韓 航 ，陳順鈺 ，趙雅曼 ，侯曉龍 ，2，3*，蔡麗平 ,3，劉愛(ài)琴 ，3，周垂帆 ，3

（1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，福州 350002；3.海峽兩岸紅壤區(qū)水土保持協(xié)同創(chuàng)新中心，福州 350002）

“三廢”排放、工礦業(yè)活動(dòng)等導(dǎo)致的土壤重金屬污染日趨嚴(yán)重，已成為生態(tài)文明和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大威脅[1－2]。鉛（Pb）是植物非必需元素，較低含量 Pb就會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)和生理代謝過(guò)程等產(chǎn)生明顯毒害作用，降低作物質(zhì)量和產(chǎn)量。Pb可通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)人體血液、神經(jīng)系統(tǒng)等造成不可逆?zhèn)3]。自1977年Brooks等[4]提出重金屬超積累植物概念以來(lái)，綠色經(jīng)濟(jì)、操作性強(qiáng)的植物修復(fù)技術(shù)逐漸受到重視，提高植物修復(fù)效率與應(yīng)用能力成為研究熱點(diǎn)[5]。

植物對(duì)重金屬Pb的抗性主要由對(duì)Pb的避性、耐性組成[6]。其中，植物抗氧化系統(tǒng)中抗壞血酸－谷胱甘肽（Ascorbate－glutathione，AsA－GSH）循環(huán)響應(yīng)和Pb累積機(jī)制被證實(shí)是植物逆境響應(yīng)的重要途徑[7]。AsA－GSH循環(huán)存在于植物細(xì)胞內(nèi)葉綠體、線粒體等多種亞細(xì)胞器中，具有清除多余活性氧（ROS）及其他外源有害物質(zhì)的功能[8－9]。在AsA－GSH循環(huán)中，谷胱甘肽還原酶（GR）將氧化型谷胱甘肽催化成還原型谷胱甘肽（GSH），促進(jìn)抗壞血酸（AsA）的再生，并與抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）等抗氧化物質(zhì)共同作用，避免了氧化脅迫造成細(xì)胞蛋白、核酸的損傷及細(xì)胞功能的紊亂，提高了植物耐性[10]。另一方面，耐性植物還可通過(guò)細(xì)胞壁固Pb作用，限制Pb離子的跨膜運(yùn)輸及液泡區(qū)室化作用來(lái)削弱Pb對(duì)細(xì)胞代謝的毒害[11]。多年生禾本科金絲草（Pogonatherum crinitum）是本課題組發(fā)現(xiàn)并證實(shí)的一種Pb超富集植物，具有分布范圍廣、抗貧瘠、繁殖速率快、生物量相對(duì)較高等特點(diǎn)，可作為植物修復(fù)備選植物[12]。但目前Pb脅迫下金絲草耐性機(jī)制、亞細(xì)胞分布等尚不清楚，金絲草葉片及根系響應(yīng)是否存在差異仍有待驗(yàn)證。鑒于此，以金絲草為材料，設(shè)置不同濃度Pb脅迫實(shí)驗(yàn)，測(cè)定各Pb處理下金絲草葉片和根系A(chǔ)sA－GSH循環(huán)響應(yīng)、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化及亞細(xì)胞Pb分布等指標(biāo)，旨在揭示超富集植物對(duì)Pb的響應(yīng)機(jī)理。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

在福建尤溪鉛鋅礦區(qū)采取金絲草種子，在恒溫箱培養(yǎng)發(fā)芽后，轉(zhuǎn)移到營(yíng)養(yǎng)土中繼續(xù)培養(yǎng)到12 cm左右，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗進(jìn)行Pb脅迫試驗(yàn)。脅迫基質(zhì)選用洗凈河沙和黃心土按1∶3混合，去除雜質(zhì)后過(guò)2 mm篩?；|(zhì)理化性質(zhì)及重金屬含量見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

