值(b)的影響注：不同大寫字母表示不抑菌條件下各濃度之間差異顯著，不同小寫字母表示抑菌條件下各濃度之間差異顯著(P<0.05)；*和**分別表示同一濃度抑菌和無(wú)抑菌之間差異顯著水平在P<0.05和P<0.01；下同。Fig. 1 Effects of atrazine on chlorophyll content (a) and chlorophyll a/b (b) in Iris pseudacorusNote:Different uppercase and lowercase letters indicate significant differences among treatments with different concentrations under nature and sterile conditions (P<0.05), respectively; * and ** indicate significant differences between nature and sterile conditions at the same treatment concentration at 0.05 and 0.01 levels, respectively; the same below.

2.2 阿特拉津脅迫對(duì)黃菖蒲葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

不同濃度阿特拉津脅迫下黃菖蒲Fo變化如圖2(a)所示。無(wú)抑菌條件下，低濃度處理組(≤4 mg·L-1)與對(duì)照組無(wú)顯著性差異，當(dāng)脅迫濃度達(dá)到8 mg·L-1時(shí)顯著降低，降幅為17%。抑菌條件下，F(xiàn)o隨脅迫濃度的升高呈現(xiàn)先降后升趨勢(shì)，2 mg·L-1處理組Fo最低，4 mg·L-1和8 mg·L-1處理組又上升。

隨著阿特拉津脅迫濃度增大，黃菖蒲的Fv/Fm呈漸降趨勢(shì)(圖2(b))，表現(xiàn)出明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系。無(wú)抑菌條件下，除最大濃度8 mg·L-1處理組顯著降低，其余均與對(duì)照組相比無(wú)顯著性差異。抑菌條件下，0.1 mg·L-1處理組Fv/Fm無(wú)顯著影響；但當(dāng)濃度≥0.5 mg·L-1時(shí)，F(xiàn)v/Fm呈現(xiàn)顯著下降。

無(wú)抑菌條件下各濃度處理組qP差異不顯著(圖2(c))。抑菌條件下0.1 mg·L-1和0.5 mg·L-1處理組較對(duì)照組略上升，但差異不顯著；4 mg·L-1和8 mg·L-1處理組qP較對(duì)照組分別下降了34%和57%，呈顯著性差異。這表明，抑菌和高濃度共同作用對(duì)qP影響顯著。

圖2 阿特拉津脅迫對(duì)黃菖蒲葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響注：Fo、Fv/Fm、qP、qN和ETR分別表示初始熒光、最大光能轉(zhuǎn)化效率、光化學(xué)淬滅系數(shù)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)和電子傳遞速率。Fig. 2 Effects of atrazine on chlorophyll fluorescence parameters of Iris pseudacorusNote: Fo stands for minimal fluorescence; Fv/Fm stands for maximal quantum yield of PSⅡ; qP stands for photochemical quenching; qN stands for non-photochemical quenching; ETR stands for photosynthetic electron transport rate.

阿特拉津?qū)S菖蒲qN的影響如圖2(d)所示。無(wú)抑菌條件下qN隨阿特拉津濃度的增加而升高，0.1～1 mg·L-1處理組與對(duì)照組相比無(wú)顯著性差異，2～8 mg·L-1處理組較對(duì)照組顯著增加。抑菌條件下隨著阿特拉津濃度的升高，qN呈現(xiàn)先升后降趨勢(shì)，在2 mg·L-1處理組達(dá)到最大值，而4～8 mg·L-1處理組又降低，表明此時(shí)植物PSⅡ反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)可能已經(jīng)受到了破壞。

阿特拉津?qū)S菖蒲ETR的影響如圖2(e)所示。無(wú)抑菌條件下，0.1～2 mg·L-1處理組黃菖蒲ETR所受影響不明顯，ETR保持在74～94之間；阿特拉津濃度增加至4 mg·L-1，ETR呈現(xiàn)顯著降低，4 mg·L-1和8 mg·L-1處理組降幅分別達(dá)17%和25%，說(shuō)明高濃度阿特拉津?qū)S菖蒲存在一定的抑制作用。抑菌條件下隨著阿特拉津濃度的升高，ETR急劇下降。除0.1 mg·L-1處理組與對(duì)照組無(wú)顯著差異外，其余各濃度處理組與對(duì)照組均差異顯著。

