鳳丹(Paeonia ostii)對(duì)Cu脅迫的響應(yīng)及其在Cu污染土壤利用中的應(yīng)用.pdf

1、我國(guó)銅礦資源豐富，但是銅礦的開(kāi)采和冶煉以及廢棄的尾礦等對(duì)礦區(qū)周圍土壤造成了嚴(yán)重的污染。如何提高Cu污染土壤的利用率逐漸成為土壤學(xué)專家們研究的熱點(diǎn)之一。本研究通過(guò)野外調(diào)查、盆栽試驗(yàn)和大田試驗(yàn)探究了鳳丹（Paeoniaostii）在Cu污染土壤利用中的應(yīng)用價(jià)值。另外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室水培試驗(yàn)，研究了鳳丹對(duì)Cu脅迫的響應(yīng)。主要結(jié)果如下:
　　本研究首先優(yōu)化了使用高效液相色譜法(HPLC)測(cè)定丹皮酚含量的色譜條件，并明確了丹皮酚樣品制備的最優(yōu)方

2、法。結(jié)果顯示，采用HPLC法測(cè)定丹皮酚時(shí)柱溫應(yīng)控制在25℃，甲醇-水的比例調(diào)節(jié)為70∶30，此條件可將丹皮酚與其他組分較好的分離;與傳統(tǒng)干燥方法相比，鮮樣直接提取可獲得最高含量的丹皮酚，其次為冷凍干燥。與鮮樣直接提取相比，陰干、暴曬、以及30℃、40℃、60℃、80℃烘干處理分別使丹皮酚損失47％、72％、40％、85％、92％、98％。因此，丹皮的制備及儲(chǔ)存過(guò)程中應(yīng)盡量保持低溫，以減少丹皮酚的損耗。鳳丹不同部位丹皮酚的含量分布規(guī)律是丹

3、皮最高＞木心＞莖皮＞莖心＞葉片＞葉柄。
　　以大豆（GlycinemaxL.cv.中黃50）為研究對(duì)象，采用葉片噴施丹皮酚及離體試驗(yàn)的方式研究了丹皮酚對(duì)植物Cu脅迫的緩解效應(yīng)及其主要的機(jī)理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，葉片噴施10μmol·L-1丹皮酚純品溶液或丹皮酚粗提液均能顯著緩解Cu處理引起的膜脂過(guò)氧化及H2O2的積累。Cu處理組的大豆葉片在噴施丹皮酚和離體浸泡處理后，G-POD的活性與未施加丹皮酚相比顯著提高，而NADH-POD的活性則顯著

4、降低;未加Cu的對(duì)照組在噴施丹皮酚后，G-POD和NADH-POD的活性與未施加丹皮酚的處理相比沒(méi)有顯著變化，而離體浸泡丹皮酚條件下NADH-POD的活性則顯著降低。采用抑制劑NaN3和氨基三唑?qū)OD的活性進(jìn)行抑制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)丹皮酚對(duì)H2O2積累的緩解作用顯著減弱，說(shuō)明POD在丹皮酚減少H2O2的積累主要是通過(guò)影響POD的活性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
　　對(duì)安徽銅陵鳳凰山銅礦區(qū)以及周邊的鳳丹種植地進(jìn)行采樣調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，在≤300mg·kg

5、-1的土壤Cu背景含量下，丹皮酚的含量隨著土壤總Cu含量的升高而升高，總Cu含量為100mg·kg-1的采樣點(diǎn)收集到的丹皮中丹皮酚的含量普遍較高;但是土壤總Cu含量≥400mg·kg-1的樣點(diǎn)丹皮中丹皮酚的含量隨著土壤總Cu含量的升高而逐漸降低;丹皮酚與土壤有效Cu的含量也呈現(xiàn)類似的變化趨勢(shì);所有樣點(diǎn)的丹皮酚與丹皮內(nèi)Cu含量呈顯著正相關(guān)線性關(guān)系（r=0.3742*，n=48）。而丹皮酚含量與土壤pH和營(yíng)養(yǎng)元素的含量之間無(wú)顯著的相關(guān)關(guān)系。

