不同濃度鉛處理對大葉種普洱茶苗生理的影響

王婭玲等

摘 要：為研究重金屬鉛脅迫對大葉種普洱茶苗生理特征的影響，以大葉種普洱茶苗為試驗(yàn)材料，采用盆栽法，研究不同濃度鉛脅迫對大葉種普洱茶苗葉綠素含量及抗氧化酶活性的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示，鉛濃度在0～600 mg/L范圍內(nèi)，茶苗葉綠素含量先上升后下降；CAT、POD活性先升高后降低；而SOD活性隨著鉛濃度的增加含量均逐漸下降，MDA含量則隨鉛濃度增加而升高。試驗(yàn)結(jié)果表明，低濃度鉛脅迫對大葉種普洱茶苗生長具有刺激作用，高濃度鉛則對其產(chǎn)生抑制作用。

關(guān)鍵詞：鉛脅迫；普洱茶苗；葉綠素；抗氧化酶

中圖分類號：S567.239 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號：2014-0776

Abstract： In order to elucidate the influence of lead on the physiological characteristics of large-leaf Puer tea plant seeding， the author carried pot experiments by using large-leaf Puer tea seeding as test material to explore the effects of heavy metal lead stress on chlorophyll content and protective enzymes. The result showed that when lead concentration was 0-600 mg/L， chlorophyll content increased first and then decreased. The activities of CAT and POD went up at the beginning of lead stress， but they were decreased as the quantity of lead increasing. The activities of SOD showed the downtrend as the quantity of lead increasing， while the MDA content increased all the time. The result suggested that Pb stimulated the seeding growth of large-leaf Puer tea at the lower concentrations， and restrained the seeding growth at higher concentrations.

Key words： Lead Stress； Puer Tea Seedling； Chlorophyll； Antioxidant Enzyme

0 引言

重金屬鉛是最常見的環(huán)境污染物之一，過量的鉛被農(nóng)作物吸收后，會對其生長造成不利影響[1]，不僅阻礙農(nóng)作物正常生長發(fā)育，而且通過食物鏈進(jìn)入人體后會嚴(yán)重危害人類健康[2]。近年來，有關(guān)鉛對植物的生長及酶活性的影響國內(nèi)外進(jìn)行了較多的研究[3-7]，但是鉛污染對大葉種普洱茶苗生理的影響研究未見報(bào)道。筆者通過砂基盆栽法，研究大葉種普洱茶苗在受到鉛脅迫后，其葉片中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（CAT）、過氧化氫酶（POD）以及丙二醛（MDA）和葉綠素含量的變化情況，初步揭示不同濃度鉛脅迫對大葉種普洱茶幼苗生理指標(biāo)的影響，系統(tǒng)評價(jià)大葉種普洱茶對鉛脅迫的耐受性及其抗鉛脅迫機(jī)制，為鉛污染對大葉種普洱茶的毒害的診斷提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

研究試驗(yàn)于2013年7—8月在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)熱帶作物學(xué)院智能溫室進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

大葉種普洱茶苗品種為‘長葉白毫。袋裝扦插繁殖幼苗，選取生長健壯具2對葉的幼苗作試驗(yàn)對象，小心去除根部土壤，盡量避免傷害根系，并用蒸餾水將根系洗干凈后0.1%高錳酸鉀消毒10 min，然后用去離子水洗凈。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 栽培基質(zhì)選用60～80目分析純石英砂，蒸餾水洗凈后加入花盆中，每盆植入4株長葉白毫幼苗，用Hoagland-Arnon營養(yǎng)液澆灌培養(yǎng)大約1周，待生長穩(wěn)定后，分別加入含不同濃度鉛離子Hoagland-Arnon營養(yǎng)液進(jìn)行脅迫試驗(yàn)，每盆每日澆灌20 mL不同濃度的鉛溶液，使盆內(nèi)沙基濕度維持在75%左右，鉛脅迫濃度設(shè)0、50、100、200、300、400、600 mg/L 7個(gè)梯度，每個(gè)梯度設(shè)3個(gè)重復(fù)，脅迫培養(yǎng)2個(gè)月進(jìn)行分析試驗(yàn)，為保證分析結(jié)果有可比性，均采用第3片葉作分析。

1.3.2 測定項(xiàng)目與方法 過氧化物酶活性測定同沈文飚[8]的方法，丙二醛活性測定同熊慶娥[9]的方法，過氧化氫酶活性測定參見陳小敏[10]的方法，超氧化物歧化酶活性測定參見陳小敏[10]的方法，測定葉綠素含量采用丙酮浸提法[11]。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)結(jié)果采用Excel 2003進(jìn)行處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛脅迫對大葉種普洱茶苗葉綠素含量的影響

從表1可以看出，隨著鉛處理濃度的增大，‘長葉白毫幼苗葉片內(nèi)葉綠素a、b及葉綠素總量表現(xiàn)為先升后降，其中50 mg/L的鉛處理的茶苗葉綠素總量較空白上升了1.4%，但鉛鉛濃度達(dá)到100 mg/L后葉綠素含量又迅速下降，當(dāng)鉛濃度達(dá)600 mg/L時(shí)，葉綠素含量下降了21.85%。試驗(yàn)結(jié)果與任安芝、唐茜等[12-13]的研究結(jié)果相一致。

2.2 鉛脅迫對大葉種普洱茶苗SOD活性的影響

在逆境條件下，植物體內(nèi)活性氧代謝失衡，產(chǎn)生大量活性氧自由基，SOD能及時(shí)有效地清除自由基，是植物體內(nèi)最重要的清除活性氧自由基的酶[14]。由表2可見，‘長葉白毫茶幼苗在鉛各濃度脅迫處理后均與對照差異顯著，SOD活性明顯低于空白對照，表現(xiàn)為受到鉛離子毒害，且隨著脅迫濃度的升高，受害加劇，在600 mg/L脅迫下，SOD僅為空白對照的54.43%。