共設(shè)計(jì)4個(gè) Pb處理，Pb2+濃度分別為0、1000、2000、3000 mg·kg－1，分別記作 CK、Pb1000、Pb2000、Pb3000，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)用盆直徑30 cm，高25 cm，基質(zhì)填充 8 kg（以干土計(jì)），使用（CH3COO）2Pb溶液定量施加到相應(yīng)濃度后，鈍化30 d。參考文獻(xiàn)[13]的方法，一次性施加定量KH2PO4和尿素作基肥，標(biāo)準(zhǔn)為每千克土肥料用量為 N 100 mg、P2O280 mg、K2O 100 mg，將鈍化后土壤取出平鋪于牛皮紙上，與底肥混合均勻后，重新裝盆。將金絲草幼苗移栽至脅迫盆中，每盆10株。試驗(yàn)在玻璃溫室中進(jìn)行，溫度（25±2）℃，濕度65%～75%，并保持含水量在田間持水量的70%左右。脅迫60 d時(shí)收獲金絲草，分析測(cè)定金絲草植物形態(tài)和生理生化指標(biāo)。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 根系指標(biāo)

脅迫試驗(yàn)60 d收獲金絲草后，利用數(shù)字化掃描儀（STD1600 Epson USA）對(duì)每盆10株金絲草的總根系進(jìn)行掃描，并利用WinRhizo（Version 4.0B）進(jìn)行根系分析，得出金絲草根系總根長(zhǎng)、根表面積、根平均直徑和根體積。

1.3.2 AsA－GSH 循環(huán)

脅迫試驗(yàn)60 d收獲金絲草后，將每盆10株金絲草葉片和根系取樣后混勻待測(cè)。GR、GSH含量測(cè)定參考Ma等[14]方法；APX活性、AsA含量分別參考Nakano等[15]和 Tanaka 等[16]方法。

表1 試驗(yàn)基質(zhì)理化性質(zhì)Table 1 The physical and chemical properties of soil used in the experiment

1.3.3 金絲草植株P(guān)b含量

將前期處理好的金絲草地上部和根系樣品各稱取 0.2 g于三角瓶中，采用濕灰化法（HNO3∶HClO4=4∶1）加熱消解，2%HNO3處理定容至50 mL容量瓶，使用Pb標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線制作和校準(zhǔn)，相關(guān)系數(shù)合格后開(kāi)始測(cè)定樣品Pb含量，儀器選用北京瑞利分析儀器公司W(wǎng)FX－136型號(hào)的原子吸收分光光度計(jì)。

1.3.4 亞細(xì)胞組分Pb含量

采用差速離心法[17]，對(duì)金絲草葉片和根系進(jìn)行不同亞細(xì)胞組分分離。分別取金絲草葉片和根系0.3 g，加入緩沖液（蔗糖 0.25 mol·L－1、pH 7.5 的 Tris HCl 50 mmol·L－1、二硫赤鮮糖醇 1 mmol·L－1），液氮研磨勻漿。離心過(guò)程均在4℃下操作，將組織勻漿液于高速冷凍離心機(jī)300 r·min－1下離心1 min，得沉淀為細(xì)胞壁（F1）組分，上清液在 2000 r·min－1下離心 20 min，得沉淀為細(xì)胞核和葉綠體（F2）組分；上清液在12 000 r·min－1下離心 30 min，得沉淀為線粒體（F3）組分，上清液為可溶（F4）組分。亞細(xì)胞各組分Pb含量參考1.3.3方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.5 亞細(xì)胞分布

用pH 7.2的磷酸緩沖液洗凈樣品，2.5%的戊二醛固定、2%的鋨酸浸泡過(guò)夜，酒精逐級(jí)脫水（50%、70%、85%、90%、95%、100%），Spur包埋，70℃聚合 8 h后，使用LKB8800型超薄切片機(jī)切片，使用JEM－100CX型透射電鏡（TEM）對(duì)金絲草組織結(jié)構(gòu)改變及Pb分布進(jìn)行檢測(cè)，并采用能譜儀（EDS）進(jìn)一步進(jìn)行定性分析。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 20.0軟件，采用單因素方差分析（One－way ANOVA）對(duì)不同生理指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異和顯著性分析（α=0.05）。采用Origin 8.0軟件作圖。圖表中的數(shù)據(jù)用5個(gè)重復(fù)的均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 Pb脅迫對(duì)金絲草根系形態(tài)的影響

