王海斌+葉江華+孔祥海

摘要：為了分析不同茶樹對Cu脅迫的生理響應(yīng)及組織亞細(xì)胞Cu分布特性，采用水培法，探討鐵觀音、肉桂2種茶樹在不同濃度Cu脅迫下，茶樹根部、葉部生理響應(yīng)及其亞細(xì)胞Cu分布特征，以期為重金屬對茶樹毒害機(jī)制和茶樹對重金屬的自我防御研究提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，隨著Cu脅迫濃度的增加，茶樹根部、葉部SOD、POD、CAT活性呈現(xiàn)下降趨勢，且肉桂對Cu脅迫的耐受性高于鐵觀音。相同濃度Cu脅迫下2種茶樹不同組織亞細(xì)胞中的Cu含量根部大于葉片。正常條件下，2種茶樹根部、葉部亞細(xì)胞組分中細(xì)胞器的Cu含量最高，當(dāng)脅迫Cu濃度>0 mg/L、≤40 mg/L 時，細(xì)胞溶質(zhì)Cu含量最高，當(dāng)脅迫Cu濃度>40 mg/L時，細(xì)胞壁Cu含量最高。Cu脅迫下，鐵觀音主要采取提高細(xì)胞溶質(zhì)和細(xì)胞器中Cu離子含量來降低Cu離子毒害，而肉桂主要以提高細(xì)胞壁中Cu離子的結(jié)合率來降低Cu離子毒害，可見不同的茶樹在Cu脅迫下所表現(xiàn)的解毒模式存在著一定差異。

關(guān)鍵詞：茶樹；銅脅迫；生理特性；亞細(xì)胞；分布特征

中圖分類號： X503.235；S571.101 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）11-0219-05

銅（Cu）是植物體內(nèi)多酚氧化酶、細(xì)胞色素氧化酶、抗壞血酸氧化酶等多種酶類組成成分之一，是植物生長所需的微量元素[1]。然而，當(dāng)外界環(huán)境存在較大量的Cu時，植物根系吸收Cu離子后，在植物體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，分布并積累于不同的部位，進(jìn)而導(dǎo)致植物攝入過量Cu，生長受阻[2-3]。

眾多學(xué)者開展了大量研究，探討重金屬脅迫對植物生長的影響，并普遍認(rèn)為高劑量重金屬對植物生長產(chǎn)生一定的毒害作用[4-6]。植物吸收的重金屬離子進(jìn)入植物組織細(xì)胞，對植物細(xì)胞產(chǎn)生直接性的毒害，是影響植物生長的關(guān)鍵，不同的植物細(xì)胞中重金屬分布特征存在著一定的差異[7-8]。例如，錳在對商陸產(chǎn)生脅迫時，其主要分布在商陸葉片的細(xì)胞質(zhì)可溶性部分，細(xì)胞壁次之，細(xì)胞器最少[9]。番茄在銅脅迫下，主要以提高細(xì)胞壁和細(xì)胞溶質(zhì)中的銅含量來降低銅離子毒害[10]。在鉛、鎘脅迫下，萱草對鉛的解毒方式主要采用提高細(xì)胞溶質(zhì)鉛含量的方法降低毒性，而對于鎘則以提高細(xì)胞壁中鎘含量的方法降低毒性[11]?？梢姡参镌谖者^量重金屬離子后，通過自身特有的生理機(jī)制對過量重金屬進(jìn)行轉(zhuǎn)化降低毒性以達(dá)到抵抗重金屬脅迫的效果。

近年來，茶葉經(jīng)濟(jì)效益提升，為了有效保證茶葉的產(chǎn)量，茶園中含金屬的化肥、農(nóng)藥、有機(jī)肥等大量施用，一方面導(dǎo)致茶園土壤重金屬含量增加，另一方面引起茶樹體內(nèi)重金屬元素積累量提升[12-14]。長期以來眾多學(xué)者主要集中探討茶葉成品加工后重金屬的溶出率、重金屬對茶樹生長的影響，茶樹重金屬的累積特性等[15-17]，而對于茶樹受到重金屬脅迫后，金屬離子在茶樹體內(nèi)的積累及形態(tài)變化未作深入的研究。本研究以福建著名的茶樹品種鐵觀音、肉桂為研究對象，探討不同濃度Cu脅迫下，2種茶樹響應(yīng)Cu脅迫的生理特性及其亞細(xì)胞Cu分布特征，以期為研究重金屬對茶樹毒害機(jī)制和茶樹對重金屬的自我防御提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

