于雪澤，郭王子杰，宋 紅

（東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院, 黑龍江 哈爾濱 150040）

隨著重工業(yè)的大力發(fā)展，土壤重金屬污染也日益嚴(yán)重。我國(guó)《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》[1]顯示，全國(guó)土壤超標(biāo)率達(dá)到16.1%，鋅點(diǎn)位超標(biāo)率為0.9%，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出。鋅(Zinc，Zn)作為植物生長(zhǎng)發(fā)育過程必需的微量元素之一，在生長(zhǎng)激素、碳酸酐酶、葉綠素、RNA 聚合酶等物質(zhì)合成的過程中發(fā)揮著重要作用[2]，少量存在時(shí)可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)，一旦大量積累就會(huì)產(chǎn)生毒害。研究發(fā)現(xiàn)，植物可以通過滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以及啟動(dòng)抗氧化酶系統(tǒng)來適應(yīng)逆境[3]。八仙花[4](Hydrangea macrophylla)在1 200 mg·kg-1七 水硫酸鋅脅迫處理下，通過上調(diào)超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過氧化物酶(Peroxidase，POD)、過氧化氫酶(catalase，CAT)活性，有效地清除活性氧來緩解過量Zn 對(duì)植物體的傷害，以應(yīng)對(duì)Zn 脅迫。植物具有監(jiān)測(cè)環(huán)境潛在污染物并富集吸收的能力，目前，植物修復(fù)技術(shù)是被認(rèn)為最有效、最安全、最有發(fā)展前景的重金屬土壤污染的修復(fù)治理方法，而觀賞植物因美觀性較強(qiáng)、居民接受度較高，更具有植物修復(fù)的潛力[5]。

玉蟬花(Iris ensata)又名紫花鳶尾、東北鳶尾，是多年生草本植物，以黑龍江、遼寧和吉林東三省為主要分布地區(qū)，耐寒性強(qiáng)?；ㄉ钭仙实溲?，雍容華貴，是極好的園林景觀應(yīng)用花卉植物，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前對(duì)于玉蟬花的研究大多是種質(zhì)資源保存利用、切花保鮮、水晶花制作和組織擴(kuò)繁體系等。在重金屬抗性方面，劉歡等[6]、薄偉等[7]豐富了玉蟬在銅鎘、鉛脅迫下的研究。但玉蟬在Zn 脅迫下的研究鮮有報(bào)道。為此，本研究采用基質(zhì)栽培法，探究玉蟬花在Zn 脅迫下的生理生化變化和富集特征，為玉蟬花在不同含量Zn 污染的土壤上栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試材料為玉蟬花種子，采集于東北林業(yè)大學(xué)校園內(nèi)。

試驗(yàn)使用的基質(zhì)為草炭土和珍珠巖(V ∶ V = 4 ∶ 1)，土壤pH 5.2，全氮含量0.664%，有效磷含量56.4 mg·kg-1，速 效 鉀 含 量101 mg·kg-1，鋅 含 量390.9 mg·kg-1，鎳含量11.2 mg·kg-1。供試金屬離子以分析純的ZnSO4·7H2O 添加；設(shè)置5 個(gè)Zn 處理濃度(0、200、500、1 000、2 000 mg·kg-1，相應(yīng)編號(hào)為CK、Zn200、Zn500、Zn1000、Zn2000)，以去離子水溶液為對(duì)照，每個(gè)處理設(shè)5 個(gè)重復(fù)。容器為塑料花盆(上直徑33 cm，下直徑28.5 cm，高21 cm)，含1 kg 培育基質(zhì)(CK 為無污染基質(zhì))，底部套塑料袋防止溶液流出。按照濃度配制重金屬溶液，噴入培育基質(zhì)中，拌勻，平衡50 d后備用。

