廢棄煙葉有機(jī)肥對(duì)Cd脅迫下甘藍(lán)葉片POD、CAT、SOD的活性的影響

張欣琪

（汕頭市景源環(huán)保科技有限公司，廣東 汕頭 515000）

近年來，土壤中重金屬的污染問題已成為關(guān)注熱點(diǎn)，尤其是鎘在農(nóng)作物中的遷移和累積對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)生的毒害作用。植物受重金屬逆境脅迫時(shí)，將產(chǎn)生過量活性氧自由基，這對(duì)植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子造成強(qiáng)烈的破壞作用，其中SOD、CAT、POD等是植物細(xì)胞抵御活性氧傷害的主要酶保護(hù)系統(tǒng)，在抵御多種理化因子脅迫、減少活性氧積累、維護(hù)膜結(jié)構(gòu)完整等方面發(fā)揮重要作用[1]。

1 材料與方法

1.1 地點(diǎn)及材料

汕頭市景源環(huán)保科技有限公司實(shí)驗(yàn)室，選用的實(shí)驗(yàn)植物為結(jié)球甘藍(lán)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采集土壤并將其風(fēng)干、過2 mm篩，每盆裝土3 kg，試驗(yàn)設(shè)4個(gè)Cd添加水平，每個(gè)處理重復(fù)3次。總Cd添加水平分別為0 mg/kg、0.2 mg/kg、1.0 mg/kg、5.0 mg/kg（以CdCl2·2.5H2O加入，單Cd計(jì)算；分別以CK、T1、T2、T3表示個(gè)處理）。在種植植物之前，用去離子水使土壤保持濕潤(rùn)，平衡50 d。肥料標(biāo)準(zhǔn)：分別設(shè)不施肥為對(duì)照（CK），農(nóng)家肥：200 kg/畝；廢棄煙葉有機(jī)肥：200 kg/畝。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

測(cè)定對(duì)象為結(jié)球甘藍(lán)葉片組織中的蛋白含量及SOD、POD、CAT三種酶的活性。采用南京建成生物工程研究所提供的試劑盒，依據(jù)說明書對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定并計(jì)算各測(cè)定指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果。本研究對(duì)各個(gè)處理在植物的幼苗期、開花坐果期、結(jié)果期各測(cè)定一次。

2 結(jié)果與分析

2.1 廢棄煙葉有機(jī)肥對(duì)Cd脅迫下甘藍(lán)葉片CAT活性的影響

CAT是一種酶類清除劑，又稱為觸酶，是生物防御體系的關(guān)鍵酶之一。在三個(gè)時(shí)期的試驗(yàn)測(cè)定中，Cd的各個(gè)濃度水平脅迫下，對(duì)照在相同的Cd濃度脅迫下對(duì)照、施用有機(jī)肥及農(nóng)家肥三者之間CAT的活力情況的顯著性差異，如圖1所示。

圖1 幼苗期、開花坐果期和結(jié)果期甘藍(lán)葉片中的CAT活力

由圖1分析可知，在相同濃度水平的Cd脅迫下，施用廢棄煙葉有機(jī)肥和施用農(nóng)家肥兩者間的甘藍(lán)葉片中CAT活力普遍存在顯著性差異。

2.2 廢棄煙葉有機(jī)肥對(duì)Cd脅迫下甘藍(lán)葉片POD活性的影響

過氧化物酶（POD）是由微生物或植物所產(chǎn)生的一類氧化還原酶。在三個(gè)時(shí)期的試驗(yàn)測(cè)定中，Cd的各個(gè)濃度水平脅迫下，對(duì)照在相同的Cd濃度脅迫下對(duì)照、施用有機(jī)肥及農(nóng)家肥三者之間POD的活力情況的顯著性差異，如圖2所示。

圖2 幼苗期、開花坐果期和結(jié)果期甘藍(lán)葉片中的POD活力

由圖2可以看出，在相同濃度水平的Cd脅迫下，施用廢棄煙葉有機(jī)肥和施用農(nóng)家肥兩者間的甘藍(lán)葉片中POD活力普遍存在顯著性差異。

2.3 廢棄煙葉有機(jī)肥對(duì)Cd脅迫下甘藍(lán)葉片SOD活性的影響

超氧化物歧化酶（SOD）是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶。在三個(gè)時(shí)期的試驗(yàn)測(cè)定中，Cd的各個(gè)濃度水平脅迫下，對(duì)照在相同的Cd濃度脅迫下對(duì)照、施用有機(jī)肥及農(nóng)家肥三者之間POD的活力情況的顯著性差異，如圖3所示。

