模擬酸雨脅迫對桃樹丙二醛含量的影響

茍姝貞，唐 苛，夏志東，鄧仕槐，王從明*

(1.成都工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，成都 610218；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，成都 611130)

1 前言

酸雨是指pH小于5.6的凍雨、雪、雹、雨水、露等大氣降水，它是因人類在工業(yè)生產(chǎn)活動中燃燒大量的煤炭、石油、天然氣等化石燃料，以及湖泊、濕地、大陸架等濕地單元，通過微生物的分解作用會排放H2S氣體，這些氣體在大氣中經(jīng)氧化生成SO2等導(dǎo)致區(qū)域降水酸化的一種環(huán)境污染現(xiàn)象[1]。我國的酸雨區(qū)主要分布在長江以南、青藏高原以東地區(qū)，其中西南酸雨區(qū)屬于傳統(tǒng)酸雨沉降區(qū)，是我國4個主要酸雨分布區(qū)之一，酸性降雨占總降雨頻次的58%左右[2]。酸雨的成分中包含著硫酸鹽和一些可溶性鹽，這些成分隨著酸雨散落在植物的葉片上。會被植物的葉片慢慢的吸收，因此酸雨對植物最直接的影響表現(xiàn)在葉片上，酸雨對葉片首先會產(chǎn)生生理機(jī)能上的隱性傷害，進(jìn)而發(fā)展成顯性傷害[3]。酸雨損害植物表皮結(jié)構(gòu)，隨后酸性物質(zhì)通過氣孔或表皮擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，淋濾葉肉細(xì)胞的堿基陽離子使細(xì)胞內(nèi)pH進(jìn)一步降低，破壞葉肉組織結(jié)構(gòu)和功能[4]。植物在受到硝酸型酸雨危害時，葉片會吸收酸雨中的硝酸鹽，促進(jìn)植物光合作用，起到“施肥”的效應(yīng)，這種施肥效應(yīng)在短期內(nèi)可促進(jìn)植株生長發(fā)育，但長期過量氮輸入超過植物氮庫的承載力，會破壞植物氮代謝平衡，使植物氮代謝相關(guān)的酶活性及氨基酸合成受到抑制，部分氮代謝酶活性下降，影響植物對氮的同化吸收[5]。酸雨還會損壞植物葉片葉綠素的組成結(jié)構(gòu)，逐漸減少葉綠素的含量以及光合結(jié)構(gòu)葉面積，從而會對植物葉片的光合作用產(chǎn)生不利的影響，植物葉片逐漸的枯萎，失去生命力[6-7]。酸雨脅迫下，無論缺乏氮硫還是氮飽和的森林生態(tài)系統(tǒng)，酸雨通過破壞光合系統(tǒng)、淋溶葉片等方式導(dǎo)致樹木更易遭受病害、蟲害、凍害等次生災(zāi)害，最終造成森林生物量下降[8]。

桃樹為薔薇桃屬植物，在我國各省廣泛栽培，其葉、花、果、桃仁、樹膠、根皮均具有很高的經(jīng)濟(jì)價值。桃樹葉，味苦、性平，具有清熱解毒，殺蟲止癢的功效。桃花有很高的觀賞價值，桃子素有“壽桃”和“仙桃”的美稱，因其肉質(zhì)鮮美，又被稱為“天下第一果”，桃肉含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、粗纖維、鈣、磷、鐵、胡蘿卜素、維生素B1、以及有機(jī)酸等，適宜低血鉀和缺鐵性貧血患者食用。桃仁是一種比較常用的中藥，性平、味甘苦，入肝、肺、大腸經(jīng)，有破血祛痰、潤燥滑腸、鎮(zhèn)咳消炎的療效。桃樹干上分泌的膠質(zhì)，俗稱桃膠，可用作粘接劑等，為一種聚糖類物質(zhì)，水解能生成半乳糖、阿拉伯糖、木糖等，可食用，也供藥用，有破血、和血、益氣之效。根皮是桃樹藏在地下的“寶”，其性平，味苦，具有止血、消炎、解毒、清熱的功效，適用于黃疸、頸痛、經(jīng)閉、吐血、痔瘡等癥[13]。

有關(guān)酸雨對桃樹急性毒害生理指標(biāo)的影響國內(nèi)已有報道，研究者分別在0、6h噴灑模擬酸雨2次后，桃樹表現(xiàn)出在不同酸度酸雨脅迫下, 葉片葉綠素含量發(fā)生明顯改變, 其降低幅度同酸雨的酸度值呈正相關(guān)；葉片細(xì)胞質(zhì)膜透性增高；丙二醛含量上升；脯氨酸含量發(fā)生明顯改變[14]。但酸雨對桃樹的長時間脅迫并未見報道，因此本試驗(yàn)主要通過人工模擬酸雨處理桃樹植株，每10d脅迫1次，探討在酸雨脅迫60d后桃樹葉片丙二醛含量的變化情況，預(yù)測其抗酸雨的能力，為篩選適合酸雨區(qū)生長的園林綠化植物及提高其產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

桃樹購于雅安市和生園林綠化服務(wù)部，選擇長勢良好、一致且樹齡相同的成年植株，種在高27cm、直徑25cm 的陶制花盆中，置于溫室大棚內(nèi)培養(yǎng)，在此期間定期進(jìn)行澆水、通風(fēng)及滅蟲等。

