鋅鎘單一脅迫對(duì)景觀植物生理生化特性及重金屬富集的影響

崔龍雨，時(shí) 光，李 剛

（1.亳州學(xué)院美術(shù)系，安徽亳州 236800；2.亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，安徽亳州 236800；3.亳州市中藥材進(jìn)出口檢測(cè)中心，安徽亳州 236800）

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和工農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展，重金屬的污染進(jìn)一步加重。眾所周知，重金屬不僅對(duì)人體健康有嚴(yán)重的威脅，還直接導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量下降，給人類和社會(huì)帶來(lái)一定的影響和危害[1-2]。鋅（Zn）和鎘（Cd）為同族元素，有相似的環(huán)境特性和地球化學(xué)行為，重金屬離子通過(guò)土壤進(jìn)入植物體內(nèi)，會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生一定的毒害作用，尤其是當(dāng)重金屬含量超過(guò)某一閾值后，會(huì)導(dǎo)致植物葉片發(fā)黃、生長(zhǎng)發(fā)育受阻等后果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使植物死亡[3-4]。黑美人（aglaonema spp）和白掌（spathiphyllum kochii）均屬天南星科多年生草本植物，黑美人葉對(duì)生且多呈長(zhǎng)橢圓形、長(zhǎng)卵形，生性強(qiáng)健，耐陰耐濕，易于盆栽觀賞。白掌葉長(zhǎng)莖短，葉一般呈長(zhǎng)圓或近披針形，具有明顯的中脈和葉柄，白掌開(kāi)花時(shí)十分美麗，不開(kāi)花時(shí)也是優(yōu)良的室內(nèi)盆栽觀葉植物。這兩種景觀植物不僅具有吸收二氧化碳、凈化空氣的作用，而且也可作為康復(fù)療養(yǎng)的景觀植物，對(duì)病人的身心健康恢復(fù)起到積極有效的作用。目前，人們對(duì)黑美人和白掌的研究多集中在栽培技術(shù)、組織培養(yǎng)和吸污能力等方面[5-6]，然而有關(guān)重金屬脅迫對(duì)黑美人和白掌生理特性及重金屬富集等方面報(bào)道尚不多見(jiàn)。本文以黑美人和白掌為研究對(duì)象，以不同濃度的重金屬硫酸鋅（ZnSO4）和硫酸鎘（CdSO4）進(jìn)行單一脅迫，采用水培的試驗(yàn)方法，分析其生理生化特性及重金屬富集特征，以期探尋景觀植物的生理抗性和植被修復(fù)環(huán)境的能力，拓寬其環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域，使其產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 材料與方法

植物材料的處理。黑美人和白掌均采購(gòu)于亳州市花卉市場(chǎng)，選取長(zhǎng)勢(shì)、株高、莖粗等生長(zhǎng)狀況基本一致的同一批幼苗作為試驗(yàn)樣品。經(jīng)檢測(cè)，黑美人和白掌葉片的Zn 含量背景值分別為3.95 mg/kg 和4.06 mg/kg，Cd含量背景值均為0.04 mg/kg。試驗(yàn)前進(jìn)行以下預(yù)處理：①脫盆，為使整株植物比較完整地從花盆中脫出，可先用手輕拍花盆的四周，讓土壤松動(dòng)；②去土，用手輕輕把過(guò)多的泥土去除；③水洗，將粘在根上的泥土或基質(zhì)用水洗凈，每種供試植株分成14等份備用；④剪去部分老根；⑤加水，將水加至根系相交處；⑥大苗定植，在定植籃中插入植物的根系，注意避免植物根系的損失；⑦固定，用石頭將植物固定；⑧檢查成品是否固定好。

