鉛和鎘對洋甘菊幼苗葉綠素含量的影響

范銘，陶月，郭榮慧，吳恒梅，姜成

(佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007)

近年來, 由于工業(yè)“三廢”的排放、各種化學(xué)產(chǎn)品的使用, 以及不合理的農(nóng)業(yè)管理措施, 導(dǎo)致鉛和鎘污染日益嚴(yán)重。土壤污染成為了很嚴(yán)重的問題，鉛和鎘是遷移性很強(qiáng)的重金屬, 極易被植物吸收和積累。在鉛和鎘脅迫下, 植物細(xì)胞內(nèi)的糖、脂、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的組成、含量及結(jié)構(gòu)都將發(fā)生一系列變化, 對植物特別是農(nóng)作物產(chǎn)生較大的毒害效應(yīng)[1]，鉛和鎘是無機(jī)污染物中主要污染源，通過多種途徑進(jìn)入土壤,被植物吸收并積累, 當(dāng)超過一定濃度以后, 就會影響植物葉綠素的含量從而影響植物的生長發(fā)育， 干擾植物代謝從而影響作物品質(zhì)和產(chǎn)量[2]。

1 研究材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

洋甘菊種子由佳木斯大學(xué)科技園實(shí)驗(yàn)中心提供，重金屬添加方式為硝酸鉛和氯化鎘。

1.2 培養(yǎng)皿濾紙發(fā)芽法

在培養(yǎng)皿內(nèi)平整的墊兩張濾紙，用重金屬溶液侵濕，將培養(yǎng)皿劃分為四個區(qū)域，選取飽滿的洋甘菊種子，每個區(qū)域隨機(jī)擺放12～13粒種子，總共50粒，再將培養(yǎng)皿上蓋上一層濾紙，將培養(yǎng)皿蓋好，每天適當(dāng)補(bǔ)充重金屬溶液保持濾紙濕潤。第5 d測定種子的發(fā)芽率和洋甘菊幼苗葉綠體含量。

1.3 葉綠素的定量測定

取0.2 g洋甘菊葉片于研缽中，加入少量石英砂、碳酸鈣和3 mL 95%乙醇溶液研成勻漿，再加入5 mL乙醇溶液, 研磨至組織變白，靜置5 min，將提取液濾入25 mL棕色容量瓶中，用95%乙醇溶液定容，將其攪勻。再將提取液倒入比色杯中，以95%乙醇溶液作為空白對照，在波長665、649 mm下測定吸光度值D665和D649。根據(jù)所測吸光度值分別計(jì)SaHiCb(濃度)，然后計(jì)算葉綠素a、葉綠素b的含量和總的葉綠素含量[3]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS回歸分析，測得Sig值，得出Pb2+、Cd2+、Pb2+和Cd2+混合溶液含量對葉綠素含量有無顯著影響。

隨著鎘脅迫濃度的增大，灰楊幼苗葉片中葉綠素a～b值隨著鎘脅迫濃度的增加增加而增加，但變化不明顯。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cd2+處理對洋甘菊葉綠素含量的影響

用不同濃度Cd2+處理洋甘菊幼苗得到葉綠素a、葉綠素b、和總?cè)~綠素含量，發(fā)現(xiàn)葉綠素含量隨著Cd2+溶液濃度的升高而升高。馮世靜等[4]發(fā)現(xiàn)隨著鎘脅迫濃度的增大，灰楊幼苗葉片中葉綠素a/b值隨著鎘脅迫濃度的增加增加而增加，但變化不明顯。如圖1所示。濃度為80 mmol/L時總?cè)~綠素略有下降，濃度100 mmol/L時達(dá)到最大值。總體上Cd2+處理下洋甘菊幼苗葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量越來越高。說明 Cd2+處理對洋甘菊幼苗葉綠素含量有促進(jìn)作用。