2.3 阿特拉津脅迫對(duì)黃菖蒲葉片MDA含量的影響

隨著阿特拉津濃度的升高，葉片MDA含量表現(xiàn)出明顯的先升再降趨勢(shì)(圖3(a))。無(wú)抑菌條件下，脅迫濃度≥0.5 mg·L-1時(shí)顯著增加，在4 mg·L-1處理組達(dá)到最大值，8 mg·L-1處理組略微下降。抑菌條件下各脅迫濃度均顯著增加，在2 mg·L-1處理組達(dá)到最大值，4 mg·L-1和8 mg·L-1處理組又降低。

圖3 阿特拉津脅迫對(duì)黃菖蒲丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶活性的影響注：SOD表示超氧化物歧化酶，POD表示過(guò)氧化物酶，PPO表示多酚氧化酶。Fig. 3 Effects of atrazine on malondialdehyde (MDA) content and antioxidant enzyme activities of Iris pseudacorusNote: SOD stands for superoxide dismutase; POD stands for peroxidase; PPO stands for polyphenol oxidase.

2.4 阿特拉津脅迫對(duì)黃菖蒲抗氧化酶活性的影響

無(wú)抑菌條件下，黃菖蒲葉片SOD活性隨著阿特拉津濃度的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，8 mg·L-1處理組與對(duì)照組相比差異顯著，其余濃度處理組無(wú)顯著差異(圖3(b))。抑菌條件下SOD活性呈現(xiàn)先升后降趨勢(shì)，4 mg·L-1處理組SOD活性達(dá)最大，是對(duì)照組的1.6倍；8 mg·L-1處理組SOD活性略降，但仍與4 mg·L-1處理組處于同一水平。

阿特拉津脅迫下，黃菖蒲葉片POD活性顯著增加，隨阿特拉津濃度的增加呈現(xiàn)先升后降趨勢(shì)(圖3(c))。無(wú)抑菌條件下，0.1 mg·L-1處理組與對(duì)照組無(wú)顯著差異，4 mg·L-1處理組達(dá)到最大，是對(duì)照組的3.84倍；當(dāng)阿特拉津濃度為8 mg·L-1時(shí)下降，但仍顯著高于對(duì)照組。抑菌條件下，POD活性在阿特拉津濃度為0.5 mg·L-1時(shí)達(dá)到峰值，是對(duì)照組的2.62倍；隨著脅迫濃度進(jìn)一步增加急劇下降，4 mg·L-1和8 mg·L-1處理組與對(duì)照組相比無(wú)顯著差異，抑菌處理?xiàng)l件下POD活性在脅迫濃度達(dá)到4 mg·L-1時(shí)已被抑制。

植物葉片PPO活性變化與POD類似，隨阿特拉津的濃度的增加先升后降(圖3(d))。無(wú)抑菌條件下，當(dāng)濃度達(dá)到1 mg·L-1時(shí)，PPO活性與對(duì)照組開始呈現(xiàn)顯著性差異，濃度為4 mg·L-1時(shí)最大，8 mg·L-1時(shí)下降，但仍顯著高于對(duì)照組。抑菌條件下阿特拉津濃度為0.1 mg·L-1時(shí)，PPO活性已顯著高于對(duì)照組；當(dāng)濃度為2 mg·L-1時(shí)達(dá)到峰值，是對(duì)照組的2.03倍，其后PPO活性下降；當(dāng)濃度為8 mg·L-1時(shí)，PPO活性雖高于對(duì)照組，但二者差異不顯著。

2.5 相關(guān)性分析

為了進(jìn)一步研究抑菌和無(wú)抑菌條件下各因素之間的關(guān)系，進(jìn)行相關(guān)性分析。由表1可知，無(wú)抑菌條件下，MDA含量與葉綠素a/b值、Fv/Fm和ETR呈顯著負(fù)相關(guān)，與qN呈顯著正相關(guān)。SOD活性與Fv/Fm呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，POD活性與ETR呈顯著負(fù)相關(guān)，PPO活性與葉綠素a/b值、Fv/Fm、qN和ETR呈顯著負(fù)相關(guān)，與MDA含量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。抑菌條件下，MDA含量與葉綠素含量、葉綠素a/b值、Fv/Fm、qP和ETR呈顯著負(fù)相關(guān)。SOD活性與qN呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，PPO活性與Fo呈顯著負(fù)相關(guān)，與qN呈正相關(guān)關(guān)系。

表1 抑菌和無(wú)抑菌條件下各指標(biāo)之間的皮爾森相關(guān)系數(shù)Table 1 Pearson correlation coefficients for these indicators under nature and sterile conditions

3 討論(Discussion)

3.1 阿特拉津脅迫對(duì)黃菖蒲的毒性效應(yīng)

