朱旭東,原海燕,黃蘇珍,①,田松青,楊敬敏

〔1.蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇蘇州215008;2.江蘇省·中國(guó)科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園),江蘇南京210014〕

Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗生長(zhǎng)和生理生化特性的影響

朱旭東1,2,原海燕2,黃蘇珍2,①,田松青1,楊敬敏2

〔1.蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇蘇州215008;2.江蘇省·中國(guó)科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園),江蘇南京210014〕

采用液體培養(yǎng)法研究了0(CK)、200、400、600和800 mg·L-1Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾(Louisiana Iris)品種‘Professor Neil’幼苗生長(zhǎng),葉片葉綠素含量,葉片和根系的丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量、超氧陰離子自由基()產(chǎn)生速率以及超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的變化。結(jié)果表明:隨Pb質(zhì)量濃度的提高,幼苗的株高、根長(zhǎng)、葉片和根系干質(zhì)量以及耐性指數(shù)總體呈逐漸下降的趨勢(shì),且總體上顯著低于對(duì)照(P＜0.05),但各處理組間差異不顯著。幼苗葉片的葉綠素a和b含量均隨Pb質(zhì)量濃度提高而緩慢下降,但僅在800 mg·L-1Pb脅迫條件下葉綠素a含量顯著低于對(duì)照(P＜0.05),其余處理組的葉綠素a和b含量及葉綠素a/b比值均與對(duì)照無(wú)顯著差異。葉片和根系的MDA和Pro含量及POD活性均隨Pb質(zhì)量濃度提高逐漸增加,根系的SOD活性則隨Pb質(zhì)量濃度提高逐漸降低;而葉片的SOD活性以及葉片和根系的CAT活性和產(chǎn)生速率均在200～600 mg·L-1Pb脅迫條件下隨Pb質(zhì)量濃度提高逐漸增加,但在800 mg·L-1Pb脅迫下均不同程度降低,表明路易斯安那鳶尾可通過(guò)體內(nèi)抗氧化酶和相關(guān)物質(zhì)的誘導(dǎo)及合成緩解低濃度Pb脅迫對(duì)其造成的毒害作用,而高濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾的傷害較重。綜合分析結(jié)果表明:路易斯安那鳶尾具有一定的耐Pb特性和修復(fù)Pb污染水體的潛能。

Pb脅迫;路易斯安那鳶尾;生長(zhǎng)指標(biāo);生理生化特性;植物修復(fù)

環(huán)境中的鉛(Pb)易被植物吸收和富集,并可通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體。目前,部分耕地和河流湖泊受到不同程度的Pb污染,對(duì)民眾的生命和身體健康具有一定的危害性,因此,對(duì)環(huán)境Pb污染進(jìn)行治理刻不容緩。植物修復(fù)技術(shù)是治理重金屬污染的生物修復(fù)技術(shù)之一,而從觀賞植物中篩選有效的Pb富集植物并加以改良,不但可以美化環(huán)境,還具有修復(fù)Pb污染環(huán)境的作用。

鳶尾屬(Iris Linn.)的許多種類具有積累重金屬的能力,并對(duì)重金屬污染環(huán)境具有一定的修復(fù)作用。如:溪蓀(I.sanguinea Donn ex Horn.)對(duì)Pb脅迫的耐性較強(qiáng),并對(duì)Pb和Cd等重金屬元素具有一定的積累能力,可用于Pb污染環(huán)境的植物修復(fù)[1];而馬藺〔I. lactea var.chinensis(Fisch.)Koidz.〕對(duì)Pb-Cu復(fù)合脅迫環(huán)境具有一定的耐受能力[2]。路易斯安那鳶尾(Louisiana Iris)隸屬于鳶尾屬的一個(gè)分類系(Ser. Hexagonae),由原產(chǎn)于美國(guó)東南部路易斯安那州及其周邊地區(qū)的5個(gè)鳶尾屬種類I.fulva Ker-Gawl.、I. hexagona Walter、I.brevicaulis Raf.、I.giganticaerulea Small和I.nelsonii Randolph及其雜交種組成,是一類觀賞性狀優(yōu)良且易于栽培的水生觀賞植物,在水體綠化和環(huán)境污染治理方面具有突出優(yōu)勢(shì)[3-5],并且在蘇州地區(qū)其地上部分在冬季仍能保持綠色,觀賞性較強(qiáng)。路易斯安那鳶尾的適生性較強(qiáng),其野生種群已在鹽脅迫環(huán)境中存活2 000 a以上,而其雜交品種則能適應(yīng)旱地和濕地等不同環(huán)境[6],但有關(guān)路易斯安那鳶尾對(duì)Pb等重金屬脅迫的耐性研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

