lacl_3對(duì)鉛脅迫下香樟葉片生理指標(biāo)的影響

1、江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2011 , 23( 1): 42~ 44 Acta Agri culturae JiangxiLaC l 3對(duì) 鉛 脅 迫 下 香 樟 葉 片 生 理 指 標(biāo) 的 影 響李自陽, 梅海軍, 蘇金樂 *收稿日期 5基金項(xiàng)目 河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目 ( 6 35 )。作者簡介 李自陽 ( 5 ), 男, 河南禹州人, 碩士研究生, 研究方向 園林植物抗性。* 通訊作者 蘇金樂。(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院, 河南 鄭州 450

2、002)摘 要: 研究了常綠樹木香樟對(duì)鉛污染脅迫的 反應(yīng), 試驗(yàn)結(jié)果 表明, 在高濃度 鉛脅迫下, 香樟 葉片的葉綠素含量、 質(zhì)膜透性、 丙二醛 (MD A)和及鉛富集量等生理生化指標(biāo)均產(chǎn)生明顯變化。在噴施 10 mg/L的 LaCl 3 溶液后, 可減輕鉛脅迫對(duì)香樟葉片的傷害程度, 這與 LaCl 3 能提高香樟葉綠素含量, 降低細(xì)胞質(zhì)膜透性和丙二醛等多重作用相關(guān)。關(guān)鍵詞: LaCl 3; 香樟; 鉛脅迫; 鉛富集中圖分類號(hào): S79

3、2 . 23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1001- 8581( 2011) 01- 0042- 03Effects of LaC l 3 on Physiological Indexes of Leaves ofC innamo mum camphora under Pb StressLI Zi- yang , MEIH ai- j un , SU Ji n- le *( College of Forestry , H enan A

4、gricu lt uralUniversity , Zhengz hou 450002 , Chi na)Abstract : The response of evergreen treeCinnamo mum camphora to Pb stress was stud i ed . The experi mental resu lts sho wed thatthe physiol ogi cal and bioche m i ca

5、l i ndexes ( ch l oro phyll conten t , cyto p l as micme mbrane per meability , MD A co ntent and Pb co ntent) ofthe leaves ofC. camphora all had sig n ifi cant changes under hi gh concentrati on ofPb stress . Sprayi ng

6、10 mg/L LaCl 3 solutio n could reduce the da mage of Pb stress to t he leaves ofC. camphora, because LaCl 3 could enhance the ch l orophyll content in the leaves ofC.camphora, and reduce t hei r cytoplas m i c membrane p

7、er meability and MDA co ntent .K ey words : LaCl 3; C. c amphora; Pb stress ; Pb enrich ment鉛 ( Pb)是環(huán)境污染物中影響最嚴(yán)重的重金屬元素之一, 又是植物非必需元素。鉛污染對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響已有大量報(bào)道 [ 1], 但將城市生態(tài)系統(tǒng)中的綠化樹木作為鉛脅迫的研究對(duì)象, 尚不多見。對(duì)鉛脅迫的研究多以草本植物或農(nóng)作物、 尤其是一年生草本植物為主對(duì)

8、象。相比之下, 木本植物、 尤其是高大喬木, 生物產(chǎn)量高, 占有很大空間, 有巨大的根、 莖、 葉面積作用于環(huán)境, 并對(duì)土壤中的重金屬鉛有一定的吸收、 轉(zhuǎn)化和降解作用, 且積累的污染物不會(huì)在短期內(nèi)釋放到環(huán)境中。然而, 目前關(guān)于木本植物 (特別是喬木 )與鉛元素關(guān)系的研究報(bào)道甚少 [2]。樟樹 (Cinnamo mum camphora )為常綠喬木, 是優(yōu)良的行道樹, 也是珍貴樹種之一, 是我國亞熱帶地區(qū)植被恢復(fù)和城鎮(zhèn)園林綠化的主要樹種

9、 [ 3], 目前香樟已在黃淮流域多個(gè)城市引種栽培。本研究以香樟為材料, 采用模擬鉛污染的圓片靜態(tài)試驗(yàn)法 [ 5], 研究其鉛金屬元素的積累和鉛脅迫下生理生化反應(yīng), 探討 LaC l 3 對(duì)鉛脅迫傷害的緩解作用, 為合理開發(fā)利用香樟, 充分發(fā)揮其生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益以及為治理污染土壤的林業(yè)生態(tài)工程、 城鎮(zhèn)園林綠化樹種的選擇提供依據(jù)。1 材料與方法1 . 1 試材的選取與處理 試驗(yàn)材料取自河南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園, 選擇樹齡及立地條件基本一致, 同

