李雨奎

（淮北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 淮北 235000）

銻脅迫對向日葵幼苗生長和生理特性的影響

李雨奎①

（淮北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，安徽 淮北 235000）

銻是一種潛在的致癌元素，在環(huán)境中是微量的.雖然它是植物生長過程中的非必須元素，但當(dāng)其以溶液形態(tài)存在時(shí)，可以被植物吸收，對植物產(chǎn)生毒性.通過土培法，研究Sb（Ⅲ）對向日葵幼苗的影響，探討Sb（Ⅲ）對向日葵在幼苗時(shí)期的葉綠素相對含量和光合作用的影響，結(jié)果表明，Sb（Ⅲ）對向日葵表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)其生長，葉綠素相對含量增加，光合速率加快；高濃度則抑制其生長發(fā)育，葉綠素相對含量減少，光合速率減慢.

銻；向日葵幼苗；葉綠素相對含量；光合作用

0 引言

近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，人們在生活中制造大量污染物，不同的污染物通過各種途徑被排入土壤中［1］，使得土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，土壤的各種功能因受到危害而發(fā)生改變［2］，從而造成土壤生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化，其中重金屬污染的問題尤為突出.重金屬相對穩(wěn)定難以降解的性質(zhì)使得重金屬污染有著污染范圍比較大、污染所持續(xù)時(shí)間比較長的特點(diǎn)，并且重金屬污染物不容易被分解，通過食物被人類食用，進(jìn)入人體內(nèi)被吸收或者通過空氣在人類呼吸過程中被吸入體內(nèi)而危害人體健康，還會惡化大氣和水污染，因此修復(fù)被重金屬污染土壤是當(dāng)今迫切需要解決的問題［3］.

如今土壤污染問題迫在眉睫，而重金屬作為土壤污染中極為重要的一類污染也受到人們的廣泛關(guān)注.據(jù)估測，目前中國受污染的耕地面積近2.0×107hm2［4］，其中農(nóng)田污灌面積達(dá)1.3×l06hm2［5］，每年因土壤污染而減少的糧食產(chǎn)量高達(dá)1.0×1010kg，直接造成高達(dá)100多億元經(jīng)濟(jì)損失［6］.而銻又是容易造成土壤污染的重金屬之一［7］，全世界銻的年產(chǎn)量的80%來自中國［8］.因此，銻污染及其控制和修復(fù)問題更應(yīng)該引起我們的重視［9］.

如今，美國國家環(huán)保局（USEPA）已將銻列入優(yōu)先控制的污染物，而且歐盟（EU）也將銻列入危險(xiǎn)廢物的范疇.但目前國內(nèi)外關(guān)于銻污染的研究和報(bào)道還不是很多.本文通過研究銻脅迫對向日葵幼苗在銻脅迫下生長所受的影響，了解Sb（III）對作物幼苗生長和生理特性的影響，研究被污染的向日葵幼苗的葉綠素含量和光合速率等，提出Sb（III）對向日葵幼苗的毒害閾值，為未來系統(tǒng)和深入研究植物銻脅迫提供理論支持，為植物修復(fù)建立基礎(chǔ).

銻的毒性很強(qiáng)，且具有致癌、致畸作用.中國在世界上是最大的銻生產(chǎn)國，在湖南錫礦山地區(qū)、冷水江鋪礦區(qū)等許多地區(qū)，已造成嚴(yán)重的銻污染［10］.水、植物和其他媒介都是被銻污染的土壤進(jìn)入人體的途徑，對人類的生命安全造成的威脅是極大的.例如：工人在銻環(huán)境下工作過長時(shí)間，會誘發(fā)多種疾病，如銻疹、塵肺病等；胎兒在母體宮內(nèi)或者在嬰幼兒時(shí)期，其長期處在被銻污染的環(huán)境中，其器官在發(fā)育過程中更容易吸收、存留銻，對胎兒的傷害是永久性的，對其以后的生活和生產(chǎn)能力都是有影響的.可見，銻污染在一定程度上已經(jīng)是對人體健康的潛在威脅.

目前最為經(jīng)濟(jì)、對環(huán)境最為友好的方法就是植物修復(fù).但是目前國內(nèi)外對于植物對銻的修復(fù)研究卻很少，而向日葵對重金屬有著較強(qiáng)的富集性能和耐受性［12］，所以本文以向日葵為對象進(jìn)行研究，通過土培實(shí)驗(yàn)，利用加入不同形態(tài)不同濃度的銻，研究銻脅迫對向日葵幼苗生長和生理特性的影響，為以后的系統(tǒng)研究提供理論支持，從而為植物對銻的修復(fù)提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

作物種子：向日葵.將顆粒飽滿的向日葵種子浸泡在去離子水中，0.5 h后，放置在培養(yǎng)箱中進(jìn)行萌發(fā)培養(yǎng).待向日葵種子萌發(fā)后，將其播種到裝有2 kg土的花盆中，放置在實(shí)驗(yàn)大棚中，培養(yǎng)一段時(shí)間后，待其長至幼苗期，選出生長狀況良好并且相似的向日葵幼苗進(jìn)行試驗(yàn).化學(xué)試劑：酒石酸銻鉀（KSbC4H4O7· 1/2H2O），相對分子質(zhì)量為333.93.

