Cu²⁺脅迫對香菇草生長和生理生化特性的影響

摘要：為了探討香菇草對Cu2+脅迫的響應機制及其對Cu2+的吸收特性，通過營養液盆栽試驗研究了不同濃度Cu2+（0，2，6，10 ，14mg·L-1）對香菇草的生長及生理特性的影響。研究結果表明：（1）隨著Cu2+濃度的增加，香菇草的形態變化明顯，生長受到一定的抑制。（2）隨著Cu2+處理濃度和處理時間的增加，香菇草葉片細胞膜透性和MDA含量急劇上升。但在第21天，Cu2+超過6 mg·L-1的濃度時，香菇草的細胞膜透性和MDA含量呈下降趨勢，SOD酶活性總體上呈現升高后降低的趨勢。（3）Cu2+在香菇草根、莖、葉內的含量隨處理濃度的增加而增加，尤其是在根中的積累量最大，處理濃度在10 mg·L-1時根內含量達到最高值，幾乎是莖、葉含量的20～30倍。

關鍵詞：香菇草；Cu2+；脅迫；生理生化特性

中圖分類號：O614.121文獻標識碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2011.01.006

Effects of Cu2+ Stress on the Growth and Physiological and BiochemicalCharacteristics of Hydrocotyle vulgaris

ZOU Xiao-yun1， XIANG Hua2， YU Xiao-ying2

(1. The First Vocational Middle School of Xinhua County of Hunan Province， Xinhua， Hunan417600， China; 2. College of Horticulture and Landscape，Hunan Agricultural University，Changsha， Hunan 410128， China)

Abstract：In order to research the mechanisms of response to Cu2+ stress and absorption characteristics of Cu2+ in Hydrocotyle vulgaris， using potted plants as materials ， the effects of Cu2+ stress on the growth and physiological and biochemicalcharacteristics of Hydrocotyle vulgaris were studied .The results showed that， (1)with the Cu2+concentration increasing， the morphological changes of Hydrocotyle vulgaris were obvious， it’s growth inhibited. (2) With the Cu2+concentration increasing， the membrane permeability， MDA content increased ，but the membrane permeability， MDA content decreased at 21 d， and superoxide dismutase (SOD) activity showed a trend of increased at firt and then decreased. ⑶With the Cu2+concentration increasing， the Cu2+ content in the root，stem and leaves of Hydrocotyle vulgaris increased ， the Cu2+ content in the root was 20～30 times in the stem and leaves.

Key words: Hydrocotyle vulgaris; Cu2+; stress; physiological and biochemical characteristics

香菇草（Hydrocotyle vulgaris）是傘形科天胡荽屬多年生濕生植物，其葉片清秀翠綠與修長的葉柄相得益彰，觀賞價值高?？膳柙躁愒O于案頭、幾架，也可利用于園林景觀的水體岸邊片植、叢植。筆者針對環境中的Cu2+污染日趨嚴重問題，尤其是因為冶煉、電鍍、采礦等工業廢水和固體廢棄物的滲出液直接排入水體及含Cu2+農藥（如波爾多液）的使用，水體中Cu2+含量越來越高的問題 [1-5]，選用香菇草為材料探討不同濃度Cu2+處理對其生長和生理生化特性的影響，以期為香菇草在園林景觀中的合理利用及為水體Cu2+污染的植物修復治理提供參考依據。

1材料和方法

1.1材料

試驗植物為香菇草，全部來自于湖南農業大學園林花卉基地。

1.2方法

1.2.1試驗處理2009年3月將香菇草材料移栽上盆。在用漢普營養液配方配制的營養液培養育苗15 d之后選擇了生長較一致的香菇草15盆。用自來水、蒸餾水各沖洗數次，直至沖洗之后的蒸餾水中檢測不出Cu2+，然后用CuSO4·5H2O配制試驗所需的處理液：0（營養液），2，6 ，10 ，14 mg·L-1共5個處理濃度，脅迫時間為21 d。試驗過程中每7 d更換新鮮處理液，以保證植物正常生長。

1.2.2香菇草形態及生長的測定每7 d記錄植物根損傷、植物莖葉損傷2個方面的生長狀況。每盆標記出一片葉，定時對葉直徑進行觀測和記錄，用鋼卷尺平展測量統一葉片不同時期的長度，取平均值。

1.2.3膜透性的測定取植物健壯的葉片，流水沖洗，再用蒸餾水沖洗 3 次，吸干；用手持打孔機，取葉片中部，打成直徑為 0.6 cm的小圓片；用電子天平稱取 3 份，每份 1.0 g，放入小燒杯中，準確加入 20 mL蒸餾水，震蕩 30 s，用真空抽氣泵抽氣 5 次，使細胞中的空氣被抽出，使葉片全部浸入重蒸餾水中，在室溫下靜置 2 h，然后用 DDS-11D 型電導儀測定溶液的電導率R，再將其置于沸水浴中煮沸 15 min，冷卻后測定其電導率 R0[6]。

質膜相對透性以外滲率表示，計算公式如下：外滲率=處理電導率 R/煮沸后電導率 R0×100%。

1.2.4丙二醛（MDA）含量的測定取植物相同節位的葉片 0.5 g，加 5% 三氯乙酸（TCA）研磨后定容到5 mL，于 3 000 r·min-1 冷凍離心 10 min。取上清液 2 mL 加入0.67%（硫代巴比妥酸）TBA 2 mL，混合后在 100 ℃ 水浴上煮沸 30 min，冷卻后再次離心，而后分別測定上清液在 450，532，600 nm 處的吸光值，并按分式算出 MDA 濃度，再算出單位鮮量組織中的 MDA 含量（μmol·g-1）[6-7]。