1.2 指標(biāo)測(cè)定及方法

試驗(yàn)于2022 年3 月－9 月在東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院試驗(yàn)溫室和園林學(xué)院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。選取籽粒飽滿、無病蟲害的玉蟬種子在40 ℃溫水下浸泡24 h 后，用0.5%的高錳酸鉀溶液消毒10 min，去離子水沖洗3 遍，吸干水分，放置在鋪有去離子水浸濕的濾紙的培養(yǎng)皿中，置于光照培養(yǎng)箱中。待種子露白后，播種至穴盤培養(yǎng)40 d，選取長(zhǎng)勢(shì)一致、生長(zhǎng)健壯的幼苗帶土坨移栽至平衡后的土壤中，定期澆水使土壤的田間持水量保持在60%～70%。脅迫40 d后，測(cè)定各指標(biāo)。

形態(tài)指標(biāo)和生物量的測(cè)定：采用完全收獲法，隨機(jī)選取各處理的幼苗使用卷尺測(cè)量株高(從根莖處至最長(zhǎng)的葉片葉尖的距離)、根長(zhǎng)(從根莖處至最長(zhǎng)的根根尖處的距離)、葉寬(最長(zhǎng)葉的寬度)，使用LI-3000A 葉面積儀測(cè)量葉面積(最長(zhǎng)葉的葉面積)；將采集的植物分為地上部分和地下部分，置于70 ℃烘箱中烘干至恒重后，用分析天平測(cè)量干質(zhì)量。烘干后的植物粉碎過篩，參考孫延?xùn)|等[8]的方法，采用HNO3-HClO4法進(jìn)行消解后使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測(cè)定植物體內(nèi)鋅含量。參考黃曉辰[9]、王雨琦[10]、唐敏等[11]的方法，采用差速離心法進(jìn)行Zn 亞細(xì)胞組分測(cè)定。

隨機(jī)選取幼苗新鮮葉片，測(cè)定生理生化指標(biāo)。采用乙醇提取法[12]測(cè)定葉綠素含量，參照陳愛葵等[13]方法測(cè)定相對(duì)電導(dǎo)率，硫代巴比妥酸顯色法[12]測(cè)定丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量，氮藍(lán)四唑法[12]測(cè)定SOD 活性。POD、CAT 活性采用蘇州夢(mèng)犀生物醫(yī)藥科技有限公司試劑盒測(cè)定。在晴天上午09:00－11:00 采 用LI-6400XT 光 合 儀(LI-COR，美國(guó))測(cè)定葉片的凈光合速率(net photosynthetic rate，Pn)、氣孔導(dǎo)度(stomatal conductance，Gs)、胞間CO2濃 度(intercellular CO2concentration，Ci)、蒸 騰 速 率(transpiration rate，Tr)，以光合儀內(nèi)置照明為可變光源，設(shè) 置 光 強(qiáng)1 000 μmol·(m2·s)-1，儀 器 流 速500 μmol·s-1，外接二氧化碳緩沖瓶，二氧化碳濃度與外界保持一致(450～500 μmol·mol-1)，溫度為28 ℃。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 25.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，對(duì)不同濃度脅迫處理進(jìn)行單因素方差分析，并用Duncan法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。采用Origin 2021 繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 Zn 脅迫對(duì)玉蟬花生長(zhǎng)的影響

2.1.1 Zn 脅迫對(duì)玉蟬花生物量和根冠比的影響

隨著脅迫濃度增加，玉蟬花的地下部分、地上部分生物量均呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)(表1)，各處理與CK 間差異顯著(P＜ 0.05)，在Zn2000處理下生物量最低，地下、地上生物量分別僅為CK 的7.74%、8.62%；而根冠比整體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，在Zn1000時(shí)最大，與CK 和其他3 個(gè)處理組之間差異顯著(P＜ 0.05)。

表1 Zn 脅迫對(duì)玉蟬花生長(zhǎng)的影響Table 1 The effects of Zn stress on the growth of Iris ensata

2.1.2 Zn 脅迫對(duì)玉蟬花株高和根長(zhǎng)的影響

Zn 濃度越高，玉蟬花生長(zhǎng)受到的抑制作用越大，植株越矮小(表1)。與CK 相比，Zn200、Zn500、Zn1000、Zn2000的株高分別減少了26.13%、34.05%、66.46%、65.24%；隨著Zn 濃度增加，根長(zhǎng)呈先減少后增加再減少的趨勢(shì)，在Zn200、Zn1000、Zn2000時(shí)較CK 分別減少了6.21%、40.08%、69.60%，而在Zn500時(shí)增加了12.90%。