10、向、 同節(jié)位枝條正常香樟葉片作為試驗(yàn)材料, 將香樟葉片用去離子水沖洗 5遍, 紗布揩干。將大小近同的葉片疊置對(duì)齊, 沿葉脈兩側(cè)用直徑 1 c m的打孔器打取圓片, 置于培養(yǎng)皿中, 每皿 50片。將濃度為 400 mg/L的 Pb Ac 2 (以純 Pb濃度計(jì) )溶液加入培養(yǎng)皿中 (每皿用量 100 mL), 進(jìn)行鉛脅迫處理 ( PP)。另取一組培養(yǎng)皿加入最適濃度的氯化鑭( LaC l 3 )后, 用同樣濃度的 PbAc 2 進(jìn)行脅迫處理

11、 ( PL)。對(duì)照葉片用等量去離子水浸泡 ( C K)。處理組與對(duì)照皆3次重復(fù)。為確保 PbAc 2脅迫溶液 p H 值的穩(wěn)定性, 每 8h更換一次脅迫液, 至試驗(yàn)結(jié)束。1 . 2 生理生化指標(biāo)測(cè)定 將試驗(yàn)材料在脅迫后 1 h 、 2h 、 3 h 、 5 h及 2 d的不同時(shí)間里, 分別進(jìn)行生理生化指標(biāo)的測(cè)定。其中, 葉綠素含量、 細(xì)胞質(zhì)膜透性、 丙二醛(MDA) 活性等按湯章城 [ 6]和鄒琦 [ 7]提供的方法測(cè)定。葉片鉛富集量以

12、原子吸收分光光度法測(cè)定 [ 8]。所有數(shù)據(jù)均以 3次重復(fù)平均值計(jì)算, 用統(tǒng)計(jì)軟件 SPSS17 . 0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。2 結(jié)果與分析2 . 1 最適濃度的 LaC l 3 篩選 為確定對(duì)香樟葉片生理功能的最佳效應(yīng)濃度, 配制了 5 、 10 、 20 、 30 、 50 mg/L的L 3 溶液, 加入到培養(yǎng)皿中, 對(duì)照加等量蒸餾水, 以質(zhì)膜: 2010- 10- 2: 0 240700: 198 : :aCl而喪失功能, 還可使纖維素分子

13、間的橋鍵松弛或抑制蛋白質(zhì)的合成, 因此 MDA的積累可能對(duì)植物膜和細(xì)胞造成一定的傷害。圖 4的結(jié)果表明, 在 Pb Ac 2 處理的不同階段, 葉片中MDA含量分別比對(duì)照高出 0 . 5 % 、0 . 9 %、 3 . 7 %、 4 % 、1 . 1 %, 經(jīng)過 LaCl 3 的緩解作用, Pb Ac 2 脅迫產(chǎn)生的含量有顯著的下降, 比單一 Pb Ac 2 處理降低 0 . 5 %、 1 . 1 % 、2 . 9 %、 2 . 4 %

14、 、 3 . 1 %, 說明了 LaC l 3 減輕了 Pb Ac 2 對(duì)香樟葉片的傷害; 比對(duì)照降低 0 . 9 %、 11 . 7 % 、 6 . 5 % 、 2 . 8 % 、4 . 2 %, 說明在沒有 PbAc 2作用的情況下, LaC l 3對(duì)植株同樣起著保護(hù)作用。這表明植物處于各種逆境時(shí), 植物體內(nèi)活性氧產(chǎn)生和清除的平衡受到破壞, 體內(nèi)產(chǎn)生并積累的大量活性氧會(huì)引發(fā)膜脂過氧化產(chǎn)物, 產(chǎn)生 MDA等有害的膜脂過氧化產(chǎn)物; 并且

15、MDA的含量常會(huì)隨 Pb Ac 2 脅迫處理時(shí)間增加而增 加。經(jīng) 過 LaCl 3 的緩解作用,Pb Ac 2 脅迫產(chǎn)生的 MDA含量有顯著的下降, 雖然隨著處理時(shí)間的增加, MDA的含量還有所上升, 但幅度始終低于前者。圖 4 LaC l 3 對(duì)鉛脅迫下香樟葉片 MDA含量的影響2 . 5 鉛脅迫下香樟葉片鉛含量的變化 為了進(jìn)一步分析香樟在高濃度鉛脅迫下生理生化反應(yīng)的內(nèi)在原因, 試驗(yàn)中測(cè)定了香樟葉片中鉛富集量的變化。結(jié)果見圖 5 ,在

16、處理前葉片鉛富集量為 0 . 72 mg/kg的鉛元素, 在處理1 h后鉛富集量為 55 . 58 mg/kg , 與處理前相比鉛富集量增幅為 7619 . 4 % , 由于在短時(shí)間的鉛脅迫下, 植物具有一定的抗鉛性, 因此在處理的 1~ 2 h , 葉片鉛富集的增幅不大。隨著處理時(shí)間的增加, 葉片鉛富集量大量增加, 在處理 2 d后鉛富集量為 127 . 56 mg/kg , 與處理前相比鉛富集的增幅為 17616 . 7 %, 說明