作者研究了液體培養(yǎng)條件下不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾品種‘Professor Neil’幼苗生長(zhǎng)、葉片葉綠素含量及葉片和根的部分生理生化指標(biāo)的影響,以期初步闡明路易斯安那鳶尾的耐Pb性,為深入研究其耐Pb機(jī)制以及篩選重金屬污染環(huán)境植物修復(fù)種類提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)材料為引自美國(guó)并在江蘇省·中國(guó)科學(xué)院植物研究所鳶尾種質(zhì)圃栽培20 a的路易斯安那鳶尾品種‘Professor Neil’的幼苗。

1.2 方法

1.2.1 Pb脅迫方法 于2012年3月在溫室內(nèi)選擇長(zhǎng)勢(shì)和株高均較一致的路易斯安那鳶尾幼苗,使用1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液預(yù)培養(yǎng)4周,至幼苗根長(zhǎng)達(dá)3 cm以上時(shí)進(jìn)行Pb脅迫實(shí)驗(yàn)。Pb以Pb(NO3)2形式加入1/10 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液中,使Pb2+的最終質(zhì)量濃度分別為0、200、400、600和800 mg·L-1。處理液分別裝入高15 cm、直徑20 cm的不透光塑料盆(盆外包裹黑色塑料薄膜)中,每盆中放入用塑料泡沫板和海綿支撐種植的大小一致的幼苗3株,每處理5盆,共25盆75株苗。每周更換1次處理液,處理4周后取樣測(cè)定各生長(zhǎng)及生理生化指標(biāo)。每個(gè)指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定方法 每個(gè)處理組隨機(jī)選取3株幼苗,用去離子水沖洗干凈并吸干表面水分,用直尺分別測(cè)量幼苗的株高和根長(zhǎng)并計(jì)算平均值,按照公式“耐性指數(shù)=(處理組幼苗平均根長(zhǎng)/對(duì)照組幼苗平均根長(zhǎng))×100%”計(jì)算幼苗的耐性指數(shù)。將每株幼苗的全部葉片和根系分開(kāi),分別在105℃下殺青2 h,然后置于60℃烘干至恒質(zhì)量并稱量,分別計(jì)算幼苗的單株葉片干質(zhì)量和單株根系干質(zhì)量的平均值。

取剩余幼苗相同部位新鮮葉片測(cè)定葉綠素a和b含量;取相同部位新鮮葉片和根系測(cè)定丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量,超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性,超氧陰離子自由基()產(chǎn)生速率。葉綠素含量測(cè)定參照李合生[7]134-137的方法;MDA含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸法[7]260-261;Pro含量測(cè)定采用茚三酮比色法[7]258-259; SOD活性測(cè)定采用NBT光化還原法[7]167-168;POD活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚-過(guò)氧化氫法[7]164-165;CAT活性測(cè)定采用紫外吸收法[8];產(chǎn)生速率測(cè)定參照Elstner等[9]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析

采用EXCEL 2010和SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析,并運(yùn)用鄧肯氏(Duncan’s)新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

表1 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗生長(zhǎng)的影響(SD)1)Table1 Effect of Pb stress with different concentrations on growth of Louisiana Iris seedling(SD)1)

表1 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗生長(zhǎng)的影響(SD)1)Table1 Effect of Pb stress with different concentrations on growth of Louisiana Iris seedling(SD)1)

1)同列中不同的小寫字母表示經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference (P＜0.05)by Duncan’s new multiple range test.

?

