韓寶賀，朱宏

（哈爾濱師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 黑龍江省植物分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱150025）

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，工業(yè)“三廢”排放量日益增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥和農(nóng)藥的過(guò)量噴施，以及城市建設(shè)進(jìn)程的進(jìn)一步加快，使得重金屬污染愈加嚴(yán)重［1］，其中，尤屬鎘土壤污染最為嚴(yán)重。鎘（Cd）是生物生長(zhǎng)發(fā)育的非必需元素，具較高毒性且極易被吸收，其本身具有高移動(dòng)性和高毒害性，極小濃度即可產(chǎn)生極大毒害，被認(rèn)定是危害最嚴(yán)重的重金屬污染物［2］。我國(guó)受重金屬Cd污染的草地及耕地面積超過(guò)2000萬(wàn)hm2，這不僅嚴(yán)重影響了作物的產(chǎn)量，且進(jìn)入土壤環(huán)境中的Cd離子，一旦積累在植物的可食用部位，便通過(guò)食物鏈影響到人類健康，會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)和腎功能異常，骨骼病變，并能引發(fā)骨痛病、肺氣腫、高血壓等多種疾病，因而重金屬污染問(wèn)題日益突出［3］。

白三葉（Trifoliumrepens）屬于豆科（Leguminosae）車軸草屬（Trifolium），又稱白花苜蓿，白車軸草，具有優(yōu)良的牧草品質(zhì)，產(chǎn)量高，生長(zhǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，過(guò)去多作為牧草栽培［4］。由于白三葉具有分枝多，根系發(fā)達(dá)，生物量大，再生速度快，適應(yīng)性強(qiáng)，成坪迅速等優(yōu)點(diǎn)，使其成為觀賞型草坪和綠地建植的主要草種。最主要的是，在實(shí)際應(yīng)用中，白三葉已經(jīng)被證明在重金屬污染土壤中具有良好的修復(fù)效果［5］，但當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的重金屬離子超過(guò)一定閾值時(shí)，細(xì)胞結(jié)構(gòu)便會(huì)產(chǎn)生一定的損傷。結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)變化是植物一系列生理活動(dòng)異常的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)［6］，因此，研究植物受重金屬毒害后，細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化，以及Cd2＋脅迫對(duì)白三葉生理生化的影響，可以從細(xì)胞學(xué)上揭示重金屬毒害白三葉的機(jī)理，從生理學(xué)上闡述白三葉通過(guò)生理生化反應(yīng)緩解Cd毒害的科學(xué)依據(jù)，對(duì)于開(kāi)展白三葉抗重金屬耐性機(jī)制的研究具有應(yīng)用價(jià)值。

目前，關(guān)于白三葉的研究主要集中在抗逆性（鹽堿脅迫、干旱脅迫、高溫脅迫）、化感作用，也有對(duì)其在植物修復(fù)中可能發(fā)揮的作用進(jìn)行探討［7－9］。Cd2＋脅迫白三葉的研究更是處于對(duì)種子及幼苗的抗性進(jìn)行研究的初級(jí)階段［10］，系統(tǒng)地闡述白三葉對(duì)Cd富集能力以及Cd2＋脅迫對(duì)白三葉顯微結(jié)構(gòu)及其生理特性的影響，尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)?zāi)M不同濃度Cd2＋對(duì)白三葉的脅迫，通過(guò)測(cè)定白三葉地上部分和地下部分的Cd含量，比較不同濃度Cd2＋處理下，白三葉對(duì)Cd的吸收能力和轉(zhuǎn)運(yùn)能力，從而為白三葉富集Cd潛力的評(píng)價(jià)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；比較Cd2＋脅迫下葉細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)的異同，并研究了白三葉在Cd2＋脅迫后的生理響應(yīng)，以期探討白三葉抗Cd的耐性機(jī)制。

1 材料與方法

1．1 材料培養(yǎng)及處理

參照《牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程》GB／T2930．4－2001系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［11］，確定25℃為白三葉種子的適宜萌發(fā)溫度，恒溫培養(yǎng)箱無(wú)光照條件下發(fā)芽。萌發(fā)后，播種于培養(yǎng)缽（高20cm、底徑15cm、口徑20cm）中，基質(zhì)為蛭石∶細(xì)砂＝1∶1混合而成，每盆15株，共60盆，用Hoagland完全營(yíng)養(yǎng)液定時(shí)定量澆灌培養(yǎng)，期間各項(xiàng)管理措施一致，在溫室中培養(yǎng)30d，待植物幼苗長(zhǎng)出3片真葉，進(jìn)行Cd2＋處理。試驗(yàn)于2013年10月至2014年3月進(jìn)行。

