不同濃度氯化鎘對堿蓬幼苗組織生理生化指標(biāo)的影響

李麗，尹欣茹

(佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

鎘是環(huán)境中的主要有害重金屬之一，對植物和動(dòng)物的健康均具有較大的危害性。鎘的移動(dòng)性大，其化學(xué)活性和生物毒性均較強(qiáng)，且其對動(dòng)植物的危害具有持久性的特點(diǎn)[1]，可通過食物鏈傳播進(jìn)入人體并嚴(yán)重危害人類健康[2-3]。土壤環(huán)境中的鎘污染目前主要來自電鍍、采礦、冶煉、化肥、污水和農(nóng)藥等活動(dòng)[4-5]。近年來很多地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的加快發(fā)展和城市化的速度加快，大部分地區(qū)土壤的開發(fā)與利用和許多地區(qū)的污染物的排放量不斷的增加，導(dǎo)致各種地區(qū)土壤的污染越來越嚴(yán)重，一些被污染地區(qū)的土壤中的鎘等重金屬含量己經(jīng)有了明顯的超標(biāo)了。因此，整治被重金屬鎘污染的土壤變得非常重要。課題以鹽生植物堿蓬為研究對象，通過堿蓬在相同濃度氯化鈉及不同濃度氯化鎘的復(fù)合脅迫下，為鹽地堿蓬修復(fù)重金屬污染的土壤提供一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)采用土培方法研究受不同濃度鎘1.5、3.0、4.5 mg/kg污染下，加入適宜濃度的氯化鈉(10 g/kg)后對堿蓬生理抗性的影響。研究氯化鎘脅迫下對植物的主要生理作用及影響，通過測定堿蓬的過氧化物酶活性、蛋白質(zhì)含量、葉綠體中色素含量以及丙二醛的含量來分析堿蓬的生長狀況。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 過氧化物酶液制備。取堿蓬幼苗洗凈，稱取1 g，剪碎后并放入研缽，隨后加入適量濃度為20 mmol/L的KH2PO4研磨成勻漿，完成后轉(zhuǎn)移到離心管中，于4000 r/min條件下離心10 min后取上清液，反復(fù)操作2次，將所得上清液置于容量瓶中并定容至25 mL，4 ℃條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 堿蓬幼苗組織中蛋白質(zhì)提取液制備。稱取0.2 g堿蓬植株，剪碎入研缽中，加入5 ml蒸餾水在冰浴中研磨成勻漿，將勻漿倒入離心管中，以4000 r/min離心10 min，將上清液倒入10 mL的容量瓶中，再向殘?jiān)屑尤? mL蒸餾水，充分搖勻后再次離心10 min，合并兩次離心上清液，并定容至刻度線。

1.1.3 葉綠體中色素提取液的制備。稱取3份堿蓬幼苗并剪碎0.2 g/份，隨后置于研缽內(nèi)，加入少量石英砂、碳酸鈣粉和2～3 mL 95%乙醇，研磨成勻漿后再加10 mL乙醇，繼續(xù)研磨至組織變白后靜置3～5 min備用。將上述勻漿進(jìn)行過濾，把提取液倒入漏斗中并用玻棒引流，用少量乙醇反復(fù)沖洗研缽、研棒及殘?jiān)鼛状?，最后連同殘?jiān)黄鸬谷肼┒分校^濾至25 mL棕色容量瓶中。將濾紙上的葉綠體色素用乙醇沖洗入容量瓶中，直至濾紙和殘?jiān)袩o綠色為止，最后用乙醇定容至25 mL，搖勻。

1.1.4 丙二醛(MDA)的提取 。稱取堿蓬植株葉片1 g并置于研缽內(nèi)，加入少量石英砂和10% TCA 2 mL進(jìn)行研磨至呈，勻漿，再加TCA 8 mL研磨，隨后將勻漿倒入離心管內(nèi)，于4000 r/min條件下離心10 min后收集上清液，即得MDA提取液。

