張謹華，王慧陽，邵青玲，武玉珍

（晉中學院生物科學與技術學院，山西晉中 030600）

小麥是禾本科小麥屬植物的統(tǒng)稱，在世界各地廣泛種植.小麥中碳水化合物約占75%，蛋白質約占10%，它富含淀粉、蛋白質、脂肪、礦物質、鈣、鐵、硫胺素、核黃素、煙酸、維生素A及維生素C等.2010年，小麥是世界上總產(chǎn)量位居第二的糧食作物（6.51億噸），僅次于玉米（8.44億噸）.苯酚是農(nóng)藥、化學品的重要的工業(yè)生產(chǎn)原料[1]，是工業(yè)廢水的主要污染物之一.國內對苯酚毒性的研究較多，主要有魚類的急性毒性實驗[2，3]、以苯酚為原材料合成的雙酚A等毒理性研究[4，5]，而對于植物方面的研究則相對較少，彭永康等[6]報道過，40mg/L的苯酚溶液對黃瓜、番茄等蔬菜種子的萌發(fā)以及主胚根的生長有抑制作用，祁忠占等[7]對小麥受到苯酚毒害后多酚氧化酶同工酶活性進行了研究，覃廣泉等[8]對菜心受苯酚脅迫進行了報道.目前對苯酚對小麥幼苗株高及SOD等酶活性的影響的評價較少.本實驗通過苯酚與固定化菌株DF51處理土壤，研究了苯酚與固定化菌株DF51配合施用對小麥幼苗凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、葉綠素相對含量（CCI）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）等的影響.為評價固定化菌株DF51對苯酚污染土壤的修復及其對小麥幼苗的影響，進一步探討固定化菌株DF51增強苯酚脅迫下小麥耐性的作用機理提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試材料

普通小麥（晉麥47）種子由山西農(nóng)業(yè)大學作物化學調控中心提供；苯酚為分析純試劑，固定化的苯酚降解菌株DF51均由晉中學院生物科學與技術學院微生物實驗室提供.

1.2 試驗設計

試驗于2012年5月至2013年10月在晉中開發(fā)區(qū)農(nóng)業(yè)試驗田小麥小區(qū)進行，試驗地為黃土狀母質上發(fā)育的碳酸鹽褐土，水澆地.耕層（0～20 cm）土壤含有機質1.74 g/kg，全氮0.0636 g/kg，速效磷6.69mg/kg，速效鉀185.2mg/kg，pH值7.68.采用隨機區(qū)組設計，小區(qū)面積為6m2（3m×2m），種植密度90000株/hm2，每小區(qū)54株，3次重復，田間管理同大田.

試驗采用隨機區(qū)組試驗設計，苯酚與固定化菌株施用時與耕層土壤混勻.苯酚P設4個P處理質量濃度（濃度以風干土壤計）：P0（0μg/g）、P1（50μg/g）、P2（100μg/g）、P3（150μg/g）、P4（200μg/g）；固定化菌株DF51設5個D處理水平：D0（0 kga.i./hm2）、D1（10 kga.i./hm2）、D2（20 kga.i./hm2）、D3（30 kga.i./hm2）、D4（40 kga.i./hm2）.

1.3 測定指標及方法

取冬小麥幼苗為材料，用SPAD-250、光合儀CI-340分別測定葉片葉綠素含量與光合特性；同時取葉片測定SOD、POD活性[8]；取均值.用Statistical Analysis System（SAS）和Microsoft Excel（Office 2003）軟件進行顯著性分析，Duncan新復極差法多重比較分析在0.05水平上進行.

2 結果與分析

2.1 苯酚污染及修復對小麥幼苗葉綠素含量的影響

圖1可知，隨苯酚濃度的升高CCI呈顯著降低趨勢；單施固定化菌株DF51時，隨固定化菌株DF51濃度的增加對

CCI的影響均不顯著；同時施用苯酚和固定化菌株DF51時，隨固定化菌株DF51濃度的增加CCI呈不同程度的上升趨勢，處理之間差異顯著.經(jīng)方差分析和Duncan新復極

差法多重比較可知：苯酚和固定化菌株的交互作用對CCI的影響達到顯著水平.說明苯酚對小麥幼苗造成脅迫，使其葉片的葉綠素含量降低；固定化菌株DF51可增加苯酚脅迫下小麥幼苗的CCI；不同的苯酚水平以D4處理時CCI最大，苯酚處理濃度越低CCI越大.表明固定化菌株DF51可增強苯酚脅迫下小麥幼苗的葉綠素含量.

圖1 苯酚污染及修復對小麥幼苗葉綠素含量的影響

2.2 苯酚污染及修復對小麥幼苗Pn和Ci的影響

圖2 苯酚污染及修復對小麥幼苗光合特性指標的影響

圖2可知，隨苯酚濃度的升高Pn呈顯著降低趨勢，Ci呈顯著上升趨勢；單施固定化菌株DF51時，隨固定化菌株DF51濃度的增加對Pn、Ci的影響均不顯著；同時施用苯酚和固定化菌株DF51時，隨固定化菌株DF51濃度的增加Pn、Ci呈不同程度的上升趨勢，處理之間差異極顯著.經(jīng)方差分析和Duncan新復極差法多重比較可知：苯酚和固定化菌株的交互作用對Pn的影響達到極顯著水平，對Ci影響不顯著.說明苯酚對小麥幼苗造成脅迫，使其葉片的光合速率降低；固定化菌株DF51可增加苯酚脅迫下小麥幼苗的Pn；不同的苯酚水平均以D4處理時CCI和Pn最大，且P1D4、P2D4處理與對照P0D0無顯著性差異，苯酚處理濃度越低Pn越大.這表明小麥幼苗光合速率降低的主要原因不是由于CO2供應不足，而是由于葉肉細胞光合活性降低引起的碳氮代謝失調，同化力（即ATP和NADPH）供應不足，限制了光合碳同化[9]；固定化菌株DF51可增強苯酚脅迫下小麥幼苗的光合特性，在P1D4、P2D4處理下可恢復到正常水平.