水培試驗(yàn)。本試驗(yàn)于2019年3月在亳州市中藥材進(jìn)出口檢測(cè)中心進(jìn)行。重金屬離子以硫酸鹽（Zn-SO4、CdSO4）的形式加入，將已經(jīng)處理好的植物材料用清水培養(yǎng)3 d 后，分別加入鋅離子濃度為0、50、100、200、400、800、1 600 mg/L的1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液（樣品編號(hào)分別為A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7），分別加入鎘離子濃度為0、25、50、100、200、400、800 mg/L的1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液（樣品編號(hào)分別為B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7）。試驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)重復(fù)，試驗(yàn)期間定期觀察植物葉片的生長(zhǎng)狀況，并修剪掉老根爛根。分別于處理后的第7 d、14 d、21 d、28 d測(cè)定黑美人和白掌體內(nèi)生理生化指標(biāo)的含量，于處理30 d后測(cè)定植物體內(nèi)重金屬含量。

指標(biāo)檢測(cè)。采用分光光度法測(cè)定葉綠素含量，用80%的丙酮酸研磨提取后，于663.645 nm處測(cè)定光密度，計(jì)算葉綠素含量[7]。采用酸性茚三酮法檢測(cè)游離脯氨酸的指標(biāo)[7]。使用蒽酮法檢測(cè)可溶性糖[7]。采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶（POD）活性。使用考馬斯亮藍(lán)染色法檢測(cè)可溶性蛋白[8]。使用硫代巴比妥酸（TAB）比色法測(cè)定丙二醛（MDA）含量[7]。各生理指標(biāo)的測(cè)定均重復(fù)3次并取平均值。黑美人和白掌收取后用自來(lái)水清洗根系及地上部分的泥土，再用去離子水反復(fù)沖洗干凈，在110 ℃下殺青15 min，80 ℃烘干至恒重，稱重之后將植物粉碎，過(guò)100鉬篩，用HNO3-HClO4（5∶1，體積比）消煮，植物體內(nèi)鋅、鎘含量采用原子吸收光譜法測(cè)定。

數(shù)據(jù)分析。采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，應(yīng)用one-Way ANOVA分析各處理間的差異顯著性。植物的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（TF）為植物地上部分重金屬含量與根系部分重金屬含量的商。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 葉綠素含量的分布特征

葉綠素作為植物光合作用的主要色素，其含量高低對(duì)光合作用能力強(qiáng)弱起決定性作用。植物在受到逆境脅迫后，葉片中葉綠素的降低將直接導(dǎo)致光合作用能力下降，從而影響植物的生長(zhǎng)。Zn、Cd脅迫對(duì)黑美人、白掌中葉綠素含量的影響如圖1所示。

圖1 （a）鋅和（b）鎘單一脅迫對(duì)黑美人和白掌葉綠素含量的影響

由圖1 可以看出，隨著Zn2+、Cd2+濃度的升高，黑美人和白掌體內(nèi)的葉綠素含量均呈先升后降的趨勢(shì)。Zn脅迫下，當(dāng)Zn2+濃度為200 mg/L時(shí)，黑美人和白掌體內(nèi)葉綠素含量均表現(xiàn)出最大值，且相對(duì)于空白值增幅分別為138.7%和215.3%；在Zn2+的濃度達(dá)1 600 mg/L 時(shí)，相對(duì)Zn2+的濃度為0 時(shí)，黑美人和白掌體內(nèi)葉綠素含量降幅分別為28.6%和1.92%。Cd脅迫下，黑美人在Cd的濃度達(dá)100 mg/L處葉綠素含量呈最大值，平均值為（258.4±14）mg/L，且為Cd2+濃度為0時(shí)的1.4倍；然而在B6和B7處，葉綠素含量相對(duì)于B1分別降低了25.3%和49.9%。白掌在B2處葉綠素含量呈最大值，平均值為（362.8±12.5）mg/L，增幅為263.8%?？傮w研究表明，重金屬Zn和Cd均會(huì)對(duì)黑美人和白掌的葉綠素含量產(chǎn)生影響，當(dāng)重金屬濃度超出一定的閾值后，植物體內(nèi)葉綠素的合成減小，對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。