2.1.3 Zn 脅迫對(duì)玉蟬花葉寬、葉面積的影響

玉蟬花葉片隨著脅迫濃度的升高逐漸變窄(表1)，在Zn200、Zn500時(shí)均比CK 減少了21.92%，兩組葉片寬度相同；而在Zn1000、Zn2000葉寬降幅增大，與CK相比分別顯著降低了49.32%和68.49% (P＜ 0.05)；葉面積也隨著脅迫濃度升高呈逐漸變小的趨勢(shì)，與CK相比，Zn200、Zn500、Zn1000、Zn2000分別降低了22.26%、23.77%、44.81%、65.07%，各處理與CK 間呈現(xiàn)顯著差異(P＜ 0.05)，Zn200與Zn500間差異不顯著(P＞ 0.05) 。

2.2 Zn 脅迫對(duì)玉蟬花光合作用的影響

2.2.1 Zn 脅迫對(duì)玉蟬花光合氣體交換參數(shù)的影響

Pn與Tr和Gs隨著脅迫濃度的升高均表現(xiàn)出相似的下降趨勢(shì)，并且在最高濃度處理時(shí)數(shù)值達(dá)到最低(圖1)。在Zn2000時(shí)，玉蟬花幼苗的Pn、Tr、Gs均顯著低于對(duì)照(P＜ 0.05)，分別降低了89.85%、78.97%、77.04%；然而，Ci隨Zn 濃度的升高呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，各處理間均差異顯著，分別比CK 增加了1.15、1.25、1.32、1.37 倍。

圖1 Zn 脅迫對(duì)玉蟬葉片光合氣體交換參數(shù)的影響Figure 1 The effects of Zn stress on photosynthetic gas exchange parameters in the leaves of Iris ensata

2.2.2 Zn 脅迫對(duì)玉蟬花葉綠素含量的影響

各處理組的葉綠素a 含量均低于CK，并隨著處理濃度的升高表現(xiàn)為逐漸減少的趨勢(shì)(表2)。Zn200、Zn500與CK 相比降幅不大，差異不顯著(P＞0.05)，兩者葉綠素a 含量分別為CK 的98.95%、90.53%；高濃度時(shí)降幅增大，Zn1000、Zn2000處理組含量分別為CK 的65.26%、62.11%，與CK 相比顯著下降(P＜0.05)。葉綠素b 含量表現(xiàn)為先小幅度增加后降低，在Zn200時(shí)含量最高，但并未與CK 組有顯著差異；Zn2000時(shí)含量最低，較CK 下降了35.29%。隨著脅迫增強(qiáng)，總?cè)~綠素含量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，在最高脅迫濃度時(shí)有最小值；Zn200與CK 間差異不大(P＞0.05)，僅降低了0.78%；Zn500、Zn1000、Zn2000與CK相比分別下降了9.30%、29.46%、36.43%。葉綠素a/b 隨著脅迫濃度的升高表現(xiàn)出不同程度的降低。Zn1000較CK 下降了20.71%，降低幅度最大，與CK有顯著差異(P＜ 0.05)，Zn200、Zn500、Zn2000與CK 相比降幅較小，差異不顯著(P＞ 0.05)。

表2 Zn 脅迫對(duì)玉蟬花葉綠素含量的影響Table 2 The effects of Zn stress on the chlorophyll content of Iris ensata

2.3 Zn 脅迫對(duì)玉蟬花丙二醛含量和抗氧化酶活性的影響

隨著處理濃度的增加，玉蟬體內(nèi)MDA 含量總體呈遞增趨勢(shì)(圖2)。Zn200較CK 顯著增加了32.66%(P＜ 0.05)；Zn500、Zn1000、Zn2000與CK 差異顯著(P＜0.05)，分別為CK 的1.69、1.81、2.28 倍。

