王婭玲 李維峰 蘇志龍 羅銀鈴

摘要

[目的]為了研究鎘對大葉種普洱茶幼苗葉綠素含量以及過氧化氫酶（CAT）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化物酶（POD）活性以及丙二醛（MDA）含量等生理特性的影響。[方法]以長葉白毫茶苗為供試植物，采用砂培方法。[結果]當鎘濃度在0～80 mg/L范圍內，茶幼苗葉綠素含量先上升后下降；CAT、POD活性先升高后下降；而SOD活性隨著鎘濃度的增加含量均逐漸下降，MDA含量則一直呈現(xiàn)增加的趨勢。[結論]鎘脅迫下大葉種普洱茶幼苗膜系統(tǒng)受到一定程度的破壞。

關鍵詞 鎘脅迫；大葉種普洱茶；葉綠素；抗氧化酶

中圖分類號 S571 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）26-08873-02

Physiolohical Responses of Largeleaf Puer Tea Seedling to Cadmium Stress

WANG Yaling， LUO Yinling et al

（Yunnan Vocational College of Tropical Crops， Puer， Yunnan 665000； Puer University， Puer， Yunnan 665000）

Abstract [Objective] In order to elucidate the influence of cadmium on the largeleaf puer tea seeding chlorophyll content， catalase （CAT） activity， superoxide （SOD） activity， peroxidase （POD） activity and malondialdehyde （MDA） content and their influence on the physiological characteristics. [Method] Changyebaihao tea seeding was adopted in the study using the sand culture method. [Result] The result showed that when cadmium concentration was 0-80 mg/L， chlorophyll content increased first and then decreased. The activities of CAT and POD went up at the beginning of cadmium stress， but they were decreased as the quantity of cadmium increasing. The activities of SOD showed the downtrend as the quantity of cadmium increasing， while the MDA content increased all the time. [Conclusion] The result suggested that the membrane system of largeleaf puer tea seeding was damaged by cadmium stress.

Key words Cadmium stress； Largeleaf puer tea； Chlorophyll； Antioxidant enzyme

重金屬鎘是最常見的環(huán)境污染物之一。過量的鎘進入農(nóng)作物內會對植物的生長造成不利的影響^[1]，不僅阻礙農(nóng)作物正常生長發(fā)育，而且通過食物鏈進入人體后對人的神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等產(chǎn)生危害，嚴重威脅人類健康^[2]。近年來，有關鎘對植物的生長及酶活性的影響國內外進行了較多的研究^[3-7]。駱耀平等^[8]采用盆栽試驗對鎘脅迫2個茶品種新梢的光合速率及過氧化物酶、超氧化物歧化酶活性進行了研究。王春梅等^[9]采用盆栽試驗研究了高濃度鎘對名山白毫品系茶樹生理及吸收積累特性的影響。目前，鎘污染對大葉種普洱茶幼苗生理影響的研究未見報道。筆者擬采用砂基水培方法，研究在不同濃度梯度鎘脅迫下大葉種普洱茶幼苗葉片葉綠素和抗氧化酶的變化，探討重金屬鎘脅迫對大葉種茶幼苗超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶、丙二醛以及葉綠素含量的影響，為大葉種茶幼苗的抗重金屬脅迫機制研究提供理論依據(jù)，也為正確評估重金屬鎘脅迫對普洱茶規(guī)?；N植造成的損失提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試茶幼苗來自云南熱帶作物職業(yè)學院溫室育苗大棚，品種為長葉白毫。袋裝扦插繁殖茶幼苗，待幼苗長至2對葉，選擇長勢均勻一致的幼苗進行試驗。栽培基質采用60～80目分析純石英砂，幼苗、基質在栽培前均用濃度0.1%高錳酸鉀消毒，并用去離子水洗凈。營養(yǎng)液采用HoaglandArnon培養(yǎng)液。鎘脅迫溶液則采用氯化鎘配制，先將氯化鎘與去離子水配制成1 g/L溶液，然后按照不同比例加入HoaglandArnon營養(yǎng)液中，配制成0、10、20、40、60、80 mg/L 6個梯度濃度的鎘脅迫溶液。

1.2 試驗設計

采用口徑18 cm、高13 cm的花盆。塑料盆消毒洗凈后裝入適量消毒好的石英砂，每盆植入3株長葉白毫茶幼苗，將栽好的試驗盆放置于溫室大棚內培養(yǎng)，先用HoaglandArnon營養(yǎng)液澆灌，待咖啡幼苗恢復正常生長7 d后，再將配好的鎘脅迫營養(yǎng)液分別加入不同花盆內進行脅迫試驗，每盆每日澆灌20 ml不同脅迫濃度的鎘溶液，使得盆內砂基濕度維持在75%左右。每個脅迫濃度設3個重復。脅迫處理2個月后進行取樣，測定各項生理指標。

1.3 測定項目與方法

過氧化物酶活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法^[10]；丙二醛的測定采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法^[11]；過氧化氫酶活性的測定采用紫外吸收法^[12]；超氧化物歧的測定化酶活性的測定采用氮藍四唑（NBT）比色法^[12]，葉綠素含量的測定采用分光光度法^[13]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel2003進行處理。