采用硫代巴比妥酸(TBA)法[16]測定丙二醛含量，以μmol/g FW表示。

2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Excel2010進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，并采用Origin2018繪圖。

3 結(jié)果與分析

MDA是膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一，它的產(chǎn)生還能加劇膜的損傷，因此可通過測定丙二醛含量了解膜脂過氧化的程度，間接反映膜系統(tǒng)受損程度以及植物的抗逆性[17]。

3.1 酸雨脅迫次數(shù)對桃樹丙二醛含量的影響

圖1表明，桃樹的丙二醛含量較本底值隨著模擬酸雨噴灑次數(shù)增加而不斷變化。第1次噴灑模擬酸雨后，隨著模擬酸雨噴灑次數(shù)增加，其丙二醛(MDA)含量持續(xù)上升，在第3次噴灑模擬酸雨后出現(xiàn)階段性最大值，這表明模擬酸雨使得桃樹內(nèi)部酶保護(hù)系統(tǒng)受到破壞，之后膜脂過氧化作用持續(xù)加強(qiáng)，丙二醛大量產(chǎn)生。當(dāng)酸雨脅迫繼續(xù)進(jìn)行，第4次、第5次噴灑模擬酸雨后，所有梯度包括對照pH5.6下桃樹的丙二醛(MDA)含量隨后出現(xiàn)下降， 說明酶系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制啟動，并開始自我修復(fù)，丙二醛含量開始減少。但是，第6次噴灑模擬酸雨后，所有梯度下桃樹的丙二醛(MDA)含量又急劇上升，處于酸雨脅迫期最高水平，持續(xù)性的脅迫已使桃樹受損嚴(yán)重。

圖1 模擬酸雨脅迫次數(shù)對桃樹丙二醛的影響

3.2 模擬酸雨梯度對桃樹丙二醛含量的影響

通過1～6次模擬噴施酸雨后，將各實(shí)驗(yàn)梯度下桃樹丙二醛含量與對照pH5.6進(jìn)行對比，如圖2所示，模擬酸雨脅迫期內(nèi)(共60d)，pH2.0下桃樹對模擬酸雨產(chǎn)生了積極響應(yīng)，在此酸度下對模擬酸雨反應(yīng)敏感，表明此類植物不能抵抗pH2.0的酸雨。

圖2 模擬酸雨梯度對桃樹丙二醛的影響

4 討論

桃樹對酸雨脅迫響應(yīng)積極，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，在第1次噴灑模擬酸雨后，桃樹的丙二醛(MDA)含量較本底值增加了20%左右。隨著噴灑次數(shù)的增加而表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，酸雨脅迫30d其丙二醛(MDA)含量達(dá)到相對較高水平。且對于短時間的酸雨脅迫，桃樹的自我修復(fù)表現(xiàn)明顯，即在酸雨脅迫40d、50d后其丙二醛(MDA)含量平均下降了25%左右。但對于更長時間的酸雨脅迫，桃樹酶系統(tǒng)可能受損，進(jìn)而使得丙二醛(MDA)含量再次急劇增加。

西南酸雨區(qū)作為傳統(tǒng)酸雨沉降區(qū)，通過優(yōu)化工業(yè)布局和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、清潔能源代替化石燃料、提高燃料燃燒率等對策[18]控制酸雨的產(chǎn)生首當(dāng)其沖。同時還應(yīng)提高當(dāng)前的生態(tài)系統(tǒng)，提升桃樹生長過程中的抗酸雨污染能力。通過研究發(fā)現(xiàn)，酸雨脅迫會對桃樹的膜系統(tǒng)造成一定程度的破壞，進(jìn)而丙二醛(MDA)含量增加，為了提高桃樹等植物抗酸雨的能力，可以集合當(dāng)前相關(guān)研究成果，結(jié)合現(xiàn)代化先進(jìn)的農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)，盡快培育出抗酸雨的桃樹品種，這樣就可以在一定程度上減輕酸雨對植物的危害。當(dāng)然可以同步提高土壤抗酸化的能力，通過土壤為植物的生長提供更多的營養(yǎng)物質(zhì)成分，間接增強(qiáng)植物抗逆境脅迫能力。還可以在酸雨多發(fā)季節(jié)，適當(dāng)利用塑料薄膜等的保護(hù)作用，在一定程度上降低酸雨對桃樹等植物的直接侵蝕作用。

5 結(jié)論

通過研究分析可以得到如下結(jié)論：桃樹對酸雨脅迫響應(yīng)積極。桃樹可以承受短時間的酸雨脅迫，并具有一定的自我修復(fù)能力，但長時間的酸雨脅迫會損害桃樹的酶系統(tǒng)。桃樹對pH2.0的酸雨反應(yīng)敏感，不能抵抗pH2.0的酸雨。

文章僅針對丙二醛(MDA)含量這一指標(biāo)對桃樹受酸雨脅迫的影響進(jìn)行了分析，實(shí)際生活中，植物在逆境脅迫下，是多指標(biāo)聯(lián)動，且不同指標(biāo)對于酸雨脅迫的響應(yīng)存在差異，因而未來有必要采用多指標(biāo)綜合評價，可為酸雨脅迫下的植物被毒害臨界值的確定提供更有力的參考依據(jù)。