2.2 游離脯氨酸含量的分布特征

表1為Zn、Cd單一脅迫對(duì)黑美人和白掌體內(nèi)游離脯氨酸含量的影響。由表1可以看出，Zn脅迫下，隨著Zn2+濃度升高，黑美人和白掌體內(nèi)游離脯氨酸含量總體呈遞增趨勢(shì)，且差異性顯著（P ＜0.05）。處理7 d后，隨著處理濃度的升高，黑美人和白掌體內(nèi)游離脯氨酸含量變化范圍分別為（268.7～868.4）μg/g和（241.8～859.9）μg/g，A7相對(duì)于A1增長(zhǎng)率分別為137.4%和106.0%。類似地，處理28 d后，變化范圍分別為（535.8～2 400.6）μg/g 和（677.7～2 820.4）μg/g，樣品A7水平下游離脯氨酸含量分別為A1的4.48 和4.16倍。此外，在同一處理水平下，隨著時(shí)間的持續(xù)，黑美人和白掌體內(nèi)游離脯氨酸含量也呈遞增態(tài)勢(shì)。Cd脅迫下，黑美人和白掌體內(nèi)游離脯氨酸含量均無(wú)明顯特征，然而在同一處理水平下，游離脯氨酸含量隨時(shí)間持續(xù)而呈遞增趨勢(shì)?？偟膩?lái)說(shuō)，隨著培養(yǎng)時(shí)間的持續(xù)，黑美人和白掌體內(nèi)游離脯氨酸含量呈持續(xù)累積的狀態(tài)。

表1 鋅鎘單一脅迫對(duì)黑美人和白掌游離脯氨酸含量的影響/（μg·g-1）

續(xù)表1

2.3 可溶性糖含量的分布特征

表2為Zn、Cd脅迫對(duì)黑美人和白掌體內(nèi)可溶性糖含量的影響。由表2可知，隨著重金屬處理濃度的升高，Zn脅迫下黑美人和白掌體內(nèi)可溶性糖含量均呈先升后降態(tài)勢(shì)，但是Cd脅迫下可溶性糖含量分布特征不明顯。Zn 脅迫下，在培養(yǎng)7 d 時(shí)，黑美人體內(nèi)可溶性糖含量在B3處表現(xiàn)出最高水平，達(dá)（0.521±0.01）mmol/L，相對(duì)于A1增長(zhǎng)率為30.9%。白掌體內(nèi)可溶性糖含量在A2處表現(xiàn)出最高水平，達(dá)（2.109±0.03）mmol/L，增幅為4.61%。二者均在A7處表現(xiàn)出最低值，平均值分別為（0.274±0.03）mmol/L 和（0.971±0.04）mmol/L，相對(duì)于A1分別降低31.1%和51.8%。類似地，在培養(yǎng)28 d時(shí)，黑美人可溶性糖含量在A3處呈峰值，增幅為30.4%，白掌則在A2處呈峰值，增幅為41.8%，二者均在A7處表現(xiàn)出最低水平，且差異顯著（P＜0.05）。Cd脅迫下，不同處理濃度水平下黑美人和白掌可溶性糖含量分布特征不明顯。此外，同一處理水平下，隨著處時(shí)間逐長(zhǎng)，可溶性糖含量均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)?？傮w結(jié)果表明，低濃度的Zn2+有利于黑美人和白掌可溶性糖的積累，但高濃度脅迫會(huì)對(duì)可溶性糖含量起抑制作用。

