趙大傳，劉逸夢(mèng)

摘要：通過(guò)盆栽試驗(yàn)，測(cè)定了翅堿蓬（Suaeda heteroptera Kitagawa）在鹽漬化條件下受石油污染時(shí)的生長(zhǎng)生理指標(biāo)，研究鹽漬化條件下石油污染對(duì)翅堿蓬株高、生物量等生長(zhǎng)指標(biāo)以及葉綠素含量、過(guò)氧化氫酶、可溶性蛋白質(zhì)、游離脯氨酸含量的影響。結(jié)果表明，翅堿蓬對(duì)石油的耐受閾值為5.0 g/kg，超過(guò)此閾值抑制作用明顯增加。翅堿蓬的株高及生長(zhǎng)量隨石油濃度增加而下降；葉綠素含量隨石油濃度升高而降低；過(guò)氧化氫酶在留苗后開(kāi)始培養(yǎng)的20 d內(nèi)隨石油濃度增加而增加，在40和60 d時(shí)低石油濃度下保持平穩(wěn)，高石油濃度下下降；可溶性蛋白質(zhì)含量在低石油濃度污染下40 d內(nèi)基本保持平穩(wěn)，高石油濃度下下降，60 d時(shí)所有石油濃度處理均下降；游離脯氨酸含量40 d內(nèi)隨石油濃度增加而上升，在60 d時(shí)，石油濃度≤5.0 g/kg時(shí)游離脯氨酸含量顯著高于對(duì)照，石油濃度為10.0、25.0 g/kg時(shí)游離脯氨酸含量顯著低于對(duì)照。

關(guān)鍵詞：石油污染；翅堿蓬（Suaeda heteroptera Kitagawa）；生長(zhǎng)指標(biāo)；生理指標(biāo)

中圖分類(lèi)號(hào)：X53；X173 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）07-1535-04

Effects of Petroleum Pollution on the Growth of Suaeda heteroptera Kitagawa

under Saline Condition

ZHAO Da-chuan，LIU Yi-meng

（School of Environmental Science and Engineering， Shandong University， Jinan 250100， China）

Abstract： The effects of petroleum pollution on plant height， dry weight， content of chlorophyll， catalase（CAT） activity， soluble protein， and free proline in Suaeda heteroptera Kitagawa were studied by pot experiments. The results showed that the plants had tolerance threshold of 5.0 g/kg for petroleum， beyond which the plant showed high inhibitory effects compared with control group. With the increase of petroleum concentrations in soils， the growth characteristics declined. The chlorophyll contents in the plant declined obviously. CAT activities increased before 20 days and kept stable before 40 and 60 days，then decreased with a high concentration of petroleum. The contents of soluble protein remained stable before 40 days with a low concentration of petroleum while decreased with a high concentration of petroleum. All treatment of petroleum concentrations declined at 60 days. The free proline content increased with the increas of petroleum concentrations before 40 days.The proline content was obviously higher than that of CK at 60 days. When the petroleum concentrations were 10.0 and 25.0 g/kg， the proline content was obviously lower than that of CK.

Key words： petroleum pollution； Suaeda heteroptera Kitagawa； growth； physiological indexes

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油的生產(chǎn)和消耗量不斷增加，在石油開(kāi)采、運(yùn)輸、貯藏、加工等過(guò)程中，由于操作不當(dāng)或事故泄漏等原因造成的石油污染問(wèn)題相當(dāng)突出，全世界每年約有8×106 t石油進(jìn)入環(huán)境。中國(guó)作為世界上最大的石油生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，由于過(guò)去采油工藝相對(duì)落后，加上相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)措施相對(duì)落后、污染控制和修復(fù)技術(shù)缺乏等，使得我國(guó)土壤石油污染程度遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家，且呈逐年加重趨勢(shì)[1]。我國(guó)石油企業(yè)每年生產(chǎn)的落地原油有一定數(shù)量進(jìn)入土壤環(huán)境[2]。黃河三角洲地區(qū)擁有豐富的油氣資源，是我國(guó)第二大石油基地，石油污染問(wèn)題尤為突出。石油進(jìn)入土壤后會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，石油中的重金屬也會(huì)被土壤吸附。石油中多環(huán)芳烴都能通過(guò)食物鏈在動(dòng)植物體內(nèi)富集，進(jìn)而對(duì)河口環(huán)境中的生物和人類(lèi)健康造成嚴(yán)重威脅。翅堿蓬（Suaeda heteroptera Kitagawa）是一種在黃河三角洲地區(qū)常見(jiàn)的土著植物，具有較強(qiáng)的耐鹽性、容易繁殖、種植壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)[3，4]，已引起許多研究者的關(guān)注[5-7]。本研究通過(guò)盆栽試驗(yàn)，研究在鹽漬化條件下不同石油濃度對(duì)翅堿蓬生長(zhǎng)指標(biāo)如株高和生物量，生理指標(biāo)如葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)、過(guò)氧化氫酶和游離脯氨酸的影響，探討在石油污染的脅迫下翅堿蓬的適應(yīng)機(jī)制，為解決黃河三角洲地區(qū)鹽堿和石油污染問(wèn)題，利用翅堿蓬進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的應(yīng)用技術(shù)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