2.3 鉛脅迫對大葉種普洱茶苗CAT活性的影響

過氧化氫酶（CAT）是植物細(xì)胞內(nèi)清除活性氧的一種重要酶，其可以將過氧化氫分解為水和氧氣，從而維持細(xì)胞內(nèi)過氧化氫的正常水平。由表2可知，在鉛脅迫處理下，CAT活性隨脅迫的加劇呈升高-降低的態(tài)勢，在鉛50 mg/L處理達(dá)到最大值，為空白對照的115%。而鉛濃度達(dá)到100 mg/L后，CAT活性隨脅迫的加劇呈明顯降低趨勢，說明鉛脅迫對CAT活性起明顯的抑制作用。

2.4 鉛脅迫對大葉種普洱茶苗POD活性的影響

過氧化物酶（POD）是植物體內(nèi)清除活性氧酶系統(tǒng)的重要組成部分，在控制膜脂的過氧化、清除超氧自由基等方面起到重要的作用。如表2所示，‘長葉白毫茶幼苗隨著鉛脅迫濃度的增加，POD呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在鉛脅迫濃度為50 mg/L時(shí)，其活性對比空白對照上升了13.22%，但鉛脅迫濃度超過100 mg/L后，POD活性逐漸降低，在600 mg/L鉛脅迫下，其活性對比空白對照下降了36.07%。

2.5 鉛脅迫對大葉種普洱茶苗MDA活性的影響

膜質(zhì)過氧化是細(xì)胞膜上的不飽和脂肪酸所發(fā)生的活性氧反應(yīng)，其產(chǎn)物為丙二醛（MDA），所以MDA含量的變化是衡量植物受氧脅迫的重要指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在重金屬鉛脅迫下，‘長葉白毫茶幼苗MDA隨鉛濃度增加而升高，即膜質(zhì)過氧化作用增強(qiáng)，細(xì)胞膜損害程度增加。

3 結(jié)論

（1）在盆栽條件下，低濃度的鉛使大葉種普洱茶苗葉片葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總含量略有升高，說明低濃度的鉛對其生長有一定的刺激作用。但隨著鉛處理濃度的增加葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總含量顯著下降，說明高濃度的鉛對大葉種普洱茶具有明顯毒害作用，嚴(yán)重抑制其生長。

（2）在鉛脅迫下，大葉種普洱茶苗MDA含量呈隨鉛脅迫濃度增高而增加的趨勢，顯示其膜質(zhì)過氧化不斷加重。

（3）在一定鉛脅迫范圍內(nèi)（0～50 mg/L），大葉種普洱茶苗體內(nèi)POD、CAT活性有所升高，但高濃度鉛（50～600 mg/L）脅迫會導(dǎo)致2種抗氧化酶活性迅速下降，SOD活性則一直呈下降趨勢，說明普洱茶苗的抗氧化酶系對鉛脅迫表現(xiàn)出保護(hù)效應(yīng)，但其保護(hù)能力僅限一定鉛濃度范圍（≤50 mg/L）。

4 討論

作為植物進(jìn)行光合作用的主要色素，葉綠素含量的變化反映植物光合作用強(qiáng)弱、表征植物逆境脅迫情況。結(jié)果顯示，高濃度的鉛脅迫損害了大葉種普洱茶葉綠體的結(jié)構(gòu)，降低了合成葉綠素的相關(guān)酶的活性，從而導(dǎo)致葉綠素含量降低，這與朱啟紅等[15]的研究結(jié)果相一致。

在正常生長過程中，植物體內(nèi)SOD、POD、CAT等抗氧化保護(hù)酶能及時(shí)清除有害物質(zhì)誘導(dǎo)產(chǎn)生的過多的自由基，防止自身受到氧化傷害。重金屬鉛會導(dǎo)致植物體內(nèi)抗氧化酶功能減弱，活性氧積累，膜質(zhì)過氧化加劇，細(xì)胞膜遭到破壞。在本研究中，‘長葉白毫茶幼苗POD、CAT活性隨著鉛濃度升高表現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢，這與許多前人所研究的結(jié)果相類似[16]。其原因可能是低濃度鉛脅迫下，‘長葉白毫茶幼苗本身防御機(jī)制受到刺激，啟動了一系列的應(yīng)激反應(yīng)，POD和CAT 2種酶迅速合成，從而導(dǎo)致其活性迅速升高，但是高濃度鉛脅迫下，‘長葉白毫茶幼苗體內(nèi)活性氧濃度急劇上升，且會長時(shí)間維持在較高水平，從而對POD、CAT產(chǎn)生抑制，導(dǎo)致2種酶活性下降。而‘長葉白毫茶幼苗體內(nèi)SOD活性對活性氧濃度的變化更為敏感，鉛脅迫初期活性氧濃度的上升即導(dǎo)致SOD酶結(jié)構(gòu)變化，所以其活性呈一直降低變化趨勢。

綜上，本研究初步探討了大葉種普洱茶在鉛脅迫下葉綠素含量及抗氧化酶活性變化情況，但是實(shí)際栽培環(huán)境中往往存在多種環(huán)境污染因子，因此研究重金屬脅迫下大葉種普洱茶的逆境生理變化，需要考慮2個(gè)以上復(fù)合脅迫因素，這尚需進(jìn)一步深入研究。

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