表2 鋅鎘脅迫對(duì)黑美人和白掌可溶性糖含量的影響/（mmol·L-1）

2.4 可溶性蛋白含量的分布特征

可溶性蛋白作為植物細(xì)胞的主要滲透物質(zhì)之一，在受到逆境脅迫時(shí)，細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白含量提高，增加細(xì)胞滲透勢(shì)和功能蛋白的數(shù)量，有助于維持細(xì)胞的正常生理代謝。表3為Zn、Cd脅迫對(duì)黑美人和白掌體內(nèi)可溶性蛋白含量的影響。由表3可以看出，重金屬Zn和Cd脅迫下，隨著處理濃度的升高，黑美人和白掌可溶性蛋白含量均呈先升后降趨勢(shì)。Zn脅迫下，如在培養(yǎng)14 d時(shí)，黑美人和白掌可溶性蛋白含量均在A3處理水平下表現(xiàn)出最大值，平均分別為（128.6±16.2）mg/g和（129.6±6.6）mg/g，相對(duì)于A1增幅分別為29.6%和46.4%。28 d時(shí)，黑美人在A5處呈現(xiàn)出最大值，達(dá)（140.0±1.4）mg/g，增幅為90.2%，白掌則在A2處呈現(xiàn)出最大值，達(dá)（140.6±0.2）mg/g，增幅為23.3%。類似地，Cd脅迫下，黑美人和白掌可溶性蛋白含量也呈先升后降態(tài)勢(shì)，如7 d時(shí)，可溶性蛋白含量變化范圍分別為（152.8～9.9）mg/g和（139.5～33.4）mg/g，B7相對(duì)于B1分別降低92.3%和71.9%。21 d 時(shí)可溶性蛋白含量變化范圍分別為（136.1～5.3）mg/g 和（82.5～4.7）mg/g，B7相對(duì)于B1分別降低91.8%和91.5%?？傮w表明，低濃度的Zn和Cd有助于黑美人和白掌可溶性蛋白含量的積累，而高濃度重金屬會(huì)對(duì)可溶性蛋白的合成產(chǎn)生抑制作用，導(dǎo)致其含量下降。

表3 鋅鎘脅迫對(duì)黑美人和白掌可溶性蛋白含量的影響/（mg·g-1）

2.5 過(guò)氧化物酶活性的分布特征

表4為Zn、Cd脅迫對(duì)黑美人和白掌體內(nèi)過(guò)氧化物酶活性的影響。由表4可以看出，隨重金屬Zn2+和Cd2+濃度的升高，黑美人和白掌體內(nèi)過(guò)氧化物酶活性總體均呈先升后降的態(tài)勢(shì)，且差異性顯著（P＜0.05）。Zn脅迫下，培養(yǎng)時(shí)間為14 d時(shí)，黑美人體內(nèi)過(guò)氧化物酶活性在A4處呈最高水平，為（14 844±38.2）U/（g·min），相對(duì)于A1增幅為260.5%，白掌則在A3處呈最高水平，為（4 824±21.6）U/（g·min）。類似地，28 d時(shí)，黑美人的過(guò)氧化物酶活性在A3處呈現(xiàn)最高水平，增幅為111.3%，白掌則在A2處呈現(xiàn)最大值，增幅為16.0%。Cd脅迫下，培養(yǎng)時(shí)間為14 d時(shí)，黑美人的過(guò)氧化物酶活性在B4表現(xiàn)出最大值，為（10 050±49.4）U/（g·min），增幅為140.6%，白掌則在B3表現(xiàn)出最大值，為（5 884.7±58.4）U/（g·min），增幅為56.6%。28 d時(shí)，黑美人在B4呈最高水平，為（33 535±81.1）U/（g·min），增幅為282.8%，白掌則在B3表現(xiàn)出最高水平，為（1 599.6±20.2）U/（g·min），增幅為21.7%?？傮w研究表明，低濃度的Zn、Cd處理時(shí)，過(guò)氧化物酶對(duì)防止黑美人和白掌受到傷害起到了保護(hù)作用，而隨著處理濃度的升高，超出植物的耐受性時(shí)，過(guò)氧化物酶活性受到了抑制。