土壤取自黃河三角洲孤島油區(qū)，洗去鹽分，并將洗出的鹽分蒸干備用。石油采自勝利油田煉油廠。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 依照對(duì)孤島鎮(zhèn)土壤中污染物的分析和預(yù)試驗(yàn)，在土壤中加入0 g/kg（對(duì)照）、1.0 g/kg（石油濃度1）、2.5 g/kg（石油濃度2）、5.0 g/kg（石油濃度3）、10.0 g/kg（石油濃度4）、25.0g/kg（石油濃度5）的石油。每盆花盆（直徑10cm）中裝入0.5 kg處理后土壤，播種翅堿蓬種子，待長(zhǎng)出第三片葉子時(shí)，每盆留苗5株，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。將植株放于室外培養(yǎng)，隔天澆水，雨天遮蔽，防止雨水影響。在其留苗后開(kāi)始培養(yǎng)的第20、40、60天分別測(cè)定植物的葉綠素含量、過(guò)氧化氫酶（CAT）活性、可溶性蛋白質(zhì)含量和游離脯氨酸含量，第60天測(cè)定植株的干重和株高，并進(jìn)行差異顯著性分析。

1.2.2 測(cè)定方法 用刻度尺測(cè)量植株的高度。收割植株后置于105 ℃殺青10 min， 80 ℃烘至恒重。葉綠素含量測(cè)定采用分光光度法[8]，游離脯氨酸含量測(cè)定采用茚三酮比色法[8]，可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G250染色法[8]，CAT活性測(cè)定采用紫外分光光度法[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽漬化條件下石油污染對(duì)翅堿蓬株高及生物量的影響

從圖1、圖2可以看出，隨著石油濃度的增加，對(duì)翅堿蓬植株的抑制作用明顯增加，當(dāng)濃度為10.0 g/kg時(shí)，翅堿蓬株高和單株干重分別為對(duì)照組的68.0%和50.5%，在25.0 g/kg濃度下分別為對(duì)照組的47.1%和31.9%。

植株的株高和生物量是植物生長(zhǎng)情況最直接的表現(xiàn)。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，翅堿蓬的株高和單株干重隨著土壤中石油濃度的升高而逐漸降低，說(shuō)明翅堿蓬的生長(zhǎng)受到了石油烴的抑制。許端平等[10]在研究石油烴類(lèi)污染物對(duì)高粱、玉米生長(zhǎng)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)土壤中石油烴類(lèi)污染物對(duì)高粱的生長(zhǎng)有明顯的抑制作用。

2.2 鹽漬化條件下石油污染對(duì)翅堿蓬葉綠素含量的影響

從圖3可以看出，在20 d時(shí)隨著石油濃度的增加翅堿蓬的葉綠素含量下降，說(shuō)明石油對(duì)翅堿蓬的生長(zhǎng)有抑制作用。但是在40 d時(shí)，石油濃度在10.0 g/kg以下時(shí)，隨石油濃度上升翅堿蓬葉綠素與對(duì)照組相差不大，說(shuō)明隨著翅堿蓬的生長(zhǎng)，能夠抵御一定濃度的石油污染。在60 d時(shí)，石油濃度為1.0、2.5、5.0 g/kg時(shí)葉綠素濃度分別為對(duì)照組的80.5%、74.1%和36.7%，說(shuō)明在長(zhǎng)期影響下即使較低的石油濃度也會(huì)對(duì)翅堿蓬產(chǎn)生危害。在石油濃度為10.0、25.0 g/kg時(shí)，在3個(gè)時(shí)間葉綠素濃度均顯著低于對(duì)照組，說(shuō)明高濃度的石油嚴(yán)重抑制了翅堿蓬的正常生長(zhǎng)。