福建安溪鐵觀音1年生無性系茶苗，茶苗高度35 cm左右，主莖直徑約4.2 mm；福建武夷山1年生無性系茶苗，茶苗高度33 cm左右，主莖直徑4.1 mm。

試驗采用水培法，將茶苗置于預(yù)培養(yǎng)液中培養(yǎng)直至恢復(fù)正常生長；恢復(fù)生長后的茶苗移至含有不同濃度Cu離子的溶液中進(jìn)行Cu脅迫；脅迫結(jié)束后收集水培茶樹的新根和1芽2葉，一部分用于測定茶樹根、葉組織生理指標(biāo)（超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶活性），另一部分用于測定茶樹不同組織亞細(xì)胞Cu含量。

1.2 茶苗的預(yù)培養(yǎng)

茶苗水培營養(yǎng)液配方[18]為：NH4+30 mg/L、NO3-10 mg/L、PO43- 32 mg/L、K+39 mg/L、Mg2+24 mg/L、Al3+0.1 mg/L，pH值為5.5。

將取回的茶苗用自來水淋洗清潔植株，清洗完成后用蒸餾水沖洗植株5次，洗凈后的茶苗定植于裝有3 L蒸餾水的黑色塑料盆中（容量5 L），每盆定植8株（每種茶樹30盆），培養(yǎng)7 d后，將蒸餾水倒凈，添加3 L營養(yǎng)液進(jìn)行恢復(fù)培養(yǎng)，培養(yǎng)時間30 d。培養(yǎng)條件為：采用微型氣泵連續(xù)供氣，每隔3 h，停止供氣1 h，每天傍晚18：00左右補(bǔ)充水培液至3 L，每7 d更換1次培養(yǎng)液，培養(yǎng)室溫度23～25 ℃，空氣濕度70%～75%，光照度2 000 lx，光照時間10 h（08：00—18：00），預(yù)培養(yǎng)時間30 d[19]。預(yù)培養(yǎng)結(jié)束后，取出茶苗，用蒸餾水反復(fù)沖洗茶苗植株，特別是根系位置，除去雜質(zhì)和根系所帶營養(yǎng)液、無機(jī)離子，沖洗后的茶苗置于含Cu溶液中進(jìn)行Cu脅迫處理。

1.3 茶苗Cu鹽溶液培養(yǎng)

選擇預(yù)培養(yǎng)后長勢較為一致的茶苗按上述水培條件進(jìn)行Cu鹽水溶液試驗，培養(yǎng)液中不添加營養(yǎng)成分。水培液中的Cu鹽質(zhì)量濃度設(shè)定為40、80、120 mg/L，以未添加Cu鹽設(shè)為對照（0 mg/L），每個處理設(shè)置6個重復(fù)，每種茶樹24盆，處理時間30 d。處理結(jié)束后，取不同處理下茶樹的根及1芽2葉用于茶樹根、葉組織生理指標(biāo)（超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶活性）和茶樹不同組織亞細(xì)胞Cu含量的測定。

1.4 茶苗組織生理指標(biāo)測定

取0.5 g茶樹根或葉，加入5 mL預(yù)冷提取液（含pH值7.0、濃度為50 mmol/L的磷酸緩沖液和1% PVP），于冰浴條件下研磨勻漿，勻漿離心10 min，轉(zhuǎn)速為12 000 g，上清液用于SOD、CAT及POD活性測定。參照張志良等的方法[20]，SOD、POD活性采用分光光度法測定，CAT活性采用碘量法進(jìn)行。

1.5 茶苗組織亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)分離