表4 鋅鎘脅迫對(duì)黑美人和白掌過(guò)氧化物酶活性的影響/（U·（g·min）-1）

2.6 丙二醛含量的分布特征

丙二醛是植物在逆境脅迫下細(xì)胞原生質(zhì)膜中不飽和脂肪酸發(fā)生氧化作用的產(chǎn)物，測(cè)定逆境脅迫條件下丙二醛的累積量，可在一定程度上反映膜脂過(guò)氧化程度。表5為Zn、Cd脅迫下，二植物體內(nèi)丙二醛的含量分布。由表5可以看出，重金屬Zn、Cd脅迫下，隨著處理濃度的升高，黑美人和白掌體內(nèi)丙二醛含量總體均呈遞增趨勢(shì)。Zn脅迫下，培養(yǎng)時(shí)間為14 d時(shí)，黑美人和白掌體內(nèi)丙二醛含量的變化范圍分別為（0.132～1.387）μmol/L 和（0.448～1.290）μmol/L，A7丙二醛含量相對(duì)于A1的增長(zhǎng)率分別為282.1%和58.8%；類似地，28 d時(shí)變化范圍分別為（0.237～2.291）μmol/L和（0.383～1.124）μmol/L，A7相對(duì)于A1的增幅分別為322.7%和6.24%。Cd脅迫下，培養(yǎng)時(shí)間為7 d時(shí)，黑美人和白掌丙二醛含量的變化范圍分別為（0.062～0.777）μmol/L和（0.475～1.189）μmol/L，B7處丙二醛含量分別為B0的8.44和1.37倍，增長(zhǎng)幅度非常顯著；類似地，28 d時(shí)變化范圍分別為（0.541～1.559）μmol/L和（0.758～1.552）μmol/L，增幅分別為188.2%和104.7%。此外，不同處理水平下丙二醛含量呈顯著性差異（P＜0.05）?？傮w研究表明，處理濃度的升高會(huì)造成原生質(zhì)膜脂過(guò)氧化程度不斷加劇，從而使得丙二醛含量持續(xù)升高。

表5 鋅鎘脅迫對(duì)黑美人和白掌丙二醛含量的影響/（μmol·L-1）

續(xù)表5

2.7 重金屬富集特征

黑美人、白掌根系和地上部分重金屬積累量隨著處理濃度的增加而增加，并且對(duì)Zn和Cd的吸收程度也各不相同，黑美人和白掌對(duì)重金屬Zn、Cd的積累特征如表6、7所示。

表6 重金屬Zn在黑美人和白掌體內(nèi)的積累分布情況

表7 重金屬Cd在黑美人和白掌體內(nèi)的積累分布情況

由表6、7可知，Zn脅迫處理下，黑美人體內(nèi)重金屬的分布以地上部分為主，地上部分Zn含量普遍高于根系，地上部分Zn積累含量高達(dá)15.85 mg/kg，而根系部分Zn積累含量最高為12.41 mg/kg。白掌體內(nèi)重金屬分布則以根系部分為主，根系部分Zn 含量普遍高于地上部分，根系部分Zn 積累含量最高為17.74mg/kg。

回歸性及相關(guān)性分析表明（表8），黑美人地上部分和根部Zn含量與處理液中的重金屬濃度均呈線性回歸關(guān)系且為極顯著正相關(guān)，白掌也有相同結(jié)論。從轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的分布來(lái)看，黑美人的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于1，表明黑美人對(duì)Zn2+的積累能力較強(qiáng)且向地上部分運(yùn)輸?shù)哪芰^強(qiáng)。白掌的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)表明，低濃度Zn2+處理有助于Zn2+向上輸移，隨著處理濃度的升高，Zn2+則主要集中在根部。Cd脅迫下，當(dāng)Cd2+≤25 mg/L（B2）時(shí)，黑美人根系部分重金屬積累含量高于地上部分，然而，當(dāng)Cd2+≥50 mg/L時(shí)，地上部分積累量則高于根系，最高達(dá)1.24 mg/kg。白掌根系部分Cd2+積累量普遍高于地上部分，最高達(dá)1.14 mg/kg。方差分析表明，各處理水平下的地上部分Cd2+積累量呈顯著性差異（P＜0.05）。與Zn處理類似，Cd脅迫下，黑美人和白掌地上部分與根系均與Cd2+處理濃度呈線性回歸關(guān)系，且為極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。