植物在石油污染情況下，可通過(guò)增加葉綠素含量提高光合能力來(lái)適應(yīng)或補(bǔ)償逆境造成的損失，這也是植物對(duì)逆境的一種適應(yīng)性反應(yīng)[11]。葉綠素是綠色植物進(jìn)行光合作用的主要色素，其含量的變化與植物的光合作用效率有直接的關(guān)系，是衡量植物葉片生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)[12]，可用于指示植物逆境條件下的受脅迫程度。當(dāng)植物處于逆境時(shí)，可通過(guò)地上部分的代謝來(lái)適應(yīng)或補(bǔ)償土壤逆境帶來(lái)的生長(zhǎng)損失。

2.3 鹽漬化條件下石油污染對(duì)翅堿蓬過(guò)氧化氫酶活性的影響

從圖4可以看出，在第20天時(shí)，對(duì)照組的翅堿蓬過(guò)氧化氫酶活性低于石油脅迫的試驗(yàn)組，但是第40天時(shí)石油濃度3的處理略高于對(duì)照，其余石油濃度處理低于對(duì)照，第60天時(shí)試驗(yàn)組過(guò)氧化氫酶活性下降，石油濃度為10.0、25.0 g/kg的試驗(yàn)組在第60天時(shí)過(guò)氧化氫酶活性分別為對(duì)照組的52.8%和48.6%。說(shuō)明翅堿蓬受到石油脅迫時(shí)，其過(guò)氧化氫酶活性會(huì)在短時(shí)間內(nèi)升高，但是保持時(shí)間并不長(zhǎng)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)其活性會(huì)下降。過(guò)氧化氫酶是一類(lèi)廣泛存在于動(dòng)、植物和微生物體內(nèi)的酶，其能夠保護(hù)膜結(jié)構(gòu)的完整性，減小活性氧的毒害作用，是生物演化過(guò)程中建立起來(lái)的生物防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶之一。在植物正常生長(zhǎng)時(shí)，植物體內(nèi)的自由基生成和消除處在一個(gè)平衡狀態(tài)中，當(dāng)植物受到逆境傷害，這種平衡就會(huì)被打破。本試驗(yàn)中，石油污染的翅堿蓬過(guò)氧化氫酶活性在試驗(yàn)前期均大幅上升，大于對(duì)照組，但是在中后期活性下降，并且有隨著石油污染濃度越大活性越低的趨勢(shì)。Cobbett[13]研究指出，在試驗(yàn)前期植物中的過(guò)氧化氫酶對(duì)一定濃度的重金屬污染有解毒效應(yīng)，隨著重金屬在植株細(xì)胞內(nèi)的積累，過(guò)氧化氫酶的活性被嚴(yán)重抑制，降低了其對(duì)植物細(xì)胞的保護(hù)能力，破壞了細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生理功能，將加速植物的衰老和死亡。何潔等[7]研究Zn和Cd對(duì)翅堿蓬抗氧化酶系統(tǒng)的影響中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的規(guī)律。

2.4 鹽漬化條件下石油污染對(duì)翅堿蓬可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

圖5顯示試驗(yàn)組的可溶性蛋白質(zhì)含量在20 d石油濃度為25.0 g/kg時(shí)，40 d石油濃度為5.0、10.0、25.0 g/kg時(shí)比對(duì)照顯著降低，其中40 d石油濃度為25.0 g/kg時(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量為對(duì)照組的41.1%，其余石油濃度處理在20 d和40 d時(shí)保持平穩(wěn)。60 d各石油濃度處理可溶性蛋白質(zhì)含量顯著下降，其中石油濃度為10.0、25.0 g/kg時(shí)，可溶性蛋白質(zhì)含量分別為對(duì)照組的27.6%和13.2%，接近失活，說(shuō)明此時(shí)翅堿蓬受到嚴(yán)重傷害，光合作用等出現(xiàn)問(wèn)題。

蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)和最重要的功能大分子。可溶性蛋白質(zhì)作為重要的一類(lèi)蛋白質(zhì)， 親水性很強(qiáng)， 它具有明顯增強(qiáng)細(xì)胞的持水力、增加束縛水含量和原生質(zhì)彈性等功能[14]?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量是植物體代謝過(guò)程中蛋白質(zhì)變化的重要指標(biāo)， 其變化可以反映細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成、變性及降解等多方面的信息[15]。

可溶性蛋白質(zhì)含量的降低使細(xì)胞代謝速度降低，從而使愈傷組織對(duì)鹽脅迫的適應(yīng)能力增強(qiáng)[16]。由于在一定石油濃度脅迫下，植物體為適應(yīng)石油脅迫而進(jìn)行的蛋白質(zhì)合成反應(yīng)優(yōu)于分解反應(yīng)，因此表現(xiàn)出可溶性蛋白質(zhì)含量升高的現(xiàn)象，其后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)合成反應(yīng)受到不同程度的抑制，逐漸表現(xiàn)出蛋白質(zhì)分解增強(qiáng)而合成降低的現(xiàn)象。

2.5 鹽漬化條件下石油污染對(duì)翅堿蓬游離脯氨酸含量的影響

由圖6可知，在20 d時(shí)，隨著石油濃度升高游離脯氨酸含量升高；在40 d時(shí)隨著石油濃度升高游離脯氨酸含量先升后降，但均高于對(duì)照；在60 d時(shí)，石油濃度≤5.0 g/kg時(shí)游離脯氨酸含量顯著高于對(duì)照，石油濃度為10.0、25.0 g/kg游離脯氨酸含量顯著低于對(duì)照。說(shuō)明在40 d內(nèi)石油脅迫可提高脯氨酸含量，在60 d時(shí)一定濃度下（≤5.0 g/kg）對(duì)翅堿蓬游離脯氨酸積累有促進(jìn)作用，但隨著濃度上升，抑制又成為主導(dǎo)作用。

Schat等[17]認(rèn)為重金屬脅迫下，游離脯氨酸的積累取決于重金屬誘導(dǎo)植物體內(nèi)水分缺失的情況。鎘、鋅處理下番茄幼苗體內(nèi)發(fā)生水分脅迫，游離脯氨酸積累意義之一是作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)使細(xì)胞和組織持水平衡，穩(wěn)定生物大分子結(jié)構(gòu)，保持膜結(jié)構(gòu)的完整性使細(xì)胞免受傷害。近年來(lái)許多研究結(jié)果表明，游離脯氨酸具有清除活性氧的功能[18，19]。

3 結(jié)論

翅堿蓬對(duì)石油的耐受閾值為5.0 g/kg，超過(guò)此閾值抑制作用明顯增加。翅堿蓬的株高及生長(zhǎng)量隨石油濃度增加而下降；葉綠素含量隨石油濃度升高而降低；過(guò)氧化氫酶在20 d內(nèi)隨石油濃度增加而增加，在40 d和60 d時(shí)低石油濃度下保持平穩(wěn)，高石油濃度下下降；可溶性蛋白質(zhì)含量在低石油濃度污染下40 d內(nèi)基本保持平穩(wěn)，高石油濃度下下降，60 d時(shí)所有石油濃度處理均下降；游離脯氨酸含量40 d內(nèi)隨石油濃度增加而上升，在60 d時(shí)，石油濃度≤5.0 g/kg時(shí)游離脯氨酸含量顯著高于對(duì)照，石油濃度為10.0、25.0 g/kg時(shí)游離脯氨酸含量顯著低于對(duì)照。

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2.5 鹽漬化條件下石油污染對(duì)翅堿蓬游離脯氨酸含量的影響

由圖6可知，在20 d時(shí)，隨著石油濃度升高游離脯氨酸含量升高；在40 d時(shí)隨著石油濃度升高游離脯氨酸含量先升后降，但均高于對(duì)照；在60 d時(shí)，石油濃度≤5.0 g/kg時(shí)游離脯氨酸含量顯著高于對(duì)照，石油濃度為10.0、25.0 g/kg游離脯氨酸含量顯著低于對(duì)照。說(shuō)明在40 d內(nèi)石油脅迫可提高脯氨酸含量，在60 d時(shí)一定濃度下（≤5.0 g/kg）對(duì)翅堿蓬游離脯氨酸積累有促進(jìn)作用，但隨著濃度上升，抑制又成為主導(dǎo)作用。