由圖1可知，金絲草總根長(zhǎng)和根表面積在Pb 1000處理下達(dá)最大值，較對(duì)照增長(zhǎng)8.4%和7.0%，隨Pb脅迫濃度增加，總根長(zhǎng)和根表面積發(fā)育受到抑制，顯著低于對(duì)照（P＜0.05）。金絲草根體積則表現(xiàn)為先增后減趨勢(shì)，在Pb1000處理時(shí)略有增長(zhǎng)。值得注意的是，金絲草根平均直徑在Pb1000和Pb2000處理下顯著高于對(duì)照（P＜0.05），且在Pb2000處理時(shí)達(dá)最大值，增長(zhǎng)20.9%。這可能是金絲草根系對(duì)Pb脅迫響應(yīng)的重要補(bǔ)償措施。

圖1 不同Pb脅迫對(duì)金絲草根系形態(tài)的影響Figure 1 Effects of different Pb concentration treatments on the root morphology of Pogonatherum crinitum

2.2 Pb脅迫對(duì)金絲草AsA－GSH循環(huán)的影響

由圖2A可知，不同Pb處理對(duì)金絲草葉片GR活性影響較小，GR活性基本保持穩(wěn)態(tài)。金絲草根系GR活性在Pb1000處理時(shí)較對(duì)照增長(zhǎng)41.1%，顯著高于對(duì)照（P＜0.05），隨脅迫濃度增加，仍保持較高水平。由圖2B可知，金絲草葉片GSH含量在各Pb處理下，均高于對(duì)照（1.04～1.36倍），在Pb2000處理下達(dá)最大值。金絲草根系GSH含量也基本高于對(duì)照，呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，但未達(dá)顯著水平（P＞0.05）。由圖2C可知，Pb處理對(duì)金絲草葉片AsA含量有一定促進(jìn)作用，在Pb3000處理下達(dá)最高水平。金絲草根系A(chǔ)sA含量在Pb1000處理下顯著增長(zhǎng)（P＜0.05），增幅達(dá)60.6%，之后隨脅迫濃度增加顯著下降（P＜0.05）。由圖2D可知，Pb脅迫會(huì)抑制金絲草葉片APX活性，Pb1000和Pb2000處理下，葉片APX活性顯著低于對(duì)照（P＜0.05）。Pb處理下金絲草根系A(chǔ)PX活性均高于對(duì)照，其中Pb1000處理為對(duì)照的 1.74 倍，增長(zhǎng)顯著（P＜0.05），Pb2000、Pb3000處理下則與對(duì)照無(wú)顯著差異（P＞0.05）。此外，除金絲草根系GSH含量低于葉片外，金絲草GR、AsA、APX在對(duì)照和不同Pb處理中，根系水平均高于葉片。故推測(cè)金絲草根系抗氧化系統(tǒng)響應(yīng)和清除活性氧能力優(yōu)于葉片，處于較核心地位。

2.3 Pb脅迫對(duì)金絲草體內(nèi)Pb含量的影響

由圖3可知，不同Pb處理下，金絲草地上部和根系Pb含量均顯著高于對(duì)照（P＜0.05），且呈現(xiàn)根系＞地上部的趨勢(shì)。Pb3000處理下，金絲草地上部和根系Pb 含量達(dá) 1 220.1、4 866.2 mg·kg－1，顯著高于對(duì)照（P＜0.05），分別為對(duì)照的697.2和4 505.7倍，表現(xiàn)出較強(qiáng)的Pb富集能力。

2.4 鉛脅迫對(duì)金絲草體內(nèi)亞細(xì)胞組分Pb含量的影響

圖3 不同Pb脅迫對(duì)金絲草體內(nèi)Pb含量的影響Figure 3 The Pb concentration in shoots and roots of Pogonatherum crinitum under Pb stress