1．2 試驗(yàn)方法

1．2．1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，模擬Cd脅迫。Cd2＋以溶液形式加入到培養(yǎng)缽中，重金屬離子濃度依據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618－2008）3級(jí)土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行配制，Cd2＋濃度梯度分別為100，200，300，400，500μmol／L，每個(gè)梯度均采用 Hoagland完全培養(yǎng)液配制而成，同時(shí)設(shè)置對(duì)照處理，對(duì)照組施以Hoagland完全培養(yǎng)液，處理時(shí)間為7d。

1．2．2 植物體含Cd量測(cè)定 重金屬測(cè)定采用原子吸收光譜儀（Thermo－ICE3000），采集待測(cè)白三葉的地下和地上（莖和葉）部分，自來(lái)水沖洗以去除粘附于植物樣品上的蛭石和細(xì)砂，再用去離子水沖洗2～3次，瀝去水分，在105℃下殺青30min后于70℃烘箱中烘至恒重，烘干后樣品用陶瓷研缽研碎，潔凈密封保存。測(cè)定方法按照黃朝表等［12］及GB／T17141－1997方法測(cè)定［13］，同時(shí)配制空白試劑作為對(duì)比，數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值。

1．2．3 葉片顯微結(jié)構(gòu)觀察 采集待測(cè)白三葉的葉片，用含70%酒精的FAA固定液固定，固定時(shí)間均為24h以上。然后根據(jù)Feder和O’Brien的方法［14］，將材料置于乙二醇甲基丙烯酸酯（GMA）中滲透3次，前2次各為1d，第3次不少于5d，然后將裝有材料和GMA的膠囊，于60℃溫箱聚合24h，用Leica Ultralcut R切片，厚度為2～3μm。切片采用高碘酸－Schiff試劑／甲苯胺藍(lán)（PAS／TBO）法染色［15］，烘干切片，加拿大樹(shù)脂封片。裝片經(jīng) Olympus BX53顯微鏡觀察，Olympus DP26照相。

1．2．4 生理指標(biāo)測(cè)定 待測(cè)生理指標(biāo)的測(cè)定方法依次為：丙二醛（malondialdehyde，MDA）采用硫代巴比妥酸法測(cè)定［16］，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性采用 NBT 還原法測(cè)定［17］，過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定［18］，過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）活性采用紫外吸收法測(cè)定［19］。各處理組的生理指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次。

1．3 統(tǒng)計(jì)分析

所有數(shù)據(jù)用Excel 2003和SPSS 17．0軟件制表和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。主要分析指標(biāo)計(jì)算方法為：1）轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)＝植物地上部分元素的含量／地下部分同種元素含量。2）根系對(duì)重金屬的滯留率（%）［20］＝［（地下部分重金屬含量－地上部重金屬含量）／地下部分重金屬含量］×100。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同濃度Cd2＋對(duì)白三葉Cd含量和轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響

從表1可見(jiàn)，各器官（根、莖和葉部）對(duì)Cd的吸收能力有較大差別。總體而言，同一濃度時(shí)，各器官對(duì)Cd元素的富集量差異顯著，對(duì)Cd的富集能力表現(xiàn)為：根＞葉＞莖；相同器官的Cd含量，隨著Cd2＋濃度的增加，呈先上升后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。100μmol／L與對(duì)照組相比，地下和地上部分的Cd富集含量均急劇增加，增幅分別為123．8%和40．4%。當(dāng)Cd2＋濃度達(dá)到400μmol／L時(shí)，地下和地上部分（指莖和葉部）Cd含量增幅減緩，基本持平。本試驗(yàn)中，白三葉地下和地上部分的Cd富集量均在500μmol／L時(shí)，達(dá)到最大，分別為3．490和0．910 mg／L，地下部分吸收能力大于地上部分，且不同Cd2＋濃度之間Cd富集量差異顯著（P＜0．05）。

