李 斌，李志輝，吳際友，王旭軍

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)， 湖南 長(zhǎng)沙 410004； 2.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

鉛脅迫對(duì)4種行道樹種幼苗葉片丙二醛 含量的影響

李 斌1，李志輝1，吳際友2，王旭軍2

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)， 湖南 長(zhǎng)沙 410004； 2.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

以具有較高觀賞價(jià)值、適合作行道樹的香樟、深山含笑、欒樹、鵝掌楸的1年生幼苗為試材，通過(guò)盆栽試驗(yàn)，研究其在不同程度鉛污染土壤中葉片丙二醛(MDA)含量的變化。結(jié)果表明，鉛脅迫下，植株葉片的丙二醛(MDA)含量不僅受Pb2+濃度主效應(yīng)的影響，還受樹種×濃度、樹種×濃度×?xí)r間交互效應(yīng)的影響。

行道樹；鉛脅迫；丙二醛

目前，鉛被認(rèn)為是最嚴(yán)重的環(huán)境污染物之一，工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放、汽車輪胎磨損或輪軌磨損產(chǎn)生的含鉛重金屬粉塵，造成城市道路兩側(cè)的土壤及植物的鉛污染[1-2]。鉛作為環(huán)境中的重金屬污染物，既不參與植物體的結(jié)構(gòu)組成，也不參與細(xì)胞的代謝活動(dòng)，在環(huán)境中具有穩(wěn)定、滯留時(shí)間長(zhǎng)、易被植物吸收等特性，是目前中國(guó)土壤—植物生態(tài)系統(tǒng)中主要的重金屬污染物[3]。隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展、汽車尾氣排放量的增多，使得城市道路土壤中鉛污染日益加劇，對(duì)城市綠化樹種的正常生長(zhǎng)構(gòu)成一定的威脅。行道樹是城市道路的主要綠化樹種，易遭受鉛污染的直接危害。但目前很多關(guān)于鉛對(duì)植物形態(tài)、生理生化效應(yīng)及植物對(duì)鉛污染耐性機(jī)制等方面的研究，主要以農(nóng)作物為研究對(duì)象[4-6]，而以園林植物尤其是以行道樹為對(duì)象進(jìn)行鉛污染研究的報(bào)道較少。因此，研究道路建設(shè)中較廣泛、易成活，并具觀賞性的行道樹種，在不同濃度重金屬鉛污染土壤中的丙二醛(MDA)含量的變化，探討和比較不同樹種的抗重金屬鉛脅迫特性和機(jī)理的差異，以期為城市行道樹種選擇提供參考，從而更好地發(fā)揮城市行道樹的生態(tài)效應(yīng)。

1 材料與方法

1.1供試材料

選用湖南省林業(yè)科學(xué)院林場(chǎng)苗圃內(nèi)香樟(Cinnamomumcamphora)、深山含笑(Micheliamaudiae)、欒樹(Koelreuteriapaniculata)、鵝掌楸(Liriodendronchinense)等4種樹種的1年生幼苗為試驗(yàn)材料。

1.2方法

1.2.1 鉛脅迫處理方法 于2009年3月將選好的苗木栽植在規(guī)格為18cm×16cm的塑料盆容器中，每盆裝土1.5kg并栽植1株苗木。盆栽土壤為黃土與草木灰以5∶1混合。移植后常規(guī)管理。

于5月苗木恢復(fù)生長(zhǎng)后進(jìn)行鉛脅迫處理。設(shè)定Pb2+濃度為：0(對(duì)照)，50，400，800，1600mg·L-1，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，各重復(fù)3次。處理前分別稱取一定量的Pb(N03)2，配制成相應(yīng)濃度的溶液，每株均勻澆灌200mL處理溶液，并將滲到托盤中的溶液倒回盆中。所有的處理及處理后苗木的生長(zhǎng)都在大棚內(nèi)進(jìn)行，且每次用等量的水澆灌進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以避免因受雨水或澆灌水的影響而造成植株間處理濃度的差異。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定 MDA含量采用硫代巴比妥酸測(cè)定法[7]。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 16.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1鉛脅迫對(duì)不同樹種幼苗葉片MDA含量的影響