由表2可知，無(wú)Pb處理下，葉片和根系亞細(xì)胞各組分未檢測(cè)出Pb?？偭可?，金絲草根系亞細(xì)胞各組分Pb含量均高于葉片各組分含量，隨Pb濃度增加，葉片和根系各組分Pb含量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。且葉片和根系各組分Pb含量均在Pb3000處理下達(dá)最大值。分配比例上，Pb主要分布于金絲草葉片和根系的F1組分中，分別占比40.6%～48.1%、57.7%～77.3%；其次為F4組分，占比為20.9%～32.6%、10.2%～30.2%。隨脅迫濃度增加，金絲草葉片F(xiàn)3組分占比下降、F4組分占比增大，根系F1組分顯著增加?？傻?，金絲草通過(guò)根系和葉片差異化分配，通過(guò)將Pb離子限制在根系細(xì)胞壁、葉片可溶組分中，降低了Pb離子對(duì)細(xì)胞代謝活躍區(qū)域的影響，提高了金絲草抗逆能力。

圖2 不同Pb脅迫對(duì)金絲草體內(nèi)AsA－GSH循環(huán)的影響Figure 2 Effects of different Pb concentration treatments on the ascorbate－glutathione cycle of Pogonatherum crinitum

表2 金絲草體內(nèi)的亞細(xì)胞Pb含量分布（mg·kg-1）Table 2 Subcellular distribution of Pb2+in roots and leaves of Pogonatherum crinitum（mg·kg-1）

2.5 Pb脅迫下金絲草亞細(xì)胞Pb分布

圖4 Pb脅迫下的金絲草葉片細(xì)胞透射電鏡圖Figure 4 Ultrastructure of leave cells of Pogonatherum crinitum in the different Pb treatments

由圖4知，對(duì)照（圖4a、圖4 b）葉片組織結(jié)構(gòu)完整，各細(xì)胞器結(jié)構(gòu)無(wú)損傷，細(xì)胞形狀正常，內(nèi)有完整大液泡，葉綠體、線粒體結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)，細(xì)胞壁及細(xì)胞膜表面光滑、清晰。Pb1000處理（圖4c、圖4d）細(xì)胞結(jié)構(gòu)較完整，存在一定程度質(zhì)壁分離，細(xì)胞壁組分有少量黑色顆粒沉淀。隨脅迫濃度增加，Pb2000（圖4e、圖4f）和 Pb3000處理（圖 4g、圖 4h）對(duì)金絲草亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成較大損傷。其中，葉綠體受損明顯，類(lèi)囊體膨大、排序紊亂、基粒片層扭曲、被膜結(jié)構(gòu)模糊；線粒體數(shù)量降低，脊突結(jié)構(gòu)膨脹，分布不均勻，外膜破損；細(xì)胞壁沉積大量黑色顆粒物，通過(guò)能譜分析（圖5）發(fā)現(xiàn)，金絲草葉片細(xì)胞中Pb峰值與C、O相當(dāng)，且吸附于2.41、2.46、10.51 keV等位點(diǎn)，可證實(shí)存在于細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙、葉綠體中黑色顆粒主要成分為Pb。

由圖6可知，金絲草對(duì)照（圖6a、圖6b）根系細(xì)胞壁清晰完整，無(wú)質(zhì)壁分離，細(xì)胞器無(wú)損傷現(xiàn)象。Pb 1000處理（圖6c、圖6d）組織結(jié)構(gòu)較完整，出現(xiàn)輕微質(zhì)壁分離，細(xì)胞壁發(fā)現(xiàn)部分黑色顆粒沉淀。Pb2000（圖6e、圖 6f）和 Pb3000 處理（圖 6g、圖 6h）對(duì)金絲草根系細(xì)胞形狀和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯損傷，細(xì)胞間隙增大，質(zhì)壁分離加劇，細(xì)胞核核膜破裂，核質(zhì)多泡、核仁凝集現(xiàn)象明顯，且細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞壁黑色顆粒數(shù)量增加。進(jìn)一步通過(guò)能譜分析（圖7）發(fā)現(xiàn)，黑色顆粒吸附于2.44、3.06、10.52、12.51 keV等位點(diǎn)，可證實(shí)其主要成分為Pb。