1.2 方法

1.2.1 堿蓬幼苗組織中過氧化物酶活性測定。取比色皿2支，對照組加入3 mL反應(yīng)混合液和0.1 mL KH2PO4，實(shí)驗(yàn)組則加入3 mL反應(yīng)混合液和過氧化物酶液0.1 mL，以秒表記錄反應(yīng)時(shí)間，采用分光光度計(jì)測量樣品在波長470 nm下吸光值變化，每間隔1 min測定一次，共測定5次。

計(jì)算公式如下：以每分鐘內(nèi)A470變化0.01為一個(gè)過氧化物酶活性單位

式中：ΔA470為反映時(shí)間內(nèi)吸光度的變化；VT為提取酶液總體積(mL)；W為堿蓬鮮重(g)；Vs為測定時(shí)取用酶液體積(mL)；t為反應(yīng)時(shí)間(min)。

1.2.2 堿蓬幼苗組織中蛋白質(zhì)含量測定。稱取0.2 g堿蓬植株，剪碎入研缽中，加入5 mL蒸餾水在冰浴中研磨成勻漿，將勻漿倒入離心管中，以4000 r/min離心10 min，將上清液倒入10 mL的容量瓶中，再向殘?jiān)屑尤? mL蒸餾水，充分搖勻后再次離心10min，合并兩次離心上清液，并定容至刻度線。

取一只具塞試管，加入0.1 mL上述提取液，再加入0.9 mL蒸餾水和5 mL考馬斯亮藍(lán)G-250試劑，充分混勻后，靜置2 min，以標(biāo)準(zhǔn)曲線1號試管作為對照組，在分光光度計(jì)595 nm波長下比色，記錄其吸光度值。

1.2.3 堿蓬幼苗組織中葉綠體色素含量測定。把葉綠體色素提取液倒進(jìn)比色杯重。以95%乙醇作為空白對照，在665、649 nm下檢測樣品的吸光值。

1.2.4 堿蓬幼苗組織中丙二醛含量測定。取潔凈試管2支，1支加2 mL丙二醛提取液(實(shí)驗(yàn)組)，1支加2 mL蒸餾水(對照蘇)，各加2 mL 0.6% 硫代巴比妥酸溶液，搖勻后沸水浴15 min，完成后冷卻至室溫，再倒入離心管內(nèi)，于4000 r/min條件下離心取上清液，最后分別在532、450 nm波長處測定樣品的吸光度值，并計(jì)算MDA的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 氯化鎘對堿蓬幼苗組織中過氧化物酶活性的影響

表1 不同濃度鎘脅迫下堿蓬幼苗組織中過氧化物酶活性比較

通過表1可以看出，隨著土壤中鎘濃度的增加，堿蓬幼苗組織中過氧化物酶活性呈現(xiàn)升高的趨勢，土壤中鎘濃度為4.5 mg/kg的試驗(yàn)組堿蓬幼苗組織中過氧化物酶活性顯著高于對照組(土壤中鎘濃度為0 mg/kg)(P<0.05)。氯化鎘脅迫試驗(yàn)組中，土壤中鎘濃度為4.5 mg/kg的試驗(yàn)組堿蓬幼苗組織中過氧化物酶活性顯著高于土壤中鎘濃度為1.5 mg/kg的試驗(yàn)組(P<0.05)。

2.2 氯化鎘對堿蓬幼苗組織中蛋白質(zhì)含量的影響

表2 不同濃度鎘脅迫下堿蓬幼苗組織中蛋白質(zhì)含量比較

通過表2可以看出，隨著土壤中鎘濃度的增加，堿蓬幼苗組織中蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)升高的趨勢，土壤中鎘濃度為4.5 mg/kg的試驗(yàn)組堿蓬幼苗組織中蛋白質(zhì)含量顯著高于對照組(土壤中鎘濃度為0 mg/kg)(P<0.05)。氯化鎘脅迫試驗(yàn)組中，土壤中鎘濃度為4.5 mg/kg的試驗(yàn)組堿蓬幼苗組織中蛋白質(zhì)含量顯著高于土壤中鎘濃度為1.5 mg/kg的試驗(yàn)組(P<0.05)。

