彭小東+曾小飚

摘 要：該實驗采用不同濃度砷溶液對向日葵幼苗進行脅迫處理，研究砷脅迫對向日葵苗期生理特性的影響，以期為今后開發(fā)利用向日葵進行砷污染土壤修復(fù)提供理論依據(jù)。結(jié)果顯示：隨著砷脅迫濃度的不斷升高，向日葵幼苗葉片的可溶性蛋白含量呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢；可溶性糖含量呈現(xiàn)先升高再下降的趨勢；POD活性則隨著砷脅迫濃度的升高而逐漸升高；在砷脅迫作用下，丙二醛含量與對照組相比變化不明顯。

關(guān)鍵詞：向日葵；砷脅迫；生理特性

中圖分類號 S727.4 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）19-0015-2

近年來，隨著我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，含重金屬的污水大量排放引發(fā)的環(huán)境問題隨之而來，給人類的生存家園帶來了毀滅性的破壞。重金屬難以自然降解是土壤重金屬污染修復(fù)最大的問題。1983年，Chaney等提出可以用植物修復(fù)土壤污染[1]。目前已有人把蜈蚣草Pteris vittata、大葉鳳尾蕨Pteris cretica、粉葉蕨Pityrogramma calomelanos等植物應(yīng)用于砷污染土壤的修復(fù)。向日葵（Helianthus annuus）生長速度快，在重金屬污染的土壤中具有較強的耐受性和吸收凈化能力，日前成為植物修復(fù)研究的熱點植物之一。為此，本研究探討了向日葵幼苗在不同程度砷污染下某些生理指標(biāo)的變化規(guī)律，以期為未來利用向日葵修復(fù)重金屬污染土壤提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料 試驗用材料向日葵種子為“金星1號”，于百色城西蔬菜種子店購得。

1.2 方法 將向日葵種子消毒、沖洗、浸泡、萌發(fā)，將萌發(fā)一致的種子挑選出來，移植到裝有礫石的塑料一次性杯中，室內(nèi)自然條件下培養(yǎng)，幼苗生長2d后改用Hoagland培養(yǎng)液澆灌。預(yù)培養(yǎng)21d之后，挑選出長勢一致的幼苗，分成4組，分別用不同濃度的砷脅迫液處理，As含量設(shè)為0mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L（砷由砷酸鈉提供）4個處理。脅迫8d后，取樣（葉片）進行生理檢測。蛋白質(zhì)的含量采用考馬斯亮藍G-250法測定[2]；丙二醛（MDA）、可溶性糖（SS）含量采用硫代巴比妥酸法測定[3]；POD活性采用比色法測定[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度砷脅迫對可溶性蛋白及可溶性糖含量的影響 從圖1可看出，隨著脅迫液As濃度的不斷增大，向日葵幼苗葉片中的可溶性蛋白質(zhì)含量呈先降低后上升的趨勢。在0～2mg·L-1范圍內(nèi)，向日葵幼苗中蛋白質(zhì)含量的變化趨勢為持續(xù)下降，脅迫濃度為1mg·L-1、2mg·L-1分別比對照組降低了5.47%、16.22%；As濃度由2mg·L-1升高到5mg·L-1的過程中，向日葵中蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，As的濃度為5mg·L-1時，蛋白質(zhì)含量比對照組增加了0.58%。圖2顯示，向日葵在受到As脅迫的時候，葉片內(nèi)可溶性糖的含量隨著脅迫濃度的增大而呈現(xiàn)先上升后下降的規(guī)律。

2.2 不同濃度的砷脅迫對向日葵葉片過氧化物酶活性的影響 過氧化物酶（POD）廣泛存在于植物體內(nèi)，能有效清除過量的活性氧，在抵御外界逆境傷害過程中扮演著重要的角色，是植物重要的保護酶之一。如圖3所示，1mg·L-1As處理對向日葵POD的激活效應(yīng)不明顯，而2mg·L-1和5mg·L-1As處理使POD活性明顯升高，與對照比分別增加約44.91%和62.03%，差異均達到顯著水平。高濃度砷脅迫使向日葵幼苗POD活性顯著升高，可見，POD對清除活性氧產(chǎn)生、降低砷脅迫對向日葵幼苗的氧化損害方面發(fā)揮著重要作用。