圖5 1000 mg·kg-1Pb處理下金絲草葉片細(xì)胞能譜分析圖Figure 5 The EDS analyses of leaves cells of Pogonatherum crinitum under Pb treatment（1000 mg·kg-1Pb）

3 討論

3.1 Pb逆境下金絲草AsA－GSH循環(huán)及根系形態(tài)響應(yīng)

圖6 Pb脅迫下的金絲草根系細(xì)胞透射電鏡圖Figure 6 Ultrastructure of root cells of Pogonatherum crinitum in the different control treatment

圖7 1000mg·kg－1Pb處理下金絲草根系細(xì)胞能譜分析圖Figure 7 The EDS analysis of roots cells of Pogonatherum crinitum under Pb treatment（1000 mg·kg－1Pb）

重金屬Pb對(duì)植物毒害主要途徑之一是活性氧大量產(chǎn)生，造成細(xì)胞損傷、功能紊亂等氧化脅迫作用，耐性植物可通過(guò)誘導(dǎo)酶促和非酶促抗氧化系統(tǒng)響應(yīng)來(lái)抵御過(guò)氧化毒害[18]。AsA－GSH循環(huán)是植物抗氧化系統(tǒng)中清除活性氧自由基的主要通路之一，與植物抗逆性密切相關(guān)[19]。研究發(fā)現(xiàn)，Pb、Cd等逆境下，轉(zhuǎn)基因擬南芥（Arabidopsis thaliana）[20]、石竹（Dianthus chinensis）幼苗[21]、小白菜（Brassica chinensis L.）葉片[22]、芨芨草（Achnatherum splendens）[23]等，可通過(guò) AsA－GSH 循環(huán)的響應(yīng)來(lái)提高自身抗逆能力。AsA－GSH循環(huán)由GR、GSH、AsA、APX、單脫氫抗壞血酸還原酶（MDHAR）等抗氧化酶、抗氧化物組成[24]，在多數(shù)細(xì)胞區(qū)室中均有分布。其中，GR是一種主要存在于葉綠體中的黃素蛋白氧化還原酶，也是組成AsA－GSH循環(huán)通路的關(guān)鍵酶[25]。有研究發(fā)現(xiàn)[26]，三葉鬼針草（Bidens pilosa）幼苗在 Pb 濃度為 600 μmol·kg－1處理下，其葉片和根系GR活性分別比對(duì)照增加5.5%和12.5%，增強(qiáng)了植株清除細(xì)胞內(nèi)活性氧的能力。本研究中，除Pb2000處理下葉片GR低于對(duì)照外，其他Pb處理下金絲草葉片及根系GR活性均高于對(duì)照，表明金絲草在Pb脅迫下可通過(guò)GR酶活的增加，促進(jìn)GSH及AsA含量穩(wěn)定、有利于GSH/GSSG的高比率和金絲草整體抗氧化能力的提升。Pb脅迫下金絲草葉片GSH含量為對(duì)照的1.04～1.36倍，Pb2000和Pb3000處理下根系GSH水平也優(yōu)于對(duì)照。逆境下金絲草通過(guò)保持體內(nèi)較高的GSH含量，增強(qiáng)了植株直接清除超氧陰離子自由基、羥基自由基的能力，且有利于金絲草體內(nèi)還原脫氫抗壞血酸、蛋白活性的維持及膜穩(wěn)定等，與Bashandy等[27]結(jié)論基本一致。有研究證實(shí)，植物細(xì)胞內(nèi)AsA含量一定程度決定了植物抗逆性強(qiáng)弱[28]。AsA具有調(diào)控植物光合作用、細(xì)胞生長(zhǎng)、糖代謝、激素合成等生理活動(dòng)的功能，特別對(duì)植物細(xì)胞衰老調(diào)控、活性氧清除等脅迫響應(yīng)具有重要影響[29]。本試驗(yàn)中，Pb處理下金絲草葉片AsA含量與對(duì)照無(wú)顯著差異，根系A(chǔ)sA含量則在Pb1000和Pb2000處理下顯著增加。這可能是一定閾值內(nèi)，金絲草根系A(chǔ)sA含量對(duì)土壤環(huán)境改變較敏感，金絲草根系A(chǔ)sA含量的增加削弱了體內(nèi)過(guò)氧化毒害、延緩了細(xì)胞衰老進(jìn)程，根系基本功能得以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。郭智[30]也發(fā)現(xiàn)，Cd脅迫下超富集植物龍葵（Solanum nigrum L.）幼苗葉片AsA含量具有濃度和時(shí)間效應(yīng)，且葉片AsA含量的增加提高了其耐Cd能力。同時(shí)，AsA是APX清除H2O2的反應(yīng)底物，APX對(duì)底物具有高度專一性，除可清除植物體內(nèi)過(guò)多ROS外，也是葉綠體中調(diào)節(jié)H2O2代謝的主要酶[31－32]。本研究中，金絲草在逆境下，根系A(chǔ)PX活性與AsA含量均高于葉片，這有利于根系抵御過(guò)氧化能力和植株整體耐性的增強(qiáng)。