表2 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗葉片葉綠素含量的影響(SD)1)Table2 Effect of Pb stress with different concentrations on chlorophyll content in leaf of Louisiana Iris seedling(SD)1)

表2 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗葉片葉綠素含量的影響(SD)1)Table2 Effect of Pb stress with different concentrations on chlorophyll content in leaf of Louisiana Iris seedling(SD)1)

1)同列中不同的小寫字母表示經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference(P＜0.05)by Duncan’s new multiple range test.

?

2 結(jié)果和分析

2.1 Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗生長(zhǎng)的影響

不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗生長(zhǎng)的影響見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn):隨著Pb質(zhì)量濃度的提高,路易斯安那鳶尾幼苗的株高和根長(zhǎng)均呈逐漸下降的趨勢(shì)。在800 mg·L-1Pb脅迫條件下幼苗的株高和根長(zhǎng)均最低,分別較對(duì)照下降25.87%和40.01%。經(jīng)Pb脅迫處理后幼苗的株高與對(duì)照均存在顯著差異(P＜0.05),但幼苗的根長(zhǎng)僅在600和800 mg·L-1Pb脅迫條件下與對(duì)照存在顯著差異。

由表1還可見(jiàn):在Pb脅迫條件下幼苗的單株葉片干質(zhì)量和單株根系干質(zhì)量均與對(duì)照差異顯著,但各處理組間無(wú)顯著差異(P＞0.05)。在800 mg·L-1Pb脅迫條件下,幼苗的單株葉片干質(zhì)量和單株根系干質(zhì)量均最低,分別較對(duì)照下降45.96%和68.18%,下降幅度明顯高于株高和根長(zhǎng)。

各處理組幼苗的耐性指數(shù)隨Pb質(zhì)量濃度的提高呈逐漸降低的趨勢(shì)。在200和400 mg·L-1Pb脅迫條件下幼苗的耐性指數(shù)相近,均達(dá)到80%以上;但在600和800 mg·L-1Pb脅迫條件下幼苗的耐性指數(shù)明顯減小,說(shuō)明在高濃度Pb脅迫條件下,路易斯安那鳶尾幼苗對(duì)Pb脅迫的耐性明顯降低,植株生長(zhǎng)受到較強(qiáng)抑制。

2.2 Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗部分生理生化指標(biāo)的影響

2.2.1 對(duì)葉片葉綠素含量的影響 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗葉片葉綠素含量的影響見(jiàn)表2。結(jié)果顯示:不同質(zhì)量濃度Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾幼苗葉片的葉綠素a和b含量均較對(duì)照有所下降。與對(duì)照相比,在400和600 mg·L-1Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾幼苗葉片的葉綠素a含量下降不明顯,而800 mg·L-1Pb脅迫處理組幼苗葉片的葉綠素a含量(5.83 mg·g-1)顯著下降(P＜0.05),僅為對(duì)照(14.77 mg·g-1)的39.47%;各處理組幼苗葉片的葉綠素b含量與對(duì)照均不存在顯著差異(P＞0.05);各處理組幼苗葉片的葉綠素a/b比值也與對(duì)照無(wú)顯著差異。

2.2.2 對(duì)葉片和根系丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量的影響 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根中MDA和Pro含量的影響見(jiàn)表3。在200～800 mg·L-1Pb脅迫條件下,幼苗根系和葉片的MDA含量均隨著Pb質(zhì)量濃度提高而上升,表明幼苗遭受的傷害越來(lái)越嚴(yán)重。根中的MDA含量均低于葉片,但根中MDA含量較對(duì)照的增幅明顯大于葉片。在200 mg·L-1Pb脅迫條件下葉片的MDA含量略低于對(duì)照且與對(duì)照差異不顯著(P＞0.05),但在400～800 mg·L-1Pb脅迫條件下葉片的MDA含量均顯著(P＜0.05)高于對(duì)照;而各處理組根系MDA含量則均顯著高于對(duì)照。600和800 mg·L-1Pb處理組葉片的MDA含量分別較對(duì)照提高0.90和1.95倍,而根系MDA含量則分別較對(duì)照提高2.45和3.34倍。