2.3 氯化鎘對堿蓬幼苗組織中葉綠體色素的影響

表3 不同濃度鎘脅迫下堿蓬葉綠體色素含量比較

通過表3可以看出，隨著土壤中鎘濃度的增加，堿蓬幼苗葉片組織中葉綠體色素的含量呈現(xiàn)下降的趨勢，土壤中鎘濃度為4.5 mg/kg的試驗(yàn)組堿蓬幼苗組織中蛋白質(zhì)含量顯著低于對照組(土壤中鎘濃度為0 mg/kg)(P<0.05)。氯化鎘脅迫試驗(yàn)組中，土壤中鎘濃度為4.5 mg/kg的試驗(yàn)組堿蓬幼苗組織中蛋白質(zhì)含量低于土壤中鎘濃度為1.5 mg/kg和3 mg/kg的試驗(yàn)組，組間差異不顯著(P>0.05)。

2.4 氯化鎘對堿蓬幼苗組織中丙二醛含量的影響

表4 不同濃度鎘脅迫下堿蓬丙二醛含量比較

通過表4可以看出，隨著土壤中鎘濃度的增加，堿蓬幼苗葉片組織中丙二醛含量呈現(xiàn)下降的趨勢，土壤中鎘濃度為4.5 mg/kg的試驗(yàn)組堿蓬幼苗葉片組織中丙二醛含量顯著低于對照組(土壤中鎘濃度為0 mg/kg)(P<0.05)。氯化鎘脅迫試驗(yàn)組中，土壤中鎘濃度為4.5 mg/kg的試驗(yàn)組堿蓬幼苗葉片組織中丙二醛含量低于土壤中鎘濃度為1.5 mg/kg和3 mg/kg的試驗(yàn)組，組間差異不顯著(P>0.05)。

3 結(jié)論與討論

植物的光合作用和呼吸作用以及生長素的氧化等都有都與過氧化物酶著及其密切的聯(lián)系，在植物生長的各個(gè)階段中，這種酶的活性就會不斷的發(fā)生改變，通過測量這種酶，可以反映植物在某一時(shí)期的變化。本研究證明了鹽地堿蓬對金屬有一定耐受性和吸附能力。隨著土壤中鎘濃度增加，堿蓬幼苗中過氧化物酶活性有著上升的趨勢，當(dāng)4.5 mg/kg的隔處理幼苗時(shí)，過氧化物酶活性最高，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抵抗金屬脅迫。本研究結(jié)果和羅艷的研究結(jié)果一致。羅艷[6]研究表明五小葉槭、紅椿、榿木和云南松總體上的過氧化物酶的濃度均隨鎘濃度的增加顯著增加。

隨著土壤中鎘濃度增加，堿蓬幼苗中蛋白質(zhì)含量有著上升的趨勢，當(dāng)4.5 mg/kg的隔處理幼苗時(shí)，蛋白質(zhì)含量最高，明顯高于其他試驗(yàn)組。本研究結(jié)果與陸玉建[7]的研究結(jié)果一致。

丙二醛含量與堿蓬植株在逆境條件下受傷害有著密切聯(lián)系。隨著土壤中鎘濃度增加，堿蓬幼苗中丙二醛含量有著下降的趨勢，當(dāng)4.5 mg/kg的隔處理幼苗時(shí)，丙二醛含量增高。本研究結(jié)果和羅艷的研究結(jié)果一致。羅艷[6]研究表明五小葉槭、紅椿、榿木和云南松總體上的丙二醛的濃度均隨鎘濃度的增加顯著下降。

葉綠素是進(jìn)行植物光合作用的重要色素，它的含量的高低直接反映著植物光合作用能力的強(qiáng)弱，葉片中葉綠素含量低，那么就說明植物光合作用弱，此環(huán)境對植物的生長是不利的，植物可能受到了逆境的脅迫。本研究表明，隨著土壤中鎘濃度增加，堿蓬幼苗中葉綠素含量有著逐漸增加的趨勢。當(dāng)鎘濃度達(dá)到4.5 mg/kg時(shí)，葉綠素含量呈下降趨勢，說明氯化鎘復(fù)合脅迫影響了堿蓬幼苗的葉綠素含量，對植物光合作用有一定影響。本研究結(jié)果和羅艷的研究結(jié)果一致。羅艷[6]研究表明五小葉槭、紅椿、榿木和云南松總體上的葉綠素的濃度均隨鎘濃度的增加顯著下降。