隨著阿特拉津濃度的增加，葉綠素含量下降，但葉綠素a/b值維持在正常水平。MDA含量升高。王慶海等[22]研究蘆葦對(duì)阿特拉津的抗逆性時(shí)發(fā)現(xiàn)，脅迫1周后，0.5、1、2和4 mg·L-1處理組葉綠素a/b值顯著降低，而脅迫2周后，各處理組與對(duì)照組差異不顯著，這表明，在阿特拉津脅迫后期，葉綠素含量降低，植物通過(guò)調(diào)整葉綠素a/b值提高葉片光合能力，是植物對(duì)阿特拉津脅迫的一種適應(yīng)性保護(hù)機(jī)制。MDA是脅迫下膜脂過(guò)氧化物的最終產(chǎn)物，其含量可以間接反映植物遭受脅迫毒害的程度。植物葉片中MDA積累越多，細(xì)胞膜受到的損傷越大[23]。本試驗(yàn)中，MDA含量在無(wú)抑菌條件下低濃度(0.1 mg·L-1)處理組與對(duì)照組處于同一水平；隨著阿特拉津濃度的增加逐漸升高，這表明，阿特拉津?qū)S菖蒲具有明顯的劑量毒性效應(yīng)，但不同的是，抑菌處理組植物在高濃度脅迫下MDA含量下降，可能此時(shí)植物遭受除草劑脅迫已超過(guò)其耐受限度，植物衰敗死亡。這說(shuō)明，微生物可以在一定程度上減輕阿特拉津的植物毒性，這可能與微生物能夠促進(jìn)阿特拉津降解有關(guān)。

3.2 阿特拉津脅迫對(duì)植物光合特性的影響

葉綠素?zé)晒獬Ｓ糜谠u(píng)價(jià)光合系統(tǒng)的效能和環(huán)境脅迫對(duì)光合系統(tǒng)的影響，具有反映植物“最真實(shí)內(nèi)在”的特點(diǎn)[24]。Fo反映PSⅡ天線色素內(nèi)的最初激子密度、天線色素之間以及天線色素到PSⅡ反應(yīng)中心的激發(fā)能傳遞機(jī)率的結(jié)構(gòu)狀態(tài)[25]。Fo增加量越多，類囊體膜受損程度越嚴(yán)重[26]。Fv/Fm代表PSⅡ的最大光能轉(zhuǎn)化效率和最大量子產(chǎn)量，非脅迫條件下變化極小，可作為反映受脅迫程度的主要指標(biāo)[27]。本試驗(yàn)低濃度條件下植物受到的脅迫損傷較小；高濃度脅迫時(shí)，無(wú)抑菌處理組Fo顯著降低，F(xiàn)v/Fm變化并不明顯，植物只是發(fā)生了光抑制；而抑菌條件下，F(xiàn)o亦顯著升高，F(xiàn)v/Fm明顯降低，表明阿特拉津誘發(fā)了氧化脅迫，此時(shí)植物的PSⅡ反應(yīng)中心結(jié)構(gòu)可能已經(jīng)受到了損害或失活，也可能是葉片類囊體膜受到損傷。這也進(jìn)一步表明，微生物可以在一定程度上減輕阿特拉津的植物毒性，植物能維持較高的光化學(xué)轉(zhuǎn)化效率。

qP和qN這2個(gè)參數(shù)可以綜合反映葉片對(duì)激發(fā)能利用的情況[28]。ETR是PSⅡ反應(yīng)中心在進(jìn)行光合作用時(shí)電子傳遞的速率，它直接影響光合速率的大小。本試驗(yàn)條件下，阿特拉津脅迫濃度達(dá)到4 mg·L-1時(shí)，qP變小，qN顯著增大，ETR顯著下降，表明黃菖蒲PSⅡ反應(yīng)中心開放部分的比例降低，電子傳遞能力減弱，用于光合作用的能量減少，光能中用于非光化學(xué)反應(yīng)的能量增加。qN增大表明植物將不能用于光化學(xué)電子傳遞的能量通過(guò)熱量的形式耗散掉，這也是植物的一種自我保護(hù)機(jī)制[29]。

3.3 阿特拉津脅迫對(duì)防御酶活性的影響

植物暴露于阿特拉津時(shí)，會(huì)激發(fā)SOD、POD和PPO等防御酶活性。本試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，POD和PPO活性隨著脅迫濃度的增加先升后降，SOD活性則呈現(xiàn)持續(xù)增加趨勢(shì)，表明POD和PPO對(duì)細(xì)胞的保護(hù)作用存在一個(gè)劑量閾值，當(dāng)脅迫強(qiáng)度大于該閾值時(shí)，酶的保護(hù)作用減弱。此外，劑量閾值在無(wú)抑菌條件下高于抑菌條件，表明微生物可以減輕阿特拉津?qū)S菖蒲的脅迫，擴(kuò)大了黃菖蒲對(duì)阿特拉津脅迫的耐受范圍。當(dāng)脅迫強(qiáng)度加大至8 mg·L-1時(shí)，POD和PPO活性下降，SOD活性顯著升高，體現(xiàn)了植物防御酶間的協(xié)調(diào)作用。