由表3還可知:各Pb脅迫處理組幼苗根系和葉片的Pro含量均隨Pb質(zhì)量濃度提高而上升。根系中的Pro含量明顯低于葉片,但葉片中Pro含量較對(duì)照的增幅明顯大于根系。各處理組間以及處理組與對(duì)照間的根系Pro含量差異均不顯著;在200 mg·L-1Pb脅迫條件下葉片的Pro含量與對(duì)照差異不顯著,但在400、600和800 mg·L-1Pb脅迫條件下葉片的Pro含量均顯著高于對(duì)照,分別較對(duì)照提高5.15、7.89和16.10倍。

表3 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量的影響(SD)1)Table3 Effect of Pb stress with different concentrations on contents of malondialdehyde(MDA)and proline(Pro)in leaf and root of Louisiana Iris seedling(SD)1)

表3 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量的影響(SD)1)Table3 Effect of Pb stress with different concentrations on contents of malondialdehyde(MDA)and proline(Pro)in leaf and root of Louisiana Iris seedling(SD)1)

1)同列中不同的小寫字母表示經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference (P＜0.05)by Duncan’s new multiple range test.

?

表4 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系SOD、POD和CAT活性的影響(SD)1)Table4 Effect of Pb stress with different concentrations on activities of SOD,POD and CAT in leaf and root of Louisiana Iris seedling (SD)1)

表4 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系SOD、POD和CAT活性的影響(SD)1)Table4 Effect of Pb stress with different concentrations on activities of SOD,POD and CAT in leaf and root of Louisiana Iris seedling (SD)1)

1)同列中不同的小寫字母表示經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference (P＜0.05)by Duncan’s new multiple range test.

?

2.2.3 對(duì)葉片和根系抗氧化酶活性的影響 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根中超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的影響見(jiàn)表4。由表4可以看出:隨Pb質(zhì)量濃度的提高,幼苗葉片和根中的SOD和CAT活性均呈現(xiàn)低濃度時(shí)升高、高濃度時(shí)降低的趨勢(shì),其中, 200 mg·L-1Pb脅迫條件下幼苗根系的SOD活性最高,600 mg·L-1Pb脅迫條件下幼苗葉片的SOD活性以及葉片和根系的CAT活性均達(dá)到最高;而葉片和根的POD活性則呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)。在不同質(zhì)量濃度Pb脅迫條件下葉片SOD活性均高于根系,根系CAT活性均高于葉片,但POD活性則表現(xiàn)為在低于800 mg·L-1Pb脅迫條件下根系高于葉片、而在800 mg·L-1Pb脅迫條件下則為葉片高于根系。各處理組的根系SOD活性無(wú)顯著差異(P＞0.05);而400～800 mg·L-1Pb處理組葉片的SOD活性均與對(duì)照有顯著差異(P＜0.05),但各處理組間差異不顯著。400～800 mg·L-1Pb處理組葉片中的POD活性以及800 mg·L-1Pb處理組根中的POD活性均與對(duì)照有顯著差異。

表5 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系產(chǎn)生速率的影響(SD)1)Table5 Effect of Pb stress with different concentrations onproduction rate in leaf and root of Louisiana Iris seedling(SD)1)

表5 不同質(zhì)量濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗葉片和根系產(chǎn)生速率的影響(SD)1)Table5 Effect of Pb stress with different concentrations onproduction rate in leaf and root of Louisiana Iris seedling(SD)1)

1)同列中不同的小寫字母表示經(jīng)鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)差異顯著(P＜0.05)Different small letters in the same column indicate the significant difference(P＜0.05)by Duncan’s new multiple range test.

?

3 討論和結(jié)論

Pb是植物的毒性元素之一,不同植物對(duì)Pb的敏感性和響應(yīng)過(guò)程依賴于其自身的基因型和生理特性。Pb脅迫會(huì)引起植物葉綠體超微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,抑制葉和根的生長(zhǎng)以及葉片的光合作用,導(dǎo)致細(xì)胞膜受損[10]。相關(guān)研究結(jié)果[11-12]表明:Pb脅迫時(shí)間和水平與其對(duì)植物光合作用的抑制效應(yīng)呈正相關(guān),與葉綠素含量呈負(fù)相關(guān)。本實(shí)驗(yàn)中,不同質(zhì)量濃度Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾幼苗葉片葉綠素a和b的含量也與Pb質(zhì)量濃度呈負(fù)相關(guān),即隨著Pb質(zhì)量濃度升高其葉綠素a和b含量均逐漸下降。這可能與“Pb脅迫條件下植物的光合系統(tǒng)和一些光合酶活性以及葉綠素合成受到抑制[13]”或者“Pb2+取代葉綠素分子中的Mg2+從而破壞葉綠素結(jié)構(gòu)并抑制光合作用[14]”有關(guān)。