圖2 Zn 脅迫對(duì)玉蟬花丙二醛含量和抗氧化酶活性的影響Figure 2 The effects of Zn stress on the malondialdehyde content and antioxidant enzyme activities of Iris ensata

隨著脅迫濃度的增加，各處理的SOD 活性與CK 相比均有不同程度的升高(圖2)，差異顯著(P＜0.05)。在最大濃度Zn2000達(dá)到最大值，是CK 的1.44倍。Zn200、Zn500、Zn1000之間差異不顯著(P＞ 0.05)，與CK 相比分別增長(zhǎng)了21.01%、18.93%、28.59%。

隨著Zn 濃度的升高，玉蟬葉的POD 活性呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)(圖2)，在Zn1000處理下最大，為0.09 U·g-1。Zn500和Zn2000處理間差異不顯著(P＞ 0.05)，其余處理組之間差異顯著(P＜ 0.05)，所有處理組分別是CK 的1.85、2.35、4.75、2.31 倍。

CAT 的變化趨勢(shì)與SOD 和POD 明顯不同(圖2)。在Zn2000時(shí)CAT 活性最低，在Zn1000時(shí)活性最高，Zn500和Zn1000分別高于CK 16.64%和20.29%，Zn200和Zn2000分別低于CK 17.76%和26.97%；各處理組與CK 差異不顯著(P＞ 0.05)。

3 玉蟬花對(duì)Zn 的富集轉(zhuǎn)運(yùn)研究

3.1 玉蟬花對(duì)Zn 的富集轉(zhuǎn)運(yùn)

隨著Zn 脅迫濃度的升高，玉蟬花地上、地下部分富集量均呈逐漸增大的趨勢(shì)，在最高脅迫濃度時(shí)最大(表3)。但玉蟬不同部位對(duì)Zn 的富集效果存在差異，地下部分富集量明顯高于地上部分富集量，前者的富集量是后者的1.37 倍～8.43 倍。在Zn 處理下，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的范圍為0.12～0.73，隨著濃度增加呈逐漸上升趨勢(shì)，在2 000 mg·kg-1時(shí)達(dá)最大。

表3 Zn 脅迫下玉蟬花中Zn 的富集轉(zhuǎn)運(yùn)Table 3 Concentration and translocation of Zn in Iris ensata under Zn stress

3.2 玉蟬花體內(nèi)Zn 亞細(xì)胞分布

不同濃度Zn 脅迫下，玉蟬花的地上部分亞細(xì)胞組分中Zn 含量不同。Zn200和Zn2000表現(xiàn)出FCW(細(xì)胞壁組分) ＞ FS (可溶性組分) ＞ FCO (細(xì)胞器組分)，即Zn 在低濃度和高濃度時(shí)主要存在于玉蟬花地上部分的細(xì)胞壁和可溶性物質(zhì)中，在2 000 mg·kg-1時(shí)兩者存在的Zn 含量占比分別達(dá)到75.54%和20.12%(表4)。Zn 在細(xì)胞器中含量較少，在200 mg·kg-1處理時(shí)未在細(xì)胞器中檢測(cè)到，但在500、1 000 mg·kg-1時(shí)占比較多，分別達(dá)到10.81%、6.25%；而地下部分Zn 的亞細(xì)胞分布表現(xiàn)為：在Zn200低濃度處理時(shí)，玉蟬花鋅亞細(xì)胞分布表現(xiàn)與地上部分相同，即FCW ＞FS ＞ FCO，細(xì) 胞 壁 中Zn 含 量 大 于 可 溶 性 物 質(zhì) 中Zn 含量，占比分別為46.34%和44.51%，還有9.15%Zn 存在于細(xì)胞器組分中；隨著脅迫的增強(qiáng)，在500 mg·kg-1及以上濃度時(shí)則表現(xiàn)為FS ＞ FCW ＞ FCO，即絕大部分的Zn 都被貯存于可溶性組分中，為46.11%～52.21%；其次是細(xì)胞壁部分，所占比例33.01%～41.02%。只有極少部分存在于細(xì)胞器組分中，僅有6.77%～19.77%。