1.2.5超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定取待測葉片 0. 5 g，加 0.05 mol·L-1 pH 值為 7. 8 磷酸緩沖液，研磨、勻漿后定容到 5 mL，于 4 000 r·min-1 冷凍離心 20 min，上懸液即為粗酶液，置冰箱中待用。取 4 支試管，分別加入 750 μmol·L-1 氮藍四唑(NBT)溶液、130 mmol·L-1 甲硫氨(Met)溶液、20 μmol·L-1 核黃素溶液、100 μmol·L-1 EDTA-Na2溶液各 0.3 mL，0.25 mL 蒸餾水，于其中兩支分別加入 0.1 mL 酶液，另兩支為對照用提取液代替酶，混合后將1支對照管置暗處，其他各管于 4 000 Lx 日光下照光 20 min（要求各管受光情況一致，溫度高，時間縮短，低時延長）。至反應結束后，以不照光的對照管作空白，分別測定其他各管 560 nm 處測定吸光度計算酶活性[7]。

1.2.6香菇草的根、莖、葉對Cu2+吸收能力的測定 于處理第21天采樣，將整株植物從盆中取出用自來水和去離子水反復沖洗，洗凈葉片上附著的污垢和附著的Cu2+，待其表面水分自然風干后，放入烘箱在80 ℃下烘干至恒重待用。使用北京普析通用TAS-990super原子吸收光譜儀進行測定，儀器主要工作條件如下：波長324.7 nm，狹縫0.7 nm，空心陰極燈電流13 mA，空氣乙炔火焰為貧燃焰。單位為 mg·kg-1。

2結果與分析

2.1Cu2+脅迫下香菇草的形態變化

當Cu2+處理濃度為2 mg·L-1時，但從整體上看，根部健壯，植物葉片正常。6 mg·L-1處理第7 天時出現了葉緣退綠的輕度受傷現象，隨時間的增加，根尖也出現壞死現象， 10 mg·L-1和14 mg·L-1處理第7 天時出現了葉片整體萎蔫的狀況，到第12 天時葉片枯萎嚴重，根系也開始變黑，但到第21 天時，發現以上處理中原本即將壞死的根部有新根發出，新葉也隨即出現，說明香菇草對2～14 mg·L-1的Cu2+處理有一定的適應性（見圖1）。

2.2Cu2+脅迫下香菇草葉片膜透性、丙二醛含量與超氧化物歧化酶活性的變化

植物體內膜透性、丙二醛含量與超氧化物歧化酶活性的變化可以從一定程度上反映出植物的抗逆性，經常作為鑒定植物抗逆的指標[8]。從表1可以看出，隨著處理濃度和處理時間的增加，香菇草葉片細胞膜透性和MDA含量急劇上升。但在第21天，在Cu2+超過6 mg·L-1的濃度時，香菇草的細胞膜透性和MDA含量呈下降趨勢；SOD酶活性總體上呈現升高后降低的趨勢，在試驗前期，2 mg·L-1處理組達到峰值，最高兩個濃度顯著低于其它處理組，第21 天時，SOD酶活性較其前期測量值有所上升，這可能與香菇草對2～14 mg·L-1的Cu2+處理有一定的適應性有關。

2.3Cu2+脅迫下香菇草體內Cu2+含量的變化

從圖2中可以看出Cu2+在香菇草根、莖、葉內的含量隨處理濃度的增加而增加，尤其是在根中的積累量最大，處理濃度在10 mg·L-1時根內含量達到最高值，幾乎是莖、葉含量的20～30倍，當處理濃度為14 mg·L-1時，在香菇草根中銅離子的含量較前一處理有所降低，說明香菇草根的吸收能力在10 mg·L-1時已達到飽和。而莖、葉中銅離子的含量一直隨著處理濃度的增加而增加，低濃度時吸收量并不顯著，在處理濃度為14 mg·L-1時，莖和葉中的含量達到最大值。

3小結

試驗結果表明，香菇草對Cu2+脅迫有較強耐性和適應性。在低于10 mg·L-1 Cu2+的濃度脅迫時，香菇草植株全部成活，無一株死亡；隨Cu2+濃度的增加，在試驗的初期，植株生長受抑制，出現了葉緣退綠、葉片枯萎等受傷癥狀，后期其高濃度處理組植株地上部分枯萎后又長出新葉和新根。各處理組植株吸收Cu2+量隨著Cu2+含量的增加而增加。香菇草被發現為銅的富集植物，尤其在根中的富集量更大，可作銅污染地區的復墾或修復植物應用。

參考文獻:

[1] 姜理英.典型香薷屬植物對銅的耐性和吸收特性及污染土壤植物修復機理研究［D］.浙江：浙江大學，2003.

[2] 簡敏菲，弓曉峰，游海，等.水生植物對銅、鉛、鋅等重金屬元素富集作用的評價研究［J］.南昌大學學報：工科版，2004 ，26 (1) :84-88.

[3] 楊玉愛，謝正苗，等.微量元素與生物健康［M］.貴陽：貴州科技出版社，2000.

[4] 趙麗娟， 陳文德，彭培好.重慶都市經濟圈土壤重金屬的分布和評價[J].天津農業科學， 2008，14(4):34-37.

[5] 石曉翠，熊建新.模糊數學模型在土壤重金屬污染評價中的應用[J].天津農業科學， 2005，11(3):28-30.

[6] 李合生.植物生理生化實驗原理和技術［M］.北京：高等教育出版社，2006.

[7] 肖浪濤，王三根.植物生理學試驗技術［M］.北京：中國農業出版社，2005.

[8] 姚覺，于曉英，邱收，等.植物抗旱機理研究進展[J]. 華北農學報， 2007，22(增刊)：51-56.