2.3 不同濃度的砷脅迫對向日葵葉片丙二醛含量的影響 丙二醛是膜脂過氧化的重要產(chǎn)物，它的含量在一定程度上反映了逆境脅迫對植物的損傷程度。圖4表明，向日葵幼苗在不同濃度砷脅迫處理下，葉片MDA的含量與對照相比沒有明顯差異，表明該濃度范圍內(nèi)砷脅迫對向日葵幼苗未造成明顯的氧化損害，這可能與砷誘導(dǎo)向日葵幼苗葉片SOD、CAT、POD和APX等抗氧化酶活性升高有關(guān)。

3 討論

植物體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)含量的變化是植物在生長發(fā)育過程中由于外界環(huán)境變化而受到影響的直接指示，它的影響主要體現(xiàn)在植物細胞的滲透勢調(diào)節(jié)上。當(dāng)植物細胞的滲透勢較低時，體內(nèi)高含量的可溶性蛋白可幫助調(diào)節(jié)細胞的滲透壓使它維持在正常水平。本試驗中，隨著脅迫液中As濃度的不斷增大，向日葵體內(nèi)的可溶性蛋白含量先下降后上升，原因可能是低濃度的As就可以讓向日葵的蛋白質(zhì)變性損害，使蛋白含量出現(xiàn)下降的現(xiàn)象；重金屬濃度不斷增加，植物體本身為了保護自身生命活性，體內(nèi)大量的防御物質(zhì)開始被誘導(dǎo)產(chǎn)生，而這些防御物質(zhì)大多數(shù)恰好屬于各種蛋白質(zhì)類，如抗氧化酶系統(tǒng)（過氧化物酶、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶），金屬結(jié)合蛋白（Mt、Pc）等，從而增加了體內(nèi)可溶性蛋白質(zhì)的含量，使向日葵體內(nèi)的蛋白質(zhì)含量由降低的趨勢變?yōu)橹饾u上升的狀態(tài)。

植物體內(nèi)可溶性糖是植物細胞滲透壓的重要調(diào)節(jié)物質(zhì)。本實驗中，在低濃度的As脅迫作用下，向日葵體內(nèi)的防御體制因受到毒害刺激而被激發(fā)，為了應(yīng)對外界環(huán)境條件的改變，體內(nèi)就會產(chǎn)生大量的可溶性糖來降低滲透壓，使細胞免受傷害，維持正常的生命活動，因此可溶性糖含量會增加。但隨著As脅迫濃度的進一步增大，簡單的增加糖質(zhì)量分數(shù)方式已經(jīng)無法消除砷對向日葵產(chǎn)生的毒害，向日葵的生長因此受到抑制，可溶性糖合成能力也會受到影響；也有可能是因為向日葵受高濃度As脅迫的影響，導(dǎo)致植物體的呼吸能力增強，使其體內(nèi)的可溶性糖含量減少。

廣泛存在于植物體內(nèi)的過氧化物酶是植物重要的保護酶之一，它能夠抵御自由基的傷害，提高植株的抗逆性。本實驗中，在不同濃度的As脅迫作用下，向日葵體內(nèi)過氧化物酶活性不斷提升，表明向日葵體內(nèi)的防御體制不斷被激發(fā)，從而較好地對抗As脅迫帶來的傷害。

丙二醛是膜脂過氧化的終產(chǎn)物，其含量可作為考察細胞膜脂過氧化程度的指標(biāo)。逆境會傷害細胞質(zhì)膜，使其過氧化，改變膜的通透性，從而影響植物一系列生理活動的正常運行。本實驗結(jié)果顯示向日葵幼苗在砷脅迫下MDA含量變化較小，說明向日葵對該濃度下的砷的耐性較強。

參考文獻

[1]CHANEY R L.Plant uptake of inorganic waste constituents[C]//PARR J F. Land Treatment of Hazardous Wastes. Noyes Data Corporation，New Jersey：Park Ridge，1983：50-76.

[2]華東師范大學(xué)生物系植物生理教研組.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：人民教育出版社，1980：73-76，88-90.

[3]郝再斌，蒼晶，徐仲.植物生理實驗技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004：113-114.

[4]張志良.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，1996：58-60.

（責(zé)編：張宏民）endprint