根系是植物與土壤界面聯(lián)系的唯一載體，土壤環(huán)境的改變，根系最先感受及響應(yīng)。由于植物根系能夠快速直接地吸收大量的Pb，常使根系生長(zhǎng)率和側(cè)枝發(fā)育受到一定程度抑制[33]。本研究中，金絲草根系總根長(zhǎng)、根表面積、根體積“低促高抑”現(xiàn)象明顯。金絲草根平均直徑則呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，Pb3000處理下仍高于對(duì)照。推測(cè)是金絲草通過(guò)根系形態(tài)優(yōu)化分配，來(lái)使根系平均直徑得到補(bǔ)償增長(zhǎng)，從而維持根系生理功能的穩(wěn)定，主動(dòng)適應(yīng)逆境。

3.2 Pb脅迫下金絲草亞細(xì)胞累積機(jī)制及毒害效應(yīng)

土壤Pb脅迫下，植物根系損傷首當(dāng)其沖。Pb通過(guò)質(zhì)體流或擴(kuò)散流方式到達(dá)根表后，土壤Pb濃度、根系性質(zhì)、Pb形態(tài)等因素決定了根系固Pb量，被固定的Pb受根系細(xì)胞壁形態(tài)變化（局部增厚等）及組分（纖維素、多糖、木質(zhì)素等）影響，發(fā)生絡(luò)合沉淀，被限制在細(xì)胞壁區(qū)域，通過(guò)與細(xì)胞質(zhì)隔離來(lái)減少對(duì)細(xì)胞的影響[34]。因此，植物根系細(xì)胞壁被認(rèn)為是抵御Pb離子的第一道屏障，也是耐性植物解毒的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[35]。大量研究表明，進(jìn)入根細(xì)胞的Pb大多分布在根細(xì)胞間隙、細(xì)胞壁及液泡組織中[36]。楊素勤等[37]發(fā)現(xiàn)，Pb（100 mg·kg－1）脅迫下，小麥（百農(nóng) 160）葉片和根系細(xì)胞壁、細(xì)胞液含Pb量分別占各自總量的72.67%和77.12%。黃玫英等[38]也發(fā)現(xiàn)，鉛脅迫下類(lèi)蘆根和葉細(xì)胞中細(xì)胞壁和可溶組分是儲(chǔ)存Pb的兩個(gè)最重要位點(diǎn)。本研究中，金絲草在Pb1000、Pb2000和Pb3000處理下，葉片細(xì)胞壁和可溶組分含Pb占比達(dá)68.0%～75.3%，根系則更高。這表明金絲草可通過(guò)細(xì)胞內(nèi)差異化分配、利用代謝活動(dòng)弱的細(xì)胞壁和可溶組分來(lái)限制截留，降低Pb及其化合物對(duì)細(xì)胞活動(dòng)的影響，形成區(qū)隔作用來(lái)解毒。在亞細(xì)胞水平上，葉綠體、細(xì)胞核、線粒體等常被認(rèn)為是植物在Pb脅迫下受損最多的細(xì)胞器[39]。陳順鈺等[40]發(fā)現(xiàn)，高濃度 Pb 處理（1000 mg·kg－1）對(duì)柳葉箬葉片和根系亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)造成了較大損傷，部分細(xì)胞壁、細(xì)胞膜被破壞，葉綠體基粒類(lèi)囊體膨脹，基質(zhì)片層排列無(wú)序，被膜結(jié)構(gòu)模糊，且有大量Pb顆粒主要沉淀于細(xì)胞壁中。