表8 植物體內(nèi)重金屬含量與處理濃度的線性回歸關(guān)系

3 結(jié)論與討論

葉綠素與植物的光合作用有重要關(guān)系，其含量高低直接決定了植物光合作用能力的強(qiáng)弱。本研究表明，黑美人和白掌中葉綠素含量隨著重金屬濃度的升高而呈先升后降趨勢(shì)，這與徐瀾等對(duì)于小麥的研究和努扎艾提·艾比布等對(duì)于香根草的研究結(jié)果相似[9-10]。重金屬脅迫會(huì)對(duì)植物體內(nèi)葉綠體的合成造成一定的影響，導(dǎo)致植物體內(nèi)葉綠素的提取量下降，從而對(duì)光合作用產(chǎn)生不利影響，同時(shí)植物也會(huì)因?yàn)槿~綠素的降解和失活而導(dǎo)致體內(nèi)葉綠體膜系統(tǒng)的破壞，加速植物的老化，葉片會(huì)慢慢變黃[11]。游離脯氨酸也是植物體內(nèi)重要和有效的胞內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一，植物在受到逆境脅迫后會(huì)在體內(nèi)積累游離脯氨酸，從而增強(qiáng)自身的環(huán)境抵抗力和適應(yīng)力。逆境脅迫下，植物通過(guò)游離脯氨酸的積累調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢(shì)，保護(hù)原生質(zhì)，從而提高植物自身的環(huán)境適應(yīng)能力，這也是植物的一種自我防御機(jī)制。黑美人和白掌隨著重金屬Zn2+處理濃度的升高和培養(yǎng)時(shí)間的持續(xù)，體內(nèi)游離脯氨酸含量總體均呈遞增態(tài)勢(shì)，這與張小艾等對(duì)于二月蘭、周航飛對(duì)于玉米的研究結(jié)果類似[12-13]。在重金屬脅迫下，黑美人和白掌因細(xì)胞外界的滲透勢(shì)較低而發(fā)生失水現(xiàn)象，為避免細(xì)胞滲透?jìng)Γ?xì)胞會(huì)主動(dòng)積累和吸收一些無(wú)機(jī)鹽和可溶性物質(zhì)（如甜菜堿、脯氨酸等）來(lái)降低胞內(nèi)滲透勢(shì)，避免細(xì)胞失水，從而減輕傷害。

可溶性糖作為呼吸機(jī)制對(duì)于植物體內(nèi)細(xì)胞各種生命活動(dòng)及合成過(guò)程中能量的提供起到至關(guān)重要的作用，可溶性蛋白作為指示性指標(biāo)，在植物受到外界脅迫時(shí)可及時(shí)給予植物自身一定的反饋和指示。本研究表明，隨著重金屬處理濃度的升高，黑美人和白掌體內(nèi)可溶性糖、可溶性蛋白含量總體呈先升后降的態(tài)勢(shì)，這與曹瑩等對(duì)于玉米、劉大林等對(duì)于高梁的研究結(jié)果類似[14-15]。其原因可能是黑美人在受到Zn2+和Cd2+低濃度脅迫時(shí)，由于外界滲透勢(shì)較低，可能會(huì)發(fā)生失水現(xiàn)象，這時(shí)黑美人和白掌組織細(xì)胞通過(guò)主動(dòng)吸收和累積可溶性蛋白、可溶性糖等來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢(shì)，但是當(dāng)重金屬濃度超出一定閾值后，開(kāi)始損傷植物的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)，從而影響植物正常的組織代謝。