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（translocation factor，TF）表征植物將重金屬由根部轉(zhuǎn)移到地上部的能力，可間接衡量植物對(duì)重金屬的耐性［21］。由表1可知，白三葉不同營(yíng)養(yǎng)器官之間顯示出了較大差別。本試驗(yàn)中，脅迫濃度為100μmol／L時(shí)，TF最高（平均值為0．313），表明此濃度時(shí)，根部具有較強(qiáng)的Cd轉(zhuǎn)移能力。脅迫濃度為200，300，400和500 μmol／L的TF分別為0．202，0．234，0．262，0．261，差異不顯著。

2．2 不同濃度Cd2＋對(duì)白三葉葉片顯微結(jié)構(gòu)的影響

對(duì)照組白三葉葉片（圖1A）的上、下表皮均由1層細(xì)胞組成，上表皮細(xì)胞較大，下表皮細(xì)胞較小，細(xì)胞排列緊密。柵欄組織由單層長(zhǎng)柱狀細(xì)胞排列而成，排列較為緊密。海綿組織細(xì)胞為圓形或橢圓形，較稀疏。

表1 白三葉植株體對(duì)重金屬的富集情況Table 1 Cd content，translocation factor and root retention rate in T． repens

圖1 白三葉不同Cd2＋脅迫下葉片的形態(tài)特征Fig．1 The morphological characteristics of the leaves of T． repens under different Cd2＋stress

白三葉在不同濃度Cd2＋處理下，上、下表皮細(xì)胞、柵欄組織細(xì)胞以及海綿組織細(xì)胞的形狀、大小及排列緊密程度，較對(duì)照組相比均出現(xiàn)了明顯變化，并且隨著受Cd2＋脅迫的時(shí)間延長(zhǎng)、濃度越高，柵欄組織和海綿組織變化會(huì)越明顯。其中，在較低濃度（100μmol／L）時(shí)，白三葉葉片各結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯的變化（圖1B）；從200μmol／L開(kāi)始，葉片結(jié)構(gòu)變化明顯（圖1C）。在Cd2＋供應(yīng)水平達(dá)到200μmol／L時(shí)，葉肉細(xì)胞的細(xì)胞壁著色加深，這可能與Cd元素的積累有關(guān)，此時(shí)，葉肉細(xì)胞的結(jié)構(gòu)仍較為清晰；300μmol／L時(shí)葉肉細(xì)胞排列疏松，柵欄組織長(zhǎng)柱狀細(xì)胞縮短變粗，形態(tài)極不規(guī)則（圖1D）；在高濃度Cd2＋脅迫下（400和500μmol／L），葉肉細(xì)胞發(fā)生收縮扭曲，且細(xì)胞間隙明顯變大，尤其是海綿組織扭曲程度大，厚度越來(lái)越小，收縮嚴(yán)重（圖1E，F(xiàn)）。

2．3 Cd2＋脅迫對(duì)白三葉葉片光合色素含量的影響

Cd2＋脅迫后，白三葉葉片的 Chl a，Chl b和總?cè)~綠素的含量逐漸降低（表2）。本試驗(yàn)中，隨著Cd2＋濃度的升高，Chl a的含量下降顯著，各處理組的含量差異顯著（P＜0．05），在最高處理濃度500μmol／L處理下，Chl a含量降至0．814mg／g，為對(duì)照的73．93%。Chl b的含量在100～300μmol／L Cd2＋脅迫下變化幅度較小，較對(duì)照無(wú)顯著差異，其中在低Cd2＋濃度（100，200μmol／L）時(shí)，Chl b的含量略升高。400μmol／L時(shí)，Chl b的含量下降，在500μmol／L時(shí)，降至最低，僅為對(duì)照的57．59%，且Cd2＋對(duì)葉綠素b的影響大于葉綠素a。總?cè)~綠素的含量也呈下降趨勢(shì)，而 Chl a／Chl b的變化卻恰恰相反。在低 Cd2＋脅迫下，Chl a／Chl b較對(duì)照降低，但隨Cd2＋濃度的升高，其比值亦逐漸升高，在500μmol／L達(dá)到2．951，較對(duì)照組差異顯著（P＜0．05）。

表2 Cd2＋脅迫對(duì)白三葉葉片光合色素含量的影響Table 2 Influence of Cd2＋ stress on photosynthetic pigment content in T． repensleaves