表4 Zn 脅迫下玉蟬花亞細(xì)胞組分中Zn 濃度Table 4 Zinc concentrations in the subcellular components of Iris ensata under zinc stress μg·mL-1

4 討論

Zn 是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必需微量元素，但其含量超過閾值時(shí)會(huì)抑制植物光合作用、呼吸作用、細(xì)胞分裂等必須的生理活動(dòng)，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)受損，受到毒害[14]。在本研究中，大多數(shù)生長(zhǎng)指標(biāo)(株高、葉寬、葉面積)和各生物量(地上、地下)顯著低于CK(P＜ 0.05)，玉蟬幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育在不同濃度的Zn 脅迫下均受到明顯抑制。在Zn2000最高濃度脅迫下，植株高度僅為CK 的35%；葉片卷曲，失綠明顯。這說明重金屬濃度越高，植物受到的毒害越強(qiáng)。

光合作用是植物體重要的生理生化過程，它的強(qiáng)弱對(duì)植物正常生長(zhǎng)、產(chǎn)量及抗逆性都具有十分重要的影響，因而光合作用可以作為判斷植物生長(zhǎng)和抗逆性大小的指標(biāo)。在本研究中， Tr與Pn和Gs顯著降低，而Ci呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，說明玉蟬光合速率的降低是非氣孔限制的因素[15-16]。這與甘龍等[17]在苘麻(Abutilon theophrasti)的研究結(jié)果相似。研究中受高濃度脅迫的玉蟬花葉片萎黃嚴(yán)重，是Zn 過量的明顯癥狀之一。這可能是由于相似的離子半徑，Zn2+取代了Fe2+、Mg2+，與葉綠體蛋白質(zhì)上的巰基結(jié)合，破壞葉綠素的結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致葉綠素分解加快，含量降低[14]。葉綠素a 含量與總?cè)~綠素含量都隨著處理濃度的增加表現(xiàn)出明顯下降趨勢(shì)，這與易心鈺等[18]在蓖麻上(Ricinus communis)的研究結(jié)果一致。與葉綠素總量相比，葉綠素a/b 值是衡量葉片感受重金屬的相對(duì)敏感的一個(gè)生理指標(biāo)[19]。本研究中，葉綠素a 含量最先遭到破壞，下降速率最大。盡管葉綠素b 的含量在低濃度時(shí)小幅增高，但在濃度大于Zn200時(shí)還是與葉綠素a/b 值一樣呈持續(xù)下降趨勢(shì)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是葉綠素b 起著重要的吸收和傳遞光能的作用，在逆境中的植物會(huì)相應(yīng)提高葉綠素b 含量以避免光抑制，可能是植物應(yīng)對(duì)Zn 脅迫的一種自身保護(hù)機(jī)制[20]。受到重金屬毒害的植物體積累了大量的活性氧自由基，加劇膜脂質(zhì)過氧化程度，同時(shí)形成MDA。植物體內(nèi)的MDA 含量在一定程度上體現(xiàn)了細(xì)胞的受傷害程度，含量越高，植物受到的傷害越顯著[21]。研究中MDA 含量隨著Zn 濃度增大而升高，且不同濃度的脅迫均與CK 組有顯著差異。表明玉蟬花細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化加重，活性氧自由基積累過量，細(xì)胞膜透性增加，植物體受損嚴(yán)重。這與余國(guó)源等[22]對(duì)傘房決明(Cassia corymbosa)的研究結(jié)果一致。植物體內(nèi)存在抗氧化酶系統(tǒng)，當(dāng)受到逆境脅迫時(shí)植物通過SOD、POD、CAT 在內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)協(xié)同作用來清除逆境脅迫造成的活性氧(reactive oxygen species，ROS)，從而降低對(duì)植物體的傷害[7]。SOD 可以抑制羥基自由基等有毒物質(zhì)的形成，將超氧陰離子自由基歧化為H2O2和O2；POD、CAT 又能進(jìn)一步將SOD 的歧化產(chǎn)物H2O2，轉(zhuǎn)化為對(duì)植物無害的H2O 和O2[23]。本研究中，隨著脅迫濃度的增加，各處理組的SOD 活性均顯著高于CK，在Zn2000時(shí)達(dá)到最大。這與Pb 脅迫下金絲草(Pogonatherum crinitum)[24]根系抗氧化酶活性“先升后降”的結(jié)果有所不同，這是因?yàn)榘l(fā)揮作用的酶類型可能是Cu, Zn-SOD 酶，Zn 作為輔助因子促使SOD 合成，使得SOD 酶活性持續(xù)升高來緩解活性氧自由基對(duì)質(zhì)膜系統(tǒng)的過氧化作用，這與Wang 和Jin[25]對(duì)玉米(Zea mays)的研究結(jié)果相似。POD 活性呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，在Zn200、Zn500、Zn1000時(shí)含量持續(xù)升高，在Zn2000時(shí)大幅度下降，說明Zn 在一定濃度范圍時(shí)，被激活后的POD 活性上升，可以清除組織中存在的少量H2O2。當(dāng)Zn 濃度增大，細(xì)胞膜受傷程度加重，抗氧化酶系統(tǒng)受損，不能被及時(shí)清除的H2O2等有害物質(zhì)大量積累，導(dǎo)致POD 活性急劇下降。當(dāng)脅迫發(fā)生時(shí)，植物會(huì)提高自身抗性來抵御不利的環(huán)境，但當(dāng)逆境壓力超過植物的耐受極限時(shí)，機(jī)體防御機(jī)制也會(huì)遭到破壞，這與謝勇和王友紹[26]的研究結(jié)果相似。CAT 與POD 有著類似的功能，共同承擔(dān)著清除活性氧、保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的作用，使植物體維持正常的膜滲透[27]。但在本研究中CAT 的變化趨勢(shì)與POD 不同。當(dāng)玉蟬遭受低濃度脅迫時(shí)，CAT 并未第一時(shí)間被激活，此時(shí)植物體內(nèi)CAT 含量低于CK。但隨著濃度增加，開始呈先上升后下降的趨勢(shì)，Zn1000時(shí)活性最強(qiáng)，最高濃度脅迫CAT 活性低于最低濃度脅迫時(shí)的活性。說明當(dāng)脅迫超出植物體的耐受限度時(shí)，抗氧化酶系統(tǒng)不足以抵御外界環(huán)境的壓力，迫使酶活性降低。此研究結(jié)果與王琳等[23]對(duì)菖蒲(Acorus calamus)的研究結(jié)果類似。此外在本研究中，POD 與CAT 在參與H2O2的轉(zhuǎn)化過程中有一定的差別，CAT 與POD相比，激活較慢。