1.2 方法

將選出的向日葵幼苗栽種到已施加2 g尿素的裝有2 kg土的花盆中，每盆中栽種一株向日葵幼苗，共30盆，加入營養(yǎng)試劑（沃世寶：家庭園藝濃縮營養(yǎng)液，通用型），在實(shí)驗(yàn)大棚中進(jìn)行培養(yǎng)，待其適應(yīng)生長環(huán)境.

在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，將已經(jīng)適應(yīng)生長環(huán)境的向日葵幼苗分為兩組，然后分別用不同形態(tài)的銻溶液處理.用純的酒石銻酸鉀配置Sb（Ⅲ）溶液，設(shè)置銻的濃度分別為0、100 mg/kg、500 mg/kg、1 000 mg/kg、2 000 mg/kg，每個(gè)濃度作3個(gè)平行，在適宜條件下培養(yǎng).觀察10 d后，檢測向日葵幼苗的葉綠素相對含量和光合作用.

檢測葉綠素含量.使用SPAD-502葉綠素儀測定，每株向日葵幼苗選取2片長勢較好的葉片進(jìn)行檢測，取2次的平均值，用SPAD值表示葉綠素相對含量.

檢測光合速率.使用光合作用測定儀，測定光合（呼吸）速率、氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間隙CO2濃度和蒸騰速率，每株向日葵挑選2片長勢較好的葉片進(jìn)行測定，取2次測定結(jié)果的平均值.

2 結(jié)果與討論

2.1不同濃度的Sb（Ⅲ）脅迫下對向日葵幼苗葉綠素含量的影響

不同濃度的Sb（Ⅲ）脅迫下對向日葵幼苗的葉綠素含量的影響見表1.低濃度的Sb（III）促進(jìn)向日葵幼苗的生長，其葉綠素相對含量增多，葉片翠綠，生長旺盛；高濃度的Sb（III）抑制向日葵幼苗的生長，其葉綠素相對含量明顯減少，葉片有黃斑，更高濃度下，植株死亡.

表1 不同濃度的Sb（Ⅲ）脅迫下向日葵幼苗的葉綠素含量

隨著 Sb（III）濃度升高，向日葵幼苗葉綠素相對含量均表現(xiàn)為先升高后降低趨勢.低濃度的Sb（III）對向日葵幼苗葉綠素相對含量有促進(jìn)作用.而高濃度的Sb（III）對向日葵幼苗葉綠素相對含量則表現(xiàn)出抑制作用，葉綠素相對含量減少.

2.2 不同濃度的Sb（Ⅲ）脅迫對向日葵幼苗光合作用的影響

從表2可以看出，在不同濃度的Sb（Ⅲ）脅迫下，向日葵幼苗的光合速率總體表現(xiàn)先增后減，即在低濃度（500 mg/kg）下，Sb（Ⅲ）促進(jìn)向日葵幼苗的光合速率，在高濃度（超過1 000 mg/kg）下，Sb（Ⅲ）抑制向日葵幼苗的光合速率.向日葵幼苗的氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率和和光合速率的變化趨勢一致.

表2 不同濃度的Sb（Ⅲ）脅迫下向日葵幼苗的光合作用情況

3 結(jié)論

向日葵幼苗在一定程度上可以忍受銻脅迫，Sb（III）對向日葵幼苗的影響表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制，向日葵幼苗對于銻的富集能力受到銻濃度的影響.在一定的銻濃度范圍內(nèi)，銻濃度上升，向日葵幼苗對于銻的富集能力加大，對幼苗的生長有一定的刺激作用，而超過該濃度，兩者之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān).

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The Effects Between the Growth Properties and Physiological Characteristics of Sunflower Seedlings Under Antimony Stress

LI Yukui
（School of Life Science，Huaibei Normal University，235000，Huaibei，Anhui，China）

Antimony is a potential carcinogen and there are trace of it in the environment.It is a non-essen?tial element in plant growth，but when existing in solution form，it can be absorbed by plants and then creates toxicity.The effects of Sb on the sunflower seedlings were studied using soil culture experiment.The study mainly focuses on the relative chlorophyll content and photosynthesis of the sunflower seedlings.When the concentration of Sb is low，it can promote the development of sunflower，the relative chlorophyll content will increase，and the photosynthetic rate will accelerate；on the contrary，if the concentration is strong，it will re?tard the growth of the sunflower，decrease the relative chlorophyll content and slow down the photosynthetic rate.

antimony；sunflower seedlings；relative leaf chlorophyll conte；photosynthesis

O 614.53

A

2095-0691（2017）02-0046-03

2016-11-29

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41371444）；2012年校青年科研資助項(xiàng)目（700594）

李雨奎（1977— ），男（蒙古族），遼寧朝陽人，副教授，研究方向：重金屬及類金屬的污染與監(jiān)測.