本實(shí)驗(yàn)中,200 mg·L-1Pb處理?xiàng)l件下路易斯安那鳶尾幼苗葉片的丙二醛(MDA)含量與對(duì)照相比無(wú)顯著變化,表明該P(yáng)b脅迫水平并未導(dǎo)致路易斯安那鳶尾葉片細(xì)胞發(fā)生明顯的膜脂過(guò)氧化反應(yīng),細(xì)胞未受到明顯傷害,說(shuō)明路易斯安那鳶尾對(duì)200 mg·L-1Pb脅迫具有一定的耐性。但是,400、600和800 mg·L-1Pb處理?xiàng)l件下路易斯安那鳶尾根和葉片的MDA含量均較對(duì)照顯著增加,并且Pb脅迫水平越高,葉片和根系的MDA含量也越高,說(shuō)明此時(shí)其體內(nèi)活性氧水平較高,細(xì)胞受到氧化脅迫的傷害。這一研究結(jié)果與原海燕[15]對(duì)Pb脅迫下同屬植物馬藺以及朱廣慧等[16]對(duì)Cd和Cu脅迫下路易斯安那鳶尾的相關(guān)研究結(jié)果一致。然而,本研究中根系的MDA含量均低于葉片,這與原海燕[15]對(duì)馬藺的相關(guān)研究結(jié)果不一致。推測(cè)這可能與本研究中Pb處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(4周)有關(guān)。Pb脅迫首先傷害路易斯安那鳶尾的根系,并導(dǎo)致根系的生理活性下降,然后才對(duì)地上部分的生理特性產(chǎn)生影響。隨著Pb脅迫濃度的提高,路易斯安那鳶尾葉片的脯氨酸含量均顯著高于對(duì)照,這與姜永雷等[17]的研究結(jié)果一致。而在各濃度Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾根系脯氨酸含量與對(duì)照無(wú)顯著差異,說(shuō)明其根系清除氧自由基以及降低細(xì)胞膜脂過(guò)氧化的能力較弱。

本實(shí)驗(yàn)中,200和400 mg·L-1Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾體內(nèi)的產(chǎn)生速率與對(duì)照無(wú)顯著差異,而在600和800 mg·L-1Pb脅迫條件下卻顯著高于對(duì)照,表明高濃度Pb脅迫可導(dǎo)致路易斯安那鳶尾根和葉的細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化程度加劇,這一現(xiàn)象與Pb脅迫條件下MDA和脯氨酸含量的變化規(guī)律一致,在Cd和Cr等其他重金屬對(duì)植物的脅迫過(guò)程中也有相似的現(xiàn)象[18-19]。

低濃度Pb脅迫條件下路易斯安那鳶尾幼苗根和葉的SOD、POD和CAT活性均有所上升,表明它們?cè)谇宄钚匝踹^(guò)程中起重要作用,這種作用在其他植物上也有所體現(xiàn),如:Pb脅迫可以誘導(dǎo)玉米(Zea mays Linn.)產(chǎn)生活性氧(ROS)并提高細(xì)胞的脂質(zhì)過(guò)氧化水平,導(dǎo)致抗氧化酶活性相應(yīng)增強(qiáng)[20]。路易斯安那鳶尾根系和葉片POD活性隨Pb脅迫濃度提高而上升,二者呈明顯的正相關(guān),這可能與“POD活性與植物組織中重金屬含量水平緊密相關(guān)[21]”有關(guān)。然而,高水平(800 mg·L-1)Pb處理?xiàng)l件下路易斯安那鳶尾根系和葉片的SOD和CAT活性均有所下降,說(shuō)明二者清除活性氧的作用大為削弱,也說(shuō)明CAT與SOD的作用機(jī)制可能存在一定的相關(guān)性[15,22]。