2009年5月對(duì)4種行道樹種1年生幼苗進(jìn)行不同濃度Pb2+脅迫處理，處理后于6、8、10月分別對(duì)幼苗葉片的MDA含量進(jìn)行測(cè)定分析，測(cè)定結(jié)果見表1。

表1 鉛脅迫下4種行道樹種幼苗葉片各生理指標(biāo)測(cè)定結(jié)果樹種Pb2+濃度(mg·L-1)MDA(μmol·g-1)T1T2T3021026278673261750215932302028508香樟4002311836173341028003212535219356031600463943773533111011024119981330450130581244813430深山含笑4001284515193173948001612319073208181600175861977418494024605215922348250230742377125416欒樹4002522423857253138002452623681289861600250452051140471014879123021311250149331157212476鵝掌楸4001616412555131948001922114421159731600182251624814595 注：T1、T2、T3分別代表6月，8月，10月取樣的測(cè)定值，表中數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值。

對(duì)不同樹種在不同濃度Pb2+脅迫下的MDA含量進(jìn)行方差分析，結(jié)果(見表1、表2)表明，濃度主效應(yīng)、樹種×濃度、樹種×濃度×?xí)r間交互效應(yīng)均達(dá)到了極顯著的水平(Sig.<0.01)。在此基礎(chǔ)上，再用LSD法對(duì)主效應(yīng)及交互效應(yīng)做多重比較，根據(jù)MDA的含量，分析不同樹種之間抗鉛脅迫能力的差異，分析結(jié)果見表3～5及圖1～3。

表2 鉛脅迫下4個(gè)不同樹種葉片MDA含量方差分析變異來(lái)源自由度均方FSig樹種328722122977520000時(shí)間28213485150000濃度4337092349450000樹種×?xí)r間66654768990000樹種×濃度123852739940000時(shí)間×濃度81396314470184樹種×?xí)r間×濃度244661548320000誤差1209646誤差總和180校正總和179 注：Sig<005表示差異顯著，Sig<001表示差異極顯著。

2.1.1 Pb2+濃度主效應(yīng)對(duì)幼苗葉片MDA含量影響的多重比較 由表3和圖1可知，除Pb2+濃度為50mg·L-1的處理葉片MDA含量與對(duì)照差異不顯著，且MDA含量略低于對(duì)照以外，其余處理與對(duì)照的差異均達(dá)到極顯著水平(Sig.<0.01)，且MDA含量均大于對(duì)照，即植株在除50mg·L-1以外的其它濃度Pb2+處理下，其葉片細(xì)胞均受到了傷害。由此可知，隨著Pb2+濃度升高，膜脂過(guò)氧化加劇，最終導(dǎo)致膜損傷，幼苗受害程度加劇。這與前人研究結(jié)果一致[8-10]。但植株在Pb2+濃度為50mg·L-1處理時(shí)，MDA含量低于對(duì)照，表明樹木在低濃度Pb2+處理時(shí)對(duì)鉛脅迫具有一定的自我保護(hù)能力，可以刺激植株的生長(zhǎng)，但其后MDA含量隨著Pb2+濃度增加而逐漸增加，說(shuō)明樹木在低濃度Pb2+下對(duì)鉛毒害的保護(hù)作用是有限度的。這在前人的研究中也都有提到[8,11]。

表3 Pb2+濃度主效應(yīng)對(duì)幼苗葉片MDA含量影響的多重比較Pb2+濃度(mg·L-1)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)50400??800??1600?? 注：?表示與對(duì)照差異顯著(Sig<005)，??表示與對(duì)照差異極顯著(Sig<001)，表4、表5同。