在本研究中，玉蟬花對(duì)重金屬Zn 的富集量隨著脅迫濃度的增加而增大，并在最高濃度處理時(shí)達(dá)到吸收頂峰。根作為最先接觸到重金屬離子的器官，也是貯存重金屬的重要場(chǎng)所，在不同濃度的Zn 脅迫下玉蟬地下部分的富集量始終高于地上部分。這是由于根系細(xì)胞壁由果膠、纖維素、半纖維素、細(xì)胞壁蛋白等多種組分組成，其中果膠和半纖維素被認(rèn)為是細(xì)胞壁結(jié)合重金屬的主要組分。去甲酯后的果膠帶有大量的羧基負(fù)電荷，對(duì)二價(jià)、三價(jià)的金屬離子親和力大大增強(qiáng)，可以吸附過量的Zn2+從而避免進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，減輕對(duì)玉蟬的傷害[28]。半纖維素的成分和結(jié)構(gòu)決定了它不僅可以發(fā)揮加固細(xì)胞壁的功能，同時(shí)也是植物細(xì)胞壁固定金屬離子的重要結(jié)合位點(diǎn)[29]。陳世寶等[30]發(fā)現(xiàn)，去除半纖維素后,不同植物的細(xì)胞壁對(duì)鋅的吸附能力大大降低，吸附量顯著下降。植物根系通過果膠和半纖維素對(duì)重金屬的吸附，將絕大多數(shù)金屬離子積累在根中，有效阻緩了Zn2+向地上部分和環(huán)境遷移，弱化了鋅對(duì)植物的毒害。Zn 是必需的微量元素，植物體內(nèi)正常的Zn 含量為20～150 mg·kg-1[31]。本研究中玉蟬花富集的Zn 的含量遠(yuǎn)高于正常條件下的Zn 含量，說明除了根系細(xì)胞壁的固持作用減少了Zn 向上轉(zhuǎn)運(yùn)之外，植物體內(nèi)應(yīng)有著相應(yīng)的解毒機(jī)制。結(jié)合亞細(xì)胞分布來看，細(xì)胞壁和可溶性組分是玉蟬花貯存重金屬的重要場(chǎng)所。絕大部分的Zn 都貯存于可溶性組分中，這可能是因?yàn)橹参餅榱司徑庵亟饘俣竞Γ瑢⒅亟饘匐x子在液泡內(nèi)進(jìn)行區(qū)隔化來降低細(xì)胞中重金屬離子的水平，加強(qiáng)對(duì)Zn 的耐性。目前研究發(fā)現(xiàn)，液泡是積累包括鋅、鎘在內(nèi)的許多重金屬的場(chǎng)所[32]。除液泡的區(qū)隔化作用之外，植物絡(luò)合素(phytochelatin synthase, PCs)和金屬硫蛋白(metallothioneins, MTs)也可以緩解重金屬的毒害[33]，這可能是玉蟬花主要的耐性機(jī)制。本研究中，玉蟬轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)隨著重金屬濃度的增加而逐漸增大，最大值為0.733。說明玉蟬花對(duì)Zn 的轉(zhuǎn)運(yùn)能力不強(qiáng)，大多數(shù)還是限制在根部，但其運(yùn)輸機(jī)制未遭到破壞，并沒有限制對(duì)Zn 的向上運(yùn)輸。Baker 等[34]認(rèn)為，能富集超過10 000 mg·kg-1的Zn 含量且地上部分重金屬含量 ＞ 地下部分(轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù) ＞ 1)的植物就稱為Zn 超富集植物。在Zn 濃度為2 000 mg·kg-1的土壤中，玉蟬總富集含量高達(dá)15 844.44 mg·kg-1，但地下部分富集量大于地上部分，分別為9 154.85 和6 689.59 mg·kg-1。所以玉蟬花不是Zn 超富集植物，但具有一定的富集能力。