2．4 Cd2＋脅迫對(duì)白三葉葉片抗氧化物酶活力和MDA含量的影響

2．4．1 Cd2＋脅迫對(duì)白三葉葉片 MDA含量的影響 植物受到逆境脅迫時(shí)，通常會(huì)發(fā)生膜脂過(guò)氧化作用，而MDA是其最終分解的主要產(chǎn)物之一。MDA含量常用于評(píng)價(jià)植物體細(xì)胞膜的損傷程度，含量越高，說(shuō)明植物細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)損傷越嚴(yán)重，是一個(gè)重要的逆境生理指標(biāo)［22］。由圖2可知，白三葉葉片的MDA含量呈上升趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)不同濃度Cd2＋脅迫7d，白三葉葉片的 MDA含量變化相關(guān)方程為Y＝3．5903X＋7．8473（R2＝0．9085），由此可知，MDA含量變化與Cd2＋濃度呈正相關(guān)。100μmol／L處理下，MDA含量為16．52μmol／g FW，是對(duì)照的193．22%，差異顯著（P＜0．05）。200，300，400μmol／L處理下，MDA含量分別為21．35，23．25，23．99μmol／g FW，較對(duì)照組差異顯著（P＜0．05），但三者間無(wú)顯著差異。在500μmol／L處理下，白三葉葉片的MDA含量達(dá)到28．82μmol／g FW，較對(duì)照升高了337．08%，與其余各處理組間差異顯著（P＜0．05）。

圖2 Cd2＋脅迫下白三葉葉片丙二醛含量的變化Fig．2 Effect of Cd2＋ stress on MDA content in leaves of T． repens

圖3 Cd2＋脅迫下白三葉葉片超氧化物歧化酶活性的變化Fig．3 Effect of Cd2＋ stress on SOD activities in leaves of T． repens

2．4．2 Cd2＋脅迫對(duì)白三葉葉片SOD活性的影響 經(jīng)過(guò)Cd2＋脅迫7d，各試驗(yàn)組間的SOD活性，隨著脅迫濃度的升高，呈先升高后降低的趨勢(shì)（圖3）。較對(duì)照組而言，不同處理分別上升了150．28%，173．68%，202．16%，156．21%，133．77%，且各試驗(yàn)組間SOD活性均顯著高于對(duì)照組（P＜0．05）。100μmol／L脅迫7d，白三葉葉片SOD活性迅速升高，在300μmol／L處理下，其活性達(dá)到了206μg／（g FW·min），在500μmol／L時(shí)，降至136 μg／（g FW·min），但仍顯著高于對(duì)照組（P＜0．05）。

2．4．3 Cd2＋脅迫對(duì)白三葉葉片POD活性的影響 從圖4可知，脅迫7d后，各試驗(yàn)組間POD活性發(fā)生了明顯的變化，整體的變化趨勢(shì)為先上升后下降。從整個(gè)脅迫過(guò)程分析，除500μmol／L處理外，各組間活性均較對(duì)照組差異顯著（P＜0．05）。低濃度Cd2＋（100，200μmol／L）脅迫，即可使白三葉葉片POD活性急劇上升，升高幅度為對(duì)照的155%和198%，在300μmol／L處理下，POD活性達(dá)到470μg／（g FW·min），為對(duì)照組的2．16倍，此后，POD活性下降，至500μmol／L時(shí)，下降至252μg／（g FW·min），僅為對(duì)照組的1．16倍，與對(duì)照組活性差異不顯著。

2．4．4 Cd2＋脅迫對(duì)白三葉葉片CAT活性的影響 白三葉葉片的CAT活性在Cd2＋脅迫后的變化趨勢(shì)與SOD和POD一致，即隨著Cd2＋脅迫濃度的增加，CAT活性先升高后降低（圖5）。0～500μmol／L處理組的平均CAT 活性分別為32．13，60．11，82．67，96．67，72．11，64．44μmol／（g FW·min）。

圖4 Cd2＋脅迫下白三葉葉片過(guò)氧化物酶活性的變化Fig．4 Effect of Cd2＋ stress on POD activities in leaves of T． repens

圖5 Cd2＋脅迫下白三葉葉片過(guò)氧化氫酶活性的變化Fig．5 Effect of Cd2＋ stress on CAT activities in leaves of T． repens