2.3 苯酚污染及修復對小麥幼苗S O D活性的影響

SOD活性高低可反映植株自身清除有害物質能力的強弱.由圖2可知，SOD活性隨苯酚濃度的升高呈顯著下降趨勢，單施固定化菌株DF51時，隨固定化菌株DF51濃度的增加對SOD的影響不顯著；同時施用苯酚和固定化菌株DF51時，隨固定化菌株DF51濃度的增加SOD呈不同程度的上升趨勢，處理之間差異極顯著.表明苯酚對小麥幼苗的SOD活性具抑制作用，固定化菌株DF51可使小麥幼苗的的抗逆性增高，以抵抗不良外界環(huán)境條件.

2.4 苯酚污染及修復對小麥幼苗P O D活性的影響

過氧化物酶（POD）是植物抗逆性活性較高的一種酶，其具有雙重作用.它既與光合作用、呼吸作用、生長素的氧化等密切相關，同時又與清除細胞內的H2O2，解除植物逆境脅迫時產(chǎn)生的活性氧傷害有密切關系.研究表明，POD活性對環(huán)境因子的變化相當敏感，植物在遭受逆境（如水分、農(nóng)藥、鹽等逆境）時，POD活性與同工酶都會作出快速反應[10，11].圖2看出，單施苯酚（D0水平）時，隨苯酚濃度的升高POD值呈先增高后降低的趨勢，P2處達到峰值.這是因為小麥體內的POD酶可通過提升活力來抵御低濃度苯酚脅迫（P1、P2）對其產(chǎn)生的危害，但隨著苯酚濃度的增加，POD活力開始下降，低于對照，這可能是脅迫加重超過了POD的調節(jié)能力，此時小麥幼苗已受到氧化損傷.單施固定化菌株DF51時，隨固定化菌株DF51濃度的增加對POD的影響均不顯著.同時施用苯酚和固定化菌株DF51時，隨固定化菌株DF51濃度的升高POD值呈增高趨勢；D2、D3、D4水平時隨苯酚濃度的升高POD值呈上升趨勢，而D1水平時隨苯酚濃度的升高POD值呈先增高后降低的趨勢，P3處達到峰值，處理之間差異極顯著，這是由于低濃度的固定化菌株DF51（D1水平）對土壤中苯酚的去除率較低，因此不能提高P4水平脅迫時POD的活性，導致小麥幼苗受到氧化損傷.表明固定化菌株DF51可通過增加小麥幼苗的抗氧化酶活性來增強其對低濃度苯酚脅迫的耐性.

圖3 苯酚污染及修復對小麥幼苗SOD活性的影響

3 討論與結論

苯酚降解菌DF51的降解作用是清除環(huán)境中有機污染物苯酚的有效途徑之一.本試驗發(fā)現(xiàn)，固定化菌株DF51可降解土壤中的苯酚.本實驗表明固定化菌株DF51對苯酚脅迫下的小麥幼苗的生長和生理特性影響顯著，在生產(chǎn)實踐中施用固定化菌株DF51可預防和補救小麥植株在苯酚脅迫下受損，促進葉片制造更多的光合產(chǎn)物，增強小麥生產(chǎn)的安全性.

固定化菌株DF51對小麥幼苗的抗逆性指標影響顯著，提高了小麥幼苗在苯酚脅迫下SOD、POD的活性，從而使自身抗逆性提高，同時促進了小麥的光合作用.單施苯酚處理時，顯著降低了小麥的光合特性；超氧化物歧化酶活性呈降低趨勢、過氧化物酶活性呈先上升后下降趨勢，P2處為高峰.同時施用苯酚和固定化菌株DF51時，固定化菌株DF51可去除土壤中的苯酚，提高的小麥光合特性（CCI、Pn增加）和抗逆性（SOD、POD活性增加）.但在高濃度苯酚污染區(qū)施用低濃度的固定化菌株DF51處理（P4D1處理）的小麥有不結籽現(xiàn)象.固定化菌株DF51能顯著提高小麥幼苗在苯酚脅迫下的耐性，提高幼苗Pn，促進植株生長，這些效應與其提高抗氧化酶活性有關.固定化菌株DF51的施藥模式可修復苯酚污染的大田，可用作苯酚污染土壤的修復途徑.

圖4 苯酚污染及修復對小麥幼苗POD活性的影響

根據(jù)Farquhar等[9]的觀點，當氣孔導度與Ci同時下降時，光合速率下降主要是由氣孔限制引起的，Pn降低伴隨Ci的升高時，光合作用的主要限制因素是非氣孔因素.據(jù)此推斷，本試驗條件下Pn的降低是由非氣孔因素引起的，也就是光合碳同化力不足，碳氮代謝失調引起的.這可能是葉肉細胞光合活性的下降造成的，如葉綠素含量降低、光合羧化酶Rubisco活性下降、光合電子傳遞活性降低等，具體原因和內在機理還有待進一步的研究.

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