由圖3分析可知，在相同濃度水平的Cd脅迫下，施用廢棄煙葉有機(jī)肥和施用農(nóng)家肥兩者間的甘藍(lán)葉片中SOD活力均存在顯著性差異。

經(jīng)相同時(shí)期、同一施肥情況、同一Cd脅迫水平下對(duì)三種酶的活力進(jìn)行綜合對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，三種酶的活性之間的正相關(guān)關(guān)系較為明顯，這說明三種抗氧化酶之間具有較好的協(xié)同效應(yīng)。

圖3 幼苗期、開花坐果期和結(jié)果期甘藍(lán)葉片中的SOD活力

3 討論

Cd可誘導(dǎo)植物的自由基過氧化損傷，加劇植物體內(nèi)膜脂過氧化作用。SOD是機(jī)體內(nèi)天然存在的超氧自由基清除因子，它可以把有害的超氧自由基轉(zhuǎn)化為過氧化氫，CAT和POD會(huì)立即將過氧化氫分解為完全無害的水。這樣一來，三種酶便組成了一個(gè)完整的抗氧化系統(tǒng)。

張婷婷等研究發(fā)現(xiàn)，CAT活性隨著鎘濃度的升高，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)；POD活性隨著鎘濃度的升高而增大，達(dá)到最大值后下降[2]。吳琦等研究指出，在Cd脅迫下，SOD活性隨Cd濃度的升高呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，低濃度的Cd脅迫對(duì)SOD活性均具有促進(jìn)作用，但在高濃度的Cd脅迫下則表現(xiàn)為抑制作用[3]。本研究的試驗(yàn)結(jié)果中三種酶的活性變化趨勢(shì)與前兩者的研究結(jié)果基本相近。鄭愛珍等研究指出，SOD活性會(huì)隨著Cd濃度的增加而升高，從而在一定程度上增加了植物的抗性[4]。薛瑞玲等的研究結(jié)果則表明，有機(jī)肥在一定程度上可緩解Cd的毒害作用，降低土壤中Cd的生物有效性[5]。本研究對(duì)比兩種肥料施用后SOD的活性后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Cd脅迫濃度最高時(shí)，施用有機(jī)肥的SOD活性小于施用農(nóng)家肥的。這說明有機(jī)肥對(duì)土壤中Cd的有效態(tài)有較明顯的抑制作用，可在降低Cd的生物有效性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步削減土壤中Cd對(duì)植物體的毒害作用。

孫華等人研究發(fā)現(xiàn)，植物吸收的重金屬實(shí)際是吸收土壤中重金屬的有效態(tài)，鎘加入有機(jī)肥后，會(huì)被有機(jī)肥固定而降低其有效性[6]。本研究結(jié)果顯示，施肥處理后的甘藍(lán)葉片中三種酶的活性基本低于不施肥的對(duì)照處理，可見施肥處理對(duì)于土壤中Cd的生物有效性具有一定的作用效果，尤其當(dāng)Cd對(duì)甘藍(lán)的脅迫水平達(dá)到5.0 mg/kg時(shí)，施用有機(jī)肥的抗氧化酶系統(tǒng)表現(xiàn)出的活力均小于施用農(nóng)家肥的。由此可見，在高濃度Cd的脅迫下，施用廢棄煙葉有機(jī)肥對(duì)土壤中Cd的生物有效性產(chǎn)生的削減作用比施用農(nóng)家肥的明顯。

4 結(jié)論

廢棄煙葉有機(jī)肥的施用對(duì)于土壤中Cd的生物有效性具有一定的削減作用，有利于結(jié)球甘藍(lán)的抗氧化酶系統(tǒng)（CAT、POD、SOD）在受到Cd脅迫時(shí)做出有效的抗氧化反應(yīng)。

1 Fridovich I.The biology of oxygen radical[J].Science，1978，（201）：875-880.

2 張婷婷，李 景，劉群錄，等.鎘脅迫對(duì)商陸生理指標(biāo)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（30）：18455-18457.

3 吳 琦，季 輝，張衛(wèi)建.土壤鉛和鎘脅迫對(duì)空心菜生長(zhǎng)及抗氧化酶系統(tǒng)的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào)，2010，12（2）：122-127.

4 鄭愛珍，劉傳平，沈振國(guó).鎘處理下青菜和白菜MDA含量、POD和SOD活性的變化[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，（1）：67-69.

5 薛瑞玲，黃懿梅，麥詩(shī)荃.施肥對(duì)Cd脅迫下小白菜生理生化特性和生物累積的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，（29）：20-25.

6 孫 華，李俊華，褚貴新.添加外源鎘有機(jī)肥對(duì)小白菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，50（2）：286-293.