2．4．5 Cd2＋脅迫下，白三葉各生理指標(biāo)間的相關(guān)性分析 對(duì)Cd2＋脅迫下，各項(xiàng)生理指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析（表3）。Chl a和 Chl b含量與 Cd2＋濃度之間呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0．01），Chl a和Chl b含量間呈極顯著正相關(guān)（P＜0．01）；MDA含量與Cd2＋濃度之間呈極顯著正相關(guān)（P＜0．01），MDA 含量與 Chl a和 Chl b含量之間呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0．01）；MDA含量與SOD活性呈顯著正相關(guān)（P＜0．05），與CAT活性呈極顯著正相關(guān)（P＜0．01）；而SOD，POD，CAT三者間呈極顯著正相關(guān)（P＜0．01）。

3 討論

3．1 白三葉對(duì)重金屬Cd的富集情況

重金屬累積能力是重金屬污染土壤修復(fù)時(shí)植物種選擇的一個(gè)重要指標(biāo)［23］。目前，Cd超富集植物標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)定，廣泛采用Tang等［24］提出的參考值（100 mg／kg）。白三葉已經(jīng)被證明對(duì)Cd具有很強(qiáng)的富集力，是一種Cd超富集植物［9］，但本研究所測(cè)白三葉的Cd富集量與之相距甚遠(yuǎn)。究其原因，可能是脅迫時(shí)間短所致，可進(jìn)一步延長(zhǎng)脅迫時(shí)間至30～60d，來(lái)進(jìn)一步印證白三葉對(duì)Cd的富集能力。

表3 Cd2＋濃度、葉綠素、膜脂過(guò)氧化指標(biāo)以及抗氧化酶之間的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis among Cd2＋ concentration，chlorophyll，MDA and antioxidant enzyme

Cd在白三葉體內(nèi)的分布有2種情況，一是積累在根部；另一種是把根系吸收的重金屬進(jìn)一步運(yùn)輸?shù)降厣喜?，并通過(guò)蒸騰作用或葉的脫落，從植物體排出，減少Cd對(duì)白三葉的毒害［25］。本試驗(yàn)表明，白三葉對(duì)重金屬Cd具有一定的累積作用，且同一濃度時(shí)，各器官對(duì)Cd的富集能力表現(xiàn)為：根＞葉＞莖，根部TF為0．202～0．313。與王春光等［26］的同一樹(shù)種不同器官內(nèi)重金屬富集量的結(jié)論一致，所以，在白三葉短期內(nèi)受Cd脅迫的情況下，根部滯留是白三葉積累Cd的主要方式，其含量為1．238～3．490mg／L，滯留率最高可達(dá)83．13%；而地上部分Cd積累量較低，為0．404～0．910mg／L。因而，白三葉在短期Cd脅迫的條件下，其防御措施可能是通過(guò)降低Cd向地上部分的遷移量，來(lái)減輕過(guò)量Cd對(duì)地上部分其他各器官的毒害，從而提高其Cd耐性，與夏漢平和束文圣［20］關(guān)于香根草（Vetiveriazizanioides）和百喜草（Paspalumnotatum）抗重金屬的耐性分析是一致的。

值得一提的是，適當(dāng)處理濃度（100μmol／L）更有利于白三葉對(duì)Cd的吸收，濃度過(guò)高則加重Cd對(duì)植物的毒害，因影響其生理代謝，從而影響植物根對(duì)重金屬離子的吸收；而處理濃度過(guò)低，因沒(méi)有達(dá)到植物對(duì)重金屬吸收的要求，植株體的重金屬含量也不會(huì)達(dá)到最大［27］，所以才會(huì)出現(xiàn)在400，500μmol／L時(shí)，Cd的富集量最多，而二者的TF卻低于100μmol／L。

3．2 Cd2＋脅迫對(duì)白三葉葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響

隨著脅迫的時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)白三葉的毒害日趨明顯，積累在葉片部分的Cd會(huì)使細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的損傷［28－29］。白三葉葉肉組織在低Cd2＋條件下結(jié)構(gòu)不受影響，但隨Cd2＋濃度升高，葉肉組織形態(tài)和排列發(fā)生改變。白三葉在高Cd2＋脅迫下葉肉細(xì)胞排列疏松，柵欄組織細(xì)胞收縮，但海綿組織逐漸退化，利于光合作用產(chǎn)生大量有機(jī)酸，同時(shí)增加蒸騰作用使Cd大量運(yùn)輸?shù)饺~片與有機(jī)酸結(jié)合，以提高植物對(duì)Cd積累能力，這與前人關(guān)于重金屬對(duì)植物形態(tài)的研究結(jié)果一致［30－32］。高Cd2＋脅迫下葉片上表皮細(xì)胞發(fā)生扭曲變形，可能是由于蒸騰作用使Cd在上表皮沉積較多，從徐根娣等［33］的研究中得到證實(shí)，這可能是白三葉適應(yīng)Cd脅迫的一種機(jī)制。