3.4 阿特拉津脅迫下防御酶系統(tǒng)與光合參數(shù)的關(guān)系

植物暴露于低濃度阿特拉津時(shí)，植物體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)啟動(dòng)應(yīng)對(duì)脅迫，POD活性顯著增加，可有效清除活性氧和維持植物體內(nèi)活性氧的正常水平。本研究表明，阿特拉津濃度≤1 mg·L-1時(shí)，植物在無(wú)抑菌條件下可通過(guò)自身的抗氧化系統(tǒng)清除活性氧，調(diào)節(jié)機(jī)體維持正常的光合作用。當(dāng)脅迫濃度增至2 mg·L-1，PPO活性也顯著增加，參與應(yīng)對(duì)脅迫，但qN顯著增加，植物的光能利用率下降。當(dāng)脅迫濃度達(dá)到4 mg·L-1時(shí)，植物ETR也明顯降低，POD和PPO活性達(dá)到最大，但Fo和Fv/Fm仍與對(duì)照組無(wú)顯著差異，表明植物仍可維持正常水平的葉綠素濃度和PSⅡ初始光能轉(zhuǎn)化效率。當(dāng)脅迫濃度達(dá)到8 mg·L-1時(shí)，SOD活性顯著增強(qiáng)，但POD和PPO活性顯著下降，植物Fo升高，F(xiàn)v/Fm、qP和ETR顯著降低，表明脅迫已超過(guò)植物可承受范圍，PSⅡ光化學(xué)中心受損或失活。0.1～1 mg·L-1范圍內(nèi)，植物葉綠素?zé)晒鈪?shù)與對(duì)照組無(wú)顯著差異，而POD活性隨脅迫濃度的增加顯著升高，SOD和PPO活性變化卻并不明顯，表明POD活性可作為植物在低強(qiáng)度脅迫下的典型氧化應(yīng)激指標(biāo)。由于POD活性在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)先升后降，其與多數(shù)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的相關(guān)性并不顯著。PPO活性與Fo、葉綠素a/b值顯著相關(guān)，表明其對(duì)保護(hù)植物葉綠體具有重要作用。PPO活性與Fv/Fm、MDA含量均呈顯著負(fù)相關(guān)，其活性可以表征阿特拉津的脅迫強(qiáng)度。這些相關(guān)性體現(xiàn)了植物防御酶在應(yīng)對(duì)阿特拉津脅迫過(guò)程中的分工與協(xié)作，也反映了植物的調(diào)控能力。

逆境脅迫下，植物根據(jù)損傷部位及程度，啟動(dòng)調(diào)節(jié)各抗氧化酶同時(shí)或不同時(shí)地發(fā)揮作用，以緩解氧化傷害[30]。本文僅選取了3種酶，并不能全面反映植物防御酶系統(tǒng)對(duì)阿特拉津脅迫的響應(yīng)特征。為進(jìn)一步揭示植物防御酶系統(tǒng)對(duì)阿特拉津脅迫的響應(yīng)機(jī)制，今后應(yīng)對(duì)典型防御酶活性變化規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)研究。特別是基因敲除技術(shù)的應(yīng)用，為比較評(píng)價(jià)單一酶參與應(yīng)對(duì)脅迫的作用提供了可能。

綜上所述，本研究結(jié)果表明，阿特拉津通過(guò)與葉綠體類囊體膜上的蛋白質(zhì)結(jié)合阻斷電子傳遞，多余的電子形成活性氧而使葉綠體受毒害，抑制植物光合作用。POD、SOD和PPO活性在不同阿特拉津脅迫強(qiáng)度下的變化，體現(xiàn)了植物防御酶在活性氧清除過(guò)程中的協(xié)調(diào)作用。PPO活性與多個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)、MDA含量呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，可以作為表征植物光合作用受抑制程度及受氧化損傷程度的指標(biāo)。阿特拉津濃度≤4 mg·L-1時(shí)，黃菖蒲仍能維持正常水平的葉綠素含量和葉綠體光合作用的光化學(xué)效率。微生物可能通過(guò)降解阿特拉津降低脅迫濃度來(lái)緩解阿特拉津?qū)χ参锏亩竞ψ饔谩?/p>