17、香樟葉片具有一定的吸附鉛污染的能力。3 小結(jié)與討論試驗(yàn)結(jié)果表明, 在 400 mg/L的 Pb Ac 2 脅迫下, 香樟葉片鉛富集量的增幅在 7619 . 4 % ~ 17616 . 7 %, 說明香樟具有一定的吸附鉛污染的能力, 但在短時(shí)間內(nèi)鉛脅迫下足以引起受試香樟葉片的急性生理傷害, 其表現(xiàn)是香樟葉片葉綠素含量下降, 這一結(jié)果與其他資料上的對(duì)其它植物研究結(jié)果相符 [ ], 而適當(dāng)濃度的 L 3 可以促進(jìn)葉綠素的合成 [ 3], 此原

18、理與本試驗(yàn)結(jié)果相符。丙二醛(MDA)含量有所上升, 經(jīng)過 LaCl 3 的緩解作用, PbAc 2 脅迫產(chǎn)生的 MDA含量有顯著的下降, 這與前人的研究結(jié)果相符 [14]。質(zhì)膜透性增加, 經(jīng) LaCl 3 處理后的香樟葉片,其在 PbAc 2濃度 400 mg/L處理后葉片質(zhì)膜透性明顯增加, 即加入的 LaCl 3 對(duì)鉛脅迫產(chǎn)生了一定程度的緩解作用, 這與前人研究一致 [15]。圖 5 鉛脅迫下香樟葉片鉛含量的變化植物在逆境脅迫下, 形

19、態(tài)與生理上產(chǎn)生一系列保護(hù)性代償反應(yīng), 以適應(yīng)漸變或驟變的環(huán)境, 但當(dāng)鉛脅迫強(qiáng)度超越植物的適應(yīng)能力時(shí), 損傷便隨之發(fā)生, 鉛金屬可使植物體內(nèi)產(chǎn)生大量氧自由基, 這些活性氧能夠直接或間接啟動(dòng)膜脂過氧化, 使細(xì)胞膜損傷和破壞, 使細(xì)胞內(nèi)離子和有機(jī)物外滲, 從而使植物體內(nèi)一系列生理生化過程失調(diào),甚至導(dǎo)致植物死亡。本試驗(yàn)中, LaC l 3 處理的香樟葉片雖未完全避免高濃度 PbAc 2 污染引起的傷害, 但程度已明顯減輕, 反映出 LaC l

20、3 具有增加植物對(duì)重金屬脅迫耐受性的生理作用。其機(jī)制在于 LaCl 3 能促進(jìn)植物光合作用, 增加葉綠素含量, 抑制重金屬離子在植物體內(nèi)積累,降低細(xì)胞膜透性, 增強(qiáng)植株抗逆性。稀土 (鑭 )及配合物在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用基礎(chǔ)研究已有大量報(bào)道, 但將稀土鑭( LaC l 3 )作為調(diào)節(jié)因子而用于園林植物領(lǐng)域尚不多見, 有必要開展廣泛深入的研究。參考文獻(xiàn):[ 1] 杜應(yīng)瓊, 何江華, 陳俊堅(jiān), 等. 鉛、 鎘和鉻在葉類蔬菜中的累積及其對(duì)生長的影響

21、[ J].園藝學(xué)報(bào), 2003, 30( 1): 51~ 55 .[ 2] 方晰, 田大倫, 陳駿超, 等. 重金屬元素在樟樹人工林中的累積與遷移 [ J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào), 2006 , 6( 1): 64~ 68 .[ 3] 田大倫, 羅勇, 項(xiàng)文化, 等. 樟樹幼樹光合特性及其對(duì) CO2 濃度和溫度升高的響應(yīng) [ J]. 林業(yè)科學(xué), 2004, 40( 5): 88~ 92 .[ 4] 王建華, 徐同. 模擬酸雨對(duì)棉花子葉圓片膜

22、保護(hù)酶活性和膜脂過氧化作用的影響 [ J].生態(tài)學(xué)報(bào), 1993( 13): 228~ 234 .[ 5] 湯章城. 現(xiàn)代植物生理學(xué)試驗(yàn)指南 [ M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1999 .[ 6] 鄒琦. 植物生理生化試驗(yàn)指導(dǎo) [M ]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 5[ ] 劉偉, 郭興輝, 徐倩 原子吸收光譜法測(cè)定不同產(chǎn)地夏枯草中重金屬含量 [ ] 中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志, , 6( ) 53~ 55(下轉(zhuǎn)第 頁 )44 江 西 農(nóng) 業(yè)