6、盡管土壤中Cu的背景含量具有較高的差異（30mg·kg-1～1000mg·kg-1），但是丹皮內(nèi)的Cu含量均未超過(guò)《中華人民共和國(guó)藥用植物及制劑進(jìn)出口綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》Cu≤20mg·kg-1的規(guī)定，符合中藥材質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)。
　　采用PCR-DGGE法分析鳳凰山銅礦區(qū)以及周邊的鳳丹生長(zhǎng)地土壤中的細(xì)菌多樣性。結(jié)果共鑒定出44個(gè)菌株。20個(gè)樣品中丹皮酚與土壤細(xì)菌多樣性的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，丹皮酚的含量與土壤細(xì)菌多樣性在p＜0.01水平顯著相關(guān)

7、。同時(shí)我們分析了不同菌株在土壤樣品中的分布，發(fā)現(xiàn)五個(gè)菌株包括Geobactesp.TL18，Oceanicaulissp.TL22,Desulfovibriosp.TL28,Desulfovermiculussp.TL29和Simplicispirasp.TL31在丹皮酚含量＜6.5g·kg-1的土壤樣品中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，推測(cè)這五種菌對(duì)丹皮酚的積累中可能起到一定的促進(jìn)作用，但是還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　通過(guò)提高土壤Cu含量，研究了不

8、同濃度Cu處理對(duì)鳳丹植株生長(zhǎng)、丹皮品質(zhì)、植株不同部位丹皮酚和Cu含量的影響。結(jié)果表明:土壤中添加不同濃度的Cu(50、100和200mg·kg-1)對(duì)鳳丹植株的生長(zhǎng)以及丹皮的外觀性狀沒(méi)有顯著的影響。土壤中添加的50和100mg·kg-1Cu對(duì)丹皮中丹皮酚的合成具有促進(jìn)作用，而當(dāng)銅添加量過(guò)高時(shí)(200mg·kg-1)，則抑制丹皮酚在丹皮的積累;木心中的丹皮酚含量隨著Cu處理濃度的升高顯著升高。
　　溶液培養(yǎng)條件下，營(yíng)養(yǎng)液中添加Cu抑

9、制鳳丹幼苗根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，并且隨著Cu濃度的升高，抑制作用更加明顯，而且Cu處理也顯著抑制了鳳丹幼苗總的生物量以及根系生物量的增加，但是處理之間差異不顯著。Cu處理之后，根系Cu含量顯著高于對(duì)照，丹皮酚含量與對(duì)照相比無(wú)顯著差異。5μmol·L-1的Cu處理不同時(shí)間對(duì)根凈伸長(zhǎng)的抑制率為50％左右，且隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，抑制率逐漸降低;處理14d后，幼苗以及根系的生物量分別比對(duì)照下降了29.2％和29.5％，而丹皮酚的含量增加但是與對(duì)照比差異

10、不顯著。
　　5μmol·L-1Cu處理24h鳳丹幼苗根系積累了大量的ROS。抗氧化酶中CAT和POD活性在Cu處理的初期顯著升高，后期逐漸下降到與對(duì)照相同的水平;GR酶的活性則隨著Cu處理時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低;根系A(chǔ)sA、DHA和總AsA的含量在處理72h時(shí)顯著升高，而整個(gè)Cu處理過(guò)程中AsA/DHA的值以及可溶性蛋白的含量無(wú)顯著的變化。Cu處理72h時(shí)，PAL活性高于對(duì)照;木質(zhì)素的含量以及POD的活性在處理的前期升高后期降低到

11、與對(duì)照相同的水平，推測(cè)POD可能在催化木質(zhì)素合成中可能起到關(guān)鍵的作用。
　　將牡丹引種到湯山Cu污染的農(nóng)田，通過(guò)觀察牡丹的生長(zhǎng)狀況及不同采收期的丹皮Cu和丹皮酚含量，同時(shí)比較了種植牡丹與種植其他農(nóng)作物的收益，為牡丹在Cu污染土壤的修復(fù)中的應(yīng)用價(jià)值評(píng)估提供依據(jù)。結(jié)果顯示，鳳丹在Cu污染農(nóng)田的生長(zhǎng)狀況明顯優(yōu)于觀賞品種胡紅;多因素方差分析結(jié)果顯示，采收期和種植地對(duì)丹皮中丹皮酚的含量影響顯著。對(duì)根皮Cu含量的調(diào)查結(jié)果顯示，落葉期時(shí)丹皮中C