圖1 Pb2+濃度主效應(yīng)對(duì)幼苗葉片MDA含量的影響

2.1.2 樹種×Pb2+濃度交互效應(yīng)對(duì)不同樹種幼苗葉片MDA含量影響的多重比較 由表4和圖2可知，欒樹只在1600mg·L-1的Pb2+處理下與對(duì)照達(dá)到極顯著差異，而香樟、鵝掌楸只在800mg·L-1和1600mg·L-1的Pb2+處理下與對(duì)照達(dá)到極顯著差異，表現(xiàn)出受害特性，其余濃度均與對(duì)照差異不顯著，即欒樹、香樟、鵝掌楸只在較高濃度鉛脅迫下受害。深山含笑除50mg·L-1的Pb2+處理下與對(duì)照不顯著外，其余濃度均與對(duì)照達(dá)極顯著差異，且不同濃度的Pb2+脅迫下的MDA含量均大于對(duì)照，葉片受到了鉛的傷害，同時(shí)隨著Pb2+濃度的增加，受害程度加劇。

表4 樹種×Pb2+濃度交互效應(yīng)對(duì)幼苗葉片MDA含量影響的多重比較樹種鉛濃度0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)香樟50400 800??1600??深山含笑50400??800??1600??欒樹50400 800 1600??鵝掌楸50400 800??1600??

圖2 樹種×Pb2+濃度交互效應(yīng)對(duì)不同樹種幼苗葉片MDA含量的影響

2.1.3 樹種×Pb2+濃度×?xí)r間交互效應(yīng)對(duì)幼苗葉片MDA含量影響的多重比較 由表5和圖3可知。處理后在T1時(shí)，香樟在800mg·L-1Pb2+處理下MDA含量與對(duì)照達(dá)到顯著水平，在1600mg·L-1Pb2+處理下MDA含量與對(duì)照達(dá)到極顯著水平，而50、400mg·L-1的處理與對(duì)照差異不顯著；處理后在T2時(shí)，只在1600mg·L-1Pb2+處理下MDA含量與對(duì)照MDA含量達(dá)到顯著水平，在T3時(shí)，在不同Pb2+濃度脅迫下MDA含量與對(duì)照差異均不顯著。即香樟在Pb2+處理

初、中期只在高濃度Pb2+脅迫下受害，而在低濃度Pb2+脅迫下不受害，并且隨著處理時(shí)間的推移其受害減輕，直至表現(xiàn)為不受害，有著較強(qiáng)的抗鉛能力。

深山含笑被Pb2+處理后在T1時(shí)的800mg·L-1Pb2+處理下MDA含量與對(duì)照達(dá)到顯著水平，在1600mg·L-1Pb2+處理下MDA含量與對(duì)照達(dá)到極顯著水平；在處理T2時(shí)，800、1600mg·L-1Pb2+處理下MDA含量與對(duì)照均達(dá)到極顯著水平；T3時(shí)除50mg·L-1Pb2+處理外，其余處理下MDA含量與對(duì)照均達(dá)到極顯著水平，即深山含笑初期只在高濃度Pb2+脅迫下受害，但是隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)受害加重，逐漸往低濃度延伸，且受害程度加劇。

欒樹被Pb2+處理后只在T3時(shí)的1600mg·L-1Pb2+處理下MDA含量與對(duì)照達(dá)到極顯著水平，其余Pb2+濃度脅迫下MDA含量與對(duì)照差異均不顯著。說(shuō)明欒樹在處理初、中期的低濃度下對(duì)鉛有著較強(qiáng)的抗性，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)高濃度Pb2+的抗鉛能力弱化，開始受到傷害。

鵝掌楸被Pb2+處理后只在T1時(shí)的800mg·L-1Pb2+處理下與T2時(shí)的1600mg·L-1Pb2+處理下MDA含量與對(duì)照差異達(dá)到顯著，其余不同時(shí)間鉛脅迫下MDA含量與對(duì)照差異均不顯著。說(shuō)明鵝掌楸與香樟相似，只在處理初、中期的高濃度Pb2+脅迫下受害，并且隨著處理時(shí)間的推移其受害減輕至不受害。