重金屬脅迫通過(guò)引起植物根系活性氧的積累而造成根系組織細(xì)胞內(nèi)膜的損傷和氧化脅迫，進(jìn)而引起體內(nèi)抗氧化酶活性的改變，導(dǎo)致植物的生長(zhǎng)受阻[16]。植物可以通過(guò)過(guò)氧化物酶、過(guò)養(yǎng)化氫酶和超氧化物歧化酶組成的抗氧化酶系統(tǒng)有效清除體內(nèi)的活性氧自由基，使得細(xì)胞免受活性氧自由基的傷害，提高植物的抗逆性[17]。本研究表明，重金屬Zn、Cd脅迫下，黑美人和白掌體內(nèi)過(guò)氧化物酶活性均呈先升后降態(tài)勢(shì)，這與姜宇關(guān)于鉛脅迫下景觀植物的耐性研究結(jié)果相似[18]。過(guò)氧化物酶廣泛存在于植物體內(nèi)，它對(duì)逆境環(huán)境的反映十分敏感，重金屬Zn2+和Cd2+啟動(dòng)了黑美人和白掌根系的抗氧化酶保護(hù)系統(tǒng)并刺激過(guò)氧化酶活性的增強(qiáng)，從而在一定程度上減輕活性氧對(duì)植物根細(xì)胞組織的傷害[19]，然而隨著處理濃度的增強(qiáng)，黑美人和白掌體內(nèi)生物膜脂過(guò)氧化加劇，破壞了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性。

丙二醛作為細(xì)胞膜脂過(guò)氧化的重要產(chǎn)物，起到細(xì)胞膜受損程度的指示作用。細(xì)胞內(nèi)可溶性物質(zhì)一旦外滲，可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)酶及代謝作用的區(qū)域發(fā)生改變，致使組織細(xì)胞代謝紊亂，最直觀的體現(xiàn)就是植物生物量下降、葉片發(fā)黃、呈受毒害癥狀[20]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著處理濃度的升高，黑美人和白掌體內(nèi)丙二醛含量總體呈遞增態(tài)勢(shì)，其原因可能是重金屬通過(guò)在植物細(xì)胞內(nèi)形成丙二烯氧化物合酶（AOS），直接或間接引起植物細(xì)胞組織的損傷，植物體內(nèi)氧自由基（O2-）的增加會(huì)生產(chǎn)過(guò)氧羥自由基（-OH，H2O2），進(jìn)而使得細(xì)胞內(nèi)的脂肪酸轉(zhuǎn)化為膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物[21]，這可能是黑美人和白掌體內(nèi)丙二醛含量隨著重金屬處理濃度的增加而升高的主要原因。

重金屬被不同的植物吸收后，有些主要累積在根部，有些則隨著植物莖的傳遞和運(yùn)輸?shù)降厣喜糠?。植物體內(nèi)重金屬的運(yùn)輸形式則影響了植物對(duì)重金屬的抗性和吸收能力、各部位的分布特征以及物質(zhì)結(jié)合形態(tài)[22]。本試驗(yàn)研究表明，從總量上來(lái)看，黑美人和白掌體內(nèi)重金屬的積累含量隨著處理濃度的增加而增加，這與努扎艾提·艾比布等[10]對(duì)于香根草的研究、朱志國(guó)等[23]對(duì)于蘆竹的研究結(jié)果相似，表明景觀植物黑美人和白掌對(duì)于重金屬均具有一定的富集能力。黑美人地上部分Zn2+的積累含量高于根系，表明黑美人將Zn2+向地上部的運(yùn)輸能力較強(qiáng)。白掌體內(nèi)Zn2+的積累量主要集中在根部，向地上部位轉(zhuǎn)移相對(duì)較少，這與楊艷等[24]對(duì)于頭花蓼的研究結(jié)果相符。Cd2+脅迫下，當(dāng)處理濃度在25 mg/L及以下時(shí)，黑美人根系部分Cd2+積累含量高于地上部分，然而當(dāng)處理濃度在50 mg/L及以上時(shí)，則與之相反，究其原因可能是在低濃度脅迫時(shí)，植物通過(guò)自身的調(diào)節(jié)作用，減少重金屬地上部分遷移的含量，從而保護(hù)植物其他器官免受重金屬的毒害，提高根系對(duì)重金屬的滯留效果，增強(qiáng)植物的自我保護(hù)和防御作用[25]；然而隨著處理濃度的升高，黑美人地上部分Cd2+的積累含量高于根系，關(guān)于其原因有待進(jìn)一步研究。總體研究表明，黑美人對(duì)于重金屬具有一定的吸收和積累能力，具有作為土壤重金屬Zn、Cd污染植物修復(fù)材料的潛力。