2 結果與分析

2.1 鎘脅迫對長葉白毫茶幼苗葉綠素含量的影響

從表1可以看出，隨著鎘處理濃度的增加，葉綠素a、b及葉綠素總量在鎘脅迫濃度0～10 mg/L的范圍內隨著鎘濃度的升高而略有增加，但濃度超過10 mg/L后，隨著鎘濃度的增加葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總量均呈迅速下降趨勢；當鎘濃度達80 mg/L時，與空白對照相比，葉綠素總量下降了7.44%。該試驗結果與郭艷麗等^[14]研究結果相一致。

2.2 鎘脅迫對長葉白毫茶幼苗SOD活性的影響

SOD是植物體內以氧自由基為底物的酶。在受到外來脅迫時，植物體內產(chǎn)生大量活性氧自由基。SOD能及時、有效地清除自由基，是植物體內最重要的清除活性氧自由基的酶^[15]。從表2可以看出，在鎘濃度為10、20、40、60、80 mg/L脅迫下，茶幼苗SOD活性均低于空白對照且呈逐漸下降的趨勢，依次比對照下降16.54%、30.68%、33.62%、37.58%、40.31%，表明當茶幼苗受到鎘脅迫時，SOD活性明顯受到抑制，鎘對大葉種普洱茶幼苗葉片SOD活性毒害作用較大。

2.3 鎘脅迫對長葉白毫茶幼苗CAT活性的影響

CAT是植物細胞內清除活性氧的一種重要酶。它可以將過氧化氫分解為水和氧氣，從而維持細胞內過氧化氫的正常水平。從表2可以看出，在10、20、40、60、80 mg/L不同濃度鎘脅迫下，茶幼苗葉片CAT活性呈先升高后降低的變化趨勢，其中在鎘濃度10 mg/L處理后，CAT活性為空白對照的1.1倍；當鎘濃度<10 mg/L時，CAT活性呈上升趨勢，原因可能是在鎘濃度較低時，茶幼苗體內SOD催化分子氧活化的第1個中間產(chǎn)物超氧物陰離子自由基O₂-的歧化反應而形成O₂和H₂O₂，受到生成的H₂O₂刺激，CAT做出應激反應，所以其活性升高。但，隨著鎘濃度的大幅增加，CAT與SOD一樣，其活性受到抑制而不斷下降，原因可能是茶幼苗長時間受到鎘脅迫后，CAT酶分子構型發(fā)生改變。

2.4 鎘脅迫對長葉白毫茶幼苗POD活性的影響

POD是植物體內清除活性氧酶系統(tǒng)的重要組成部分，在控制膜脂的過氧化、清除超氧自由基等方面起到重要的作用。從表2可以看出，POD活性在低濃度鎘脅迫下上升，在鎘脅迫強度超過10 mg/L后，POD活性下降至低于空白對照，在鎘脅迫濃度為80 mg/L時，與對照相比POD活性下降了10.6%。POD活性對外界不良環(huán)境如高溫、水分脅迫、重金屬脅迫等反應非常敏感。試驗中，低濃度的鎘迫使得茶體內產(chǎn)生過氧化物，POD利用H₂O₂催化過氧化物氧化分解，避免對植物體產(chǎn)生傷害，而低濃度鎘脅迫導致H₂O₂濃度增加，誘導POD活性的增加，從而表現(xiàn)出先升高后降低的活性變化趨勢。

2.5 鎘脅迫對長葉白毫茶幼苗MDA活性的影響

MDA是細胞膜上不飽和脂肪酸被活性氧氧化后的產(chǎn)物，其含量可以直接反映細胞膜質過氧化的程度。從表2可以看出，在重金屬鎘脅迫下，茶幼苗葉片MDA含量隨鎘濃度增加而顯著升高，在80 mg/L鎘脅迫下茶幼苗MDA含量比對照增加了56.15%。這與夏建國等^[16]的研究結果相一致。這說明細胞膜受到較嚴重的損害。

3 結論與討論

作為植物進行光合作用的主要色素，葉綠素含量的高低是判斷植物光合能力、受重金屬脅迫狀況的重要指標^[17-18]。研究表明，在鎘脅迫下，長葉白毫茶幼苗體內葉綠素a、葉綠素b含量均在低濃度時升高；但是，隨著鎘濃度的增加，高濃度的鎘損害了葉綠體的結構，降低了合成葉綠素的相關酶的活性，從而導致葉綠素含量降低。

在正常生長過程中，植物體內SOD、POD、CAT等抗氧化保護酶能及時清除有害物質誘導產(chǎn)生過多的自由基，防止自身受到氧化傷害^[19-20]。重金屬鎘會導致植物體內抗氧化酶功能紊亂，活性氧的清除能力降低，導致植物體活性氧積累，膜質過氧化，細胞膜遭到破壞。結果表明，在鎘脅迫下，長葉白毫茶幼苗葉片SOD活性降低；POD、CAT活性在鎘濃度≤10 mg/L的脅迫下，酶活性隨鎘濃度增加而升高，而后當鎘濃度>10 mg/L時，酶活性隨鎘濃度的的增加而降低，導致自由基的產(chǎn)生和清除平衡被破壞，活性氧自由基在植物體內大量積累，從而使生物大分子變性、細胞膜氧化、MDA含量升高，并且逐漸開始顯示出鎘的毒害作用。

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