綜上所述,在水培條件下,雖然不同濃度Pb脅迫對(duì)路易斯安那鳶尾幼苗的生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累及光合作用均有一定的抑制作用,對(duì)幼苗的抗氧化系統(tǒng)也有一定的損傷,但各處理組間生長(zhǎng)指標(biāo)的差異并不顯著。在200和400 mg·L-1Pb脅迫條件下培養(yǎng)4周,路易斯安那鳶尾幼苗各生長(zhǎng)和生理生化指標(biāo)大多與對(duì)照無(wú)顯著差異,說(shuō)明低濃度Pb脅迫下路易斯安那鳶尾可通過(guò)自身的抗氧化系統(tǒng)緩解Pb脅迫對(duì)機(jī)體的毒害作用,從而保證植株的生長(zhǎng)和發(fā)育,說(shuō)明路易斯安那鳶尾具有一定的耐Pb特性,并具有一定的修復(fù)重金屬污染水體的潛能。

[1] 王鴻燕,黃蘇珍,原海燕,等.Pb和Cd單一及復(fù)合脅迫條件下溪蓀(Iris sanguinea)生長(zhǎng)及金屬離子積累特征分析[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào),2011,20(3):24-28.

[2] 韓玉林.Pb-Cu復(fù)合脅迫對(duì)馬藺幼苗生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的影響[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào),2010,19(4):24-30.

[3] 胡永紅,肖月娥.濕生鳶尾——品種賞析、栽培及應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2012:61-65.

[4] 郭晉燕,張金政,孫國(guó)峰,等.根莖鳶尾園藝學(xué)研究進(jìn)展[J].園藝學(xué)報(bào),2006,33(5):1149-1156.

[5] 朱旭東,田松青,蔡曾煜.水生常綠雜種鳶尾新品種[J].中國(guó)花卉園藝,2007(12):46-47.

[6] Van ZANDT P A,MOPPER S.Delayed and carryover effects of salinity on flowering in Iris hexagona(Iridaceae)[J].American Journal of Botany,2002,89(11):1847-1851.

[7] 李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2000.

[8] 高俊鳳.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:高等教育出版社, 2006:45-75.

[9] ELSTNER E F,HEUPEL A.Inhibition of nitrite formation from hydroxylammoniumchloride:a simple assay for superoxide dismutase [J].Analytical Biochemistry,1976,70(2):616-620.

[10] LIU D,ISLAM E,LI T Q,et al.Comparison of synthetic chelators and low molecular weight organic acids in enhancing phytoextraction of heavy metals by two ecotypes of Sedum alfredii Hance[J]. Journal of Hazardous Materials,2008,153(1/2):114-122.

[11] 王啟明.鉛·鎘單一及復(fù)合脅迫對(duì)玉米幼苗生理生化特性的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,34(10):2036-2037,2048.

[12] 林 偉,張 燕,周娜娜,等.鉛污染對(duì)黃瓜幼苗脯氨酸及葉綠素含量的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2006,12(11):86-87.

[13] 彭 鳴,王煥校,吳玉樹(shù).鎘、鉛誘導(dǎo)的玉米(Zea mays L.)幼苗細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的變化[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),1991,11(6):426-431.

[14] KüPPER H,KüPPER F,SPILLER M.Environmental relevance of heavy metal-substituted chlorophylls using the example of water plants[J].Journal of Experimental Botany,1996,47(2):259-266.

[15] 原海燕.馬藺Pb耐性機(jī)理及其對(duì)Pb污染土壤根際微環(huán)境的影響研究[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,2013:36.

[16] 朱廣慧,唐 蓉,高 莉,等.鎘、銅脅迫對(duì)路易斯安娜鳶尾生理生化的影響[J].北方園藝,2011(24):84-86.

[17] 姜永雷,魯紅鼎,黃曉霞,等.鉛脅迫對(duì)滇潤(rùn)楠幼苗生理特性的影響[J].北方園藝,2013(19):75-79.