3．3 Cd2＋脅迫下白三葉的生理響應(yīng)

3．3．1 Cd2＋脅迫對(duì)葉片光合作用相關(guān)指標(biāo)的影響 已有研究表明，葉綠素含量會(huì)隨重金屬的脅迫而下降［34－35］。本試驗(yàn)中，隨Cd2＋濃度的升高，白三葉葉片的Chl a，Chl b和總?cè)~綠素的含量均降低。其原因可能是Cd2＋脅迫通過(guò)干擾α－氨基－γ－酮戊二酸的合成和抑制葉綠素酸酯還原酶的活性，使葉綠素的合成受阻［36－38］。而Cd2＋脅迫對(duì) Chl a／Chl b的影響因植物種類的不同而異。例如：小麥（Triticumaestivum）葉片Chl a／Chl b隨Cd2＋升高而下降［39］，棉花（Gossypiumhirsutum）則增大［40］。低Cd2＋引起白三葉葉片的葉綠素b含量增加，與金山等［41］對(duì)白三葉的研究一致，但其機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。

3．3．2 Cd2＋脅迫對(duì)葉片膜脂過(guò)氧化程度的影響 Bowler等［42］指出植物在逆境中，打破活性氧的代謝平衡，從而啟動(dòng)膜脂質(zhì)過(guò)氧化作用或膜脫脂作用，影響膜的功能。Abhay等［43］，Ortega－Villasante等［44］，蘇金為和王湘平［45］，李慧等［46］在對(duì)土人參（Talinumpaniculatum）、紫花苜蓿（Medicagosativa）、茶樹(shù)苗和草莓的研究中報(bào)道：Cd2＋脅迫下，植物體內(nèi)MDA含量急劇增多。本試驗(yàn)中，MDA含量與Cd2＋濃度間呈極顯著正相關(guān)，存在明顯的劑量－效應(yīng)關(guān)系。在低Cd2＋脅迫下，即已出現(xiàn)膜脂過(guò)氧化作用，表明白三葉葉片細(xì)胞膜對(duì)Cd極為敏感，且隨著Cd2＋濃度增加，過(guò)氧化作用越來(lái)越明顯。

3．3．3 Cd2＋脅迫對(duì)葉片抗氧化物酶活力的影響 環(huán)境脅迫會(huì)造成植物體內(nèi)活性氧的大量積累，誘導(dǎo)一系列抗氧化反應(yīng)［47－48］。本試驗(yàn)中，SOD，POD，CAT三者呈極顯著正相關(guān)，低Cd2＋脅迫下，白三葉通過(guò)升高SOD，POD和CAT活性來(lái)防止活性氧造成的毒害，說(shuō)明三者發(fā)揮協(xié)同作用，維持植物體內(nèi)氧自由基動(dòng)態(tài)平衡，體現(xiàn)了白三葉對(duì)Cd的適應(yīng)性；但這種能力是有限度的，在300μmol／L時(shí)，白三葉葉片SOD，POD和CAT活性都急劇下降，此時(shí)白三葉體內(nèi)活性氧的形成和清除系統(tǒng)之間的平衡被打破。這與劉慧芹等［49］、趙梅等［50］、Weng等［51］關(guān)于逆境時(shí)植物能通過(guò)各抗氧化酶活性協(xié)調(diào)變化來(lái)緩解毒害的結(jié)果一致。

重金屬對(duì)植物的毒害作用非常復(fù)雜，其毒害效應(yīng)與重金屬種類、重金屬濃度有關(guān)，且不同植物也有差異，甚至同一植物的不同器官對(duì)重金屬脅迫的反應(yīng)也存在差異?？梢钥隙ǖ氖牵参锸艿街亟饘倜{迫，細(xì)胞結(jié)構(gòu)及生理生化反應(yīng)等都會(huì)受到影響，它們之間相互聯(lián)系和相互制約。今后，可進(jìn)一步對(duì)分子水平的機(jī)理進(jìn)行研究，如信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以及分子生物學(xué)，充分了解重金屬耐受植物的抗性機(jī)理。

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