關(guān)于深山含笑和欒樹植株在受到鉛脅迫后，植株內(nèi)MDA含量顯著增加，且隨Pb2+濃度的提高及脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而提高，前人已有大量相似結(jié)果[12-13]。香樟和鵝掌楸在低濃度Pb2+脅迫下不受害或MDA含量呈一定程度的減少，這在前人的研究中亦有提到。這是由于植株在低鉛條件下，可誘導(dǎo)活性氧清除系統(tǒng)以及葉片可溶性糖含量增加以減少由于鉛脅迫帶來(lái)的活性氧代謝失衡和缺水對(duì)植株的傷害[8，11]。

表5 樹種×Pb2+濃度×?xí)r間交互效應(yīng)對(duì)不同樹種幼苗葉片MDA含量影響的多重比較樹種T1T2T30(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)0(CK)香樟50400800?1600??50400800 1600? 50400 800 1600 深山含笑50400800?1600??50400800??1600??50400??800??1600??欒樹50400800 1600 50400800 1600 50400 800 1600??鵝掌楸50400800?1600 50400800 1600? 50400 800 1600

圖3 樹種×Pb2+濃度×?xí)r間交互效應(yīng)對(duì)幼苗葉片MDA含量的影響

3 結(jié)論與討論

MDA是膜質(zhì)過(guò)氧化的產(chǎn)物，細(xì)胞膜透性和MDA含量的增加，表明逆境脅迫下細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)和完整性遭到破壞，透性增大，細(xì)胞內(nèi)的離子和有機(jī)物大量外滲，外界有毒物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，破壞了細(xì)胞內(nèi)酶及代謝作用原有的區(qū)域性[14]。一般認(rèn)為，重金屬濃度越高，脅迫時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)該植物細(xì)胞的傷害越大，MDA含量也就越高[3]。此試驗(yàn)通過(guò)對(duì)4個(gè)樹種幼苗在不同濃度Pb2+脅迫下MDA含量的研究，發(fā)現(xiàn)鉛脅迫下樹木幼苗葉片的受害情況不僅受主效應(yīng)的影響，還受交互效應(yīng)的影響。在此次試驗(yàn)中，4個(gè)樹種在不同濃度Pb2+脅迫下的MDA含量變化不盡一致。香樟在處理初、中期只在高濃度Pb2+脅迫下受害，而在低濃度Pb2+脅迫下不受害，并且隨著處理時(shí)間的推移其受害減輕，直至表現(xiàn)為不受害，有著較強(qiáng)的抗鉛能力。深山含笑在處理初期只在高濃度Pb2+脅迫下受害，但是隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)受害加重，逐漸往低濃度延伸，且受害程度加劇。欒樹在處理初、中期的低濃度下對(duì)鉛有著較強(qiáng)的抗性，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)對(duì)高濃度Pb2+的抗鉛能力弱化，開始受到傷害。鵝掌楸與香樟相似，只在處理初、中期的高濃度Pb2+脅迫下受害，并且隨著處理時(shí)間的推移其受害減輕至不受害。

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(責(zé)任編輯：唐效蓉)

EffectsofPbstressonmalondialdehydecontentofseedlingsleavesfrom4avenuetreesspecies

LI Bin1, LI Zhihui1, WU Jiyou2, WANG Xujun2

(1.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China;2.Hunan Forestry Academy, Changsha 410004, China)

One year old seedlings ofCinnamomumcamphora,Micheliamaudiae,KoelreuteriapaniculataandLiriodendronchinensewhich have high ornamental value and can be used as avenue trees were selected for this experiment. With soils of varying degrees of Pb contamination, the change of malondialdehyde (MDA) content of leaves from above mentioned species was studied. The results showed that, the MDA content of leaves under Pb stress was not only affected mainly by Pb2+concentrations, but also affected by interactive effect of tree species × concentration, tree species ×concentration × time.

avenue trees; Pb stress; malondialdehyde (MDA)

2010-03-26

2010-04-12

X 503.235

A

1003-5710(2010)02-0008-04