[18] ZHANG F Q,ZHANG H X,WANG G P,et al.Cadmium-induced accumulation of hydrogen peroxide in the leaf apoplast of Phaseolus aureus and Vicia sativa and the roles of different antioxidant enzymes [J].Journal of Hazardous Materials,2009,168(1):76-84.

[19] CHOUDHURY S,PANDA S K.Toxic effects,oxidative stress and ultrastructural changes in moss Taxithelium nepalense(Schwaegr.) Broth.under chromium and lead phytotoxicity[J].Water,Air, and Soil Pollution,2005,167(1/4):73-90.

[20] GUPTA D K,NICOLOSO F T,SCHETINGER M R C,et al. Antioxidant defence mechanism in hydroponically grown Zea mays seedlings under moderate lead stress[J].Journal of Hazardous Materials,2009,172(1):479-484.

[21] Van ASSCHE F,CARDINAELS C,CLIJSTERS H.Induction of enzyme capacity in plants as a result of heavy metal toxicity:doseresponse relations in Phaseolus vulgaris L.,treated with zinc and cadmium[J].Environmental Pollution,1988,52(2):103-115.

[22] TANYOLAC D,EKMEKCI Y,UNALAN S.Changes in photochemical and antioxidant enzyme activities in maize(Zea mays L.) leaves exposed to excess copper[J].Chemosphere,2007,67(1): 89-98.

(責(zé)任編輯:佟金鳳)

Effect of Pb stress on growth and physiological-biochemical characteristics of Louisiana Iris

seedling ZHU Xudong1,2,YUAN Haiyan2,HUANG Suzhen2,①,TIAN Songqing1,YANG Jingmin2(1.Suzhou Polytechnical Institute of Agriculture,Suzhou 215008,China;2.Institute of Botany, Jiangsu Province and the Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210014,China),J.Plant Resour.& Environ.2014,23(4):62-67

Changes of seedling growth,chlorophyll content in leaf,contents of malondialdehyde(MDA) and proline(Pro),superoxide anion free radical(O-·2)production rate and activities of superoxide dismutase(SOD),peroxidase(POD)and catalase(CAT)in leaf and root of Louisiana Iris‘Professor Neil’seedling under stress condition with 0(CK),200,400,600 and 800 mg·L-1Pb were researched by solution culture method.The results show that with enhancing of Pb concentration,generally,height, root length,dry weights of leaf and root and tolerance index of seedling appear gradually decreasing trend,and are significantly lower than those of the control(P＜0.05)as a whole,but there is no significant difference among treatment groups.With enhancing of Pb concentration,contents of Chla and Chlb in leaf of seedling decrease gradually but only Chla content under 800 mg·L-1Pb stress is significantly lower than that of the control(P＜0.05),differences in contents of Chla and Chlb and ratio of Chla/Chlb between other treatment groups and the contro l all are not significant.With enhancing of Pbconcentration,contents of MDA and Pro and POD activity in leaf and root all increase,and SOD activity in root decreases.While SOD activity in leaf and CAT activity andproduction rate in leaf and root all increase with enhancing of Pb concentration under 200-600 mg·Pb stress,but those decrease with different degrees under 800 mg·L-1Pb stress,meaning that Louisiana Iris can relieve the toxic action caused by low concentration of Pb stress via induction and synthesis of antioxidant enzymes and related substances in vivo,while damage of high concentration of Pb stress to Louisiana Iris is serious.The comprehensive analysis result indicates that Louisiana Iris possesses a certain resistance to Pb and the potential ability to repair water polluted by Pb.

Pb stress;Louisiana Iris;growth index;physiological-biochemical characteristics; phytoremediation

Q945.78;X53;S682.1+9

A

1674-7895(2014)04-0062-06

10.3969/j.issn.1674-7895.2014.04.09

2014-04-14

江蘇省教育廳青藍(lán)工程項(xiàng)目(2014-24;2012-246);江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目(SXGC[2013]088);蘇州市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(SNG201209)

朱旭東(1972—),男,安徽合肥人,博士研究生,副教授,主要從事觀賞植物資源與環(huán)境修復(fù)等方面的研究。

①通信作者E-mail:hsz1959@163.com