Schat等[17]認(rèn)為重金屬脅迫下，游離脯氨酸的積累取決于重金屬誘導(dǎo)植物體內(nèi)水分缺失的情況。鎘、鋅處理下番茄幼苗體內(nèi)發(fā)生水分脅迫，游離脯氨酸積累意義之一是作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)使細(xì)胞和組織持水平衡，穩(wěn)定生物大分子結(jié)構(gòu)，保持膜結(jié)構(gòu)的完整性使細(xì)胞免受傷害。近年來(lái)許多研究結(jié)果表明，游離脯氨酸具有清除活性氧的功能[18，19]。

3 結(jié)論

翅堿蓬對(duì)石油的耐受閾值為5.0 g/kg，超過(guò)此閾值抑制作用明顯增加。翅堿蓬的株高及生長(zhǎng)量隨石油濃度增加而下降；葉綠素含量隨石油濃度升高而降低；過(guò)氧化氫酶在20 d內(nèi)隨石油濃度增加而增加，在40 d和60 d時(shí)低石油濃度下保持平穩(wěn)，高石油濃度下下降；可溶性蛋白質(zhì)含量在低石油濃度污染下40 d內(nèi)基本保持平穩(wěn)，高石油濃度下下降，60 d時(shí)所有石油濃度處理均下降；游離脯氨酸含量40 d內(nèi)隨石油濃度增加而上升，在60 d時(shí)，石油濃度≤5.0 g/kg時(shí)游離脯氨酸含量顯著高于對(duì)照，石油濃度為10.0、25.0 g/kg時(shí)游離脯氨酸含量顯著低于對(duì)照。

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2.5 鹽漬化條件下石油污染對(duì)翅堿蓬游離脯氨酸含量的影響

由圖6可知，在20 d時(shí)，隨著石油濃度升高游離脯氨酸含量升高；在40 d時(shí)隨著石油濃度升高游離脯氨酸含量先升后降，但均高于對(duì)照；在60 d時(shí)，石油濃度≤5.0 g/kg時(shí)游離脯氨酸含量顯著高于對(duì)照，石油濃度為10.0、25.0 g/kg游離脯氨酸含量顯著低于對(duì)照。說(shuō)明在40 d內(nèi)石油脅迫可提高脯氨酸含量，在60 d時(shí)一定濃度下（≤5.0 g/kg）對(duì)翅堿蓬游離脯氨酸積累有促進(jìn)作用，但隨著濃度上升，抑制又成為主導(dǎo)作用。

Schat等[17]認(rèn)為重金屬脅迫下，游離脯氨酸的積累取決于重金屬誘導(dǎo)植物體內(nèi)水分缺失的情況。鎘、鋅處理下番茄幼苗體內(nèi)發(fā)生水分脅迫，游離脯氨酸積累意義之一是作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)使細(xì)胞和組織持水平衡，穩(wěn)定生物大分子結(jié)構(gòu)，保持膜結(jié)構(gòu)的完整性使細(xì)胞免受傷害。近年來(lái)許多研究結(jié)果表明，游離脯氨酸具有清除活性氧的功能[18，19]。

3 結(jié)論

翅堿蓬對(duì)石油的耐受閾值為5.0 g/kg，超過(guò)此閾值抑制作用明顯增加。翅堿蓬的株高及生長(zhǎng)量隨石油濃度增加而下降；葉綠素含量隨石油濃度升高而降低；過(guò)氧化氫酶在20 d內(nèi)隨石油濃度增加而增加，在40 d和60 d時(shí)低石油濃度下保持平穩(wěn)，高石油濃度下下降；可溶性蛋白質(zhì)含量在低石油濃度污染下40 d內(nèi)基本保持平穩(wěn)，高石油濃度下下降，60 d時(shí)所有石油濃度處理均下降；游離脯氨酸含量40 d內(nèi)隨石油濃度增加而上升，在60 d時(shí)，石油濃度≤5.0 g/kg時(shí)游離脯氨酸含量顯著高于對(duì)照，石油濃度為10.0、25.0 g/kg時(shí)游離脯氨酸含量顯著低于對(duì)照。

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