本研究中，金絲草葉片及根系在無(wú)Pb處理下，細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞壁光滑連續(xù)，細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)完整。隨脅迫濃度增加，細(xì)胞壁等區(qū)域Pb顆粒沉淀顯著增加，葉片及根系細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)明顯遭到破壞。這表明金絲草體內(nèi)對(duì)Pb的區(qū)隔化作用有一定閾值，隨脅迫濃度增加，金絲草細(xì)胞壁與Pb結(jié)合位點(diǎn)飽和，Pb離子進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞結(jié)構(gòu)及細(xì)胞器受損，毒害作用加劇，與江行玉等[41]研究結(jié)論一致。

此外，耐性植物體內(nèi)重金屬離子分布受植株類(lèi)型、器官組織分布、重金屬種類(lèi)等諸多因素影響，不同的分配方式會(huì)影響植物耐性和富集能力。研究發(fā)現(xiàn)，土壤中Pb離子通過(guò)根系表面固定、跨細(xì)胞質(zhì)膜運(yùn)輸、皮層細(xì)胞的橫向轉(zhuǎn)運(yùn)、中柱薄壁細(xì)胞轉(zhuǎn)移至木質(zhì)部導(dǎo)管及進(jìn)一步地上運(yùn)輸和細(xì)胞內(nèi)重新分配等復(fù)雜程序后，逐漸在根系累積并轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部[42]。本研究中，隨Pb脅迫濃度增加，金絲草根系累積、轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部能力顯著提高。在Pb3000處理下，葉片和根系富集量分別達(dá) 1 220.1、4 866.2 mg·kg－1，表明金絲草對(duì) Pb 有較強(qiáng)的富集能力，也反映出金絲草對(duì)Pb的積累與土壤脅迫濃度之間存在正相關(guān)關(guān)系。且金絲草根系Pb含量高于地上部，一定程度減少了Pb離子對(duì)金絲草地上重要組織及器官的毒害，提高了金絲草生存能力。

4 結(jié)論

（1）低 Pb 處理（Pb 1000 mg·kg－1）對(duì)金絲草根系發(fā)育和AsA－GSH循環(huán)中抗氧化酶、抗氧化物含量有一定促進(jìn)作用。隨脅迫濃度增加（Pb 2000、3000 mg·kg－1），金絲草植株地上部和根系Pb含量顯著增加，根系生長(zhǎng)受到抑制，細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)損傷明顯。

（2）土壤中一定Pb用量范圍內(nèi)，金絲草可通過(guò)增加葉片GSH含量和根系GR、AsA、APX含量、增強(qiáng)細(xì)胞壁和可溶組分對(duì)Pb的區(qū)隔作用以及根系形態(tài)補(bǔ)償增長(zhǎng)，來(lái)抵御過(guò)氧化毒害、減少細(xì)胞內(nèi)Pb毒害影響范圍、維持根系功能穩(wěn)定，較好地適應(yīng)土壤Pb脅迫。

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