5 結(jié)論

隨著土壤中Zn 濃度的升高，玉蟬花受到的傷害逐漸加重：在形態(tài)上，植株表現(xiàn)為株高變矮、根長(zhǎng)縮短、葉片變窄且失綠卷曲，生物量也隨之減??；玉蟬花能通過上調(diào)超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶活性來應(yīng)對(duì)Zn 脅迫，但過量重金屬進(jìn)入植物體內(nèi)細(xì)胞膜造成傷害，丙二醛含量升高，植株體內(nèi)一系列生理生化反應(yīng)發(fā)生變化，總?cè)~綠素含量降低、光合速率減慢，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)物質(zhì)能量減少，抑制了玉蟬花生長(zhǎng)；在富集和轉(zhuǎn)運(yùn)上，玉蟬花體內(nèi)Zn 含量呈上升趨勢(shì)，但地下部分的重金屬含量始終高于地上部分，可見玉蟬花對(duì)Zn 的轉(zhuǎn)運(yùn)能力不強(qiáng)，不屬于超富集植物。從亞細(xì)胞分布來看，地上部分細(xì)胞壁結(jié)合了大部分Zn，地下部分的Zn 主要積累在細(xì)胞壁和可溶性組分中。綜上所述，可為進(jìn)一步提高玉蟬花耐Zn 能力研究奠定基礎(chǔ)，從而擴(kuò)大玉蟬花在不同污染區(qū)的園林應(yīng)用范圍。