圖1 不同濃度Cd2+處理下洋甘菊幼苗葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量

2.2 Pb2+處理對洋甘菊葉綠素含量的影響

用不同濃度Pb2+處理洋甘菊幼苗所得葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量，發(fā)現(xiàn)濃度為300 mmol/L時葉綠素含量最低，濃度為400 mmol/L時葉綠體含量達(dá)到最高，說明Pb2+處理對洋甘菊幼苗葉綠素含量有先抑制，后促進(jìn)，又抑制的作用。鄒洪梅等[5]通過盆栽模擬試驗(yàn),研究0、35、250、500、1000 mg/kg不同濃度鉛脅迫對狗牙根植物葉片葉綠素含量變化的影響。結(jié)果表明:不同鉛濃度處理在同一天中,當(dāng)營養(yǎng)液中Pb2+濃度在35 mg/kg時,葉綠素含量最高,與其它濃度下葉綠素含量呈極顯著差異;隨著Pb2+濃度增加,葉綠素含量逐漸降低;說明低濃度鉛營養(yǎng)液能促進(jìn)狗牙根葉綠素含量的合成,高濃度的鉛營養(yǎng)液能抑制狗牙根葉綠素含量的合成。

圖2 不同濃度Pb2+處理下洋甘菊幼苗葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量

2.3 Pb2+和Cd2+處理對洋甘菊葉綠素含量的影響

用不同濃度Pb2+和Cd2+混合處理洋甘菊幼苗所得葉綠素a、葉綠素b、和總?cè)~綠素含量，發(fā)現(xiàn)濃度為(60+300)mmol/L時的葉綠素含量最低，說明Pb2+和Cd2+混合溶液對洋甘菊幼苗葉綠素含量起著先抑制，再促進(jìn)的作用。王天弘等[6]指出互花米草的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量隨Pb2+和Cd2+復(fù)合脅迫濃度的增加而減小。低濃度的Pb2+和Cd2+復(fù)合脅迫對其總?cè)~綠素含量有刺激作用，但較高水平的Pb2+和Cd2+復(fù)合脅迫，三種色素以及總色素含量的下降明顯。

圖3 不同濃度Pb2+Cd2+混合處理下洋甘菊幼苗葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量

3 討論

植物葉綠素含量能反映重金屬鉛和鎘對植物的脅迫程度， 用不同濃度的重金屬培養(yǎng)洋甘菊幼苗，測得洋甘菊幼苗的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素。發(fā)現(xiàn)在Cd2+脅迫下洋甘菊幼苗葉綠素含量隨著重金屬含量的增加而增加；Pb2+脅迫下洋甘菊幼苗葉綠素含量呈先增高，后降低，再增高的趨勢；在 Pb2+和Cd2+混合處理下洋甘菊幼苗葉綠素含量則呈現(xiàn)先降低，后增高的趨勢。

喬琳等[7]以大白菜幼苗為試驗(yàn)材料,研究了不同濃度鉛等重金屬因子脅迫對白菜幼苗葉綠素含量。結(jié)果表明:隨著重金屬溶液處理濃度的提高,葉綠素含量隨著重金屬處理濃度的增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢。另外,低濃度的重金屬并不影響白菜葉綠素的合成,甚至有促進(jìn)作用。賈坤等[8]發(fā)現(xiàn)微尼海雙眉藻經(jīng)重金屬Cd2+和Pb2+脅迫后,葉綠素a含量在24～48 h脅迫下呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,當(dāng)脅迫時間延長至72 h后,葉綠素a含量顯著降低;克魯姆雙菱藻在重金屬Cd2+和Pb2+脅迫下,葉綠素a含量波動較為明顯,總體呈現(xiàn)出下降趨勢。王興娜等[9]研究發(fā)現(xiàn)各個濃度重金屬脅迫下的小球藻葉綠素a含量總體呈上升趨勢，試驗(yàn)得知低濃度重金屬對葉綠素a的合成有促進(jìn)作用，48 h后促進(jìn)作用更加明顯，高濃度重金屬脅迫下的小球藻由于葉綠素a合成受阻，其含量雖然有增長，但速度非常緩慢。彭昌琴等[10]發(fā)現(xiàn)隨著重金屬濃度升高，葉綠素含量則呈現(xiàn)出先降后升的趨勢,其中不同濃度處理后葉綠素含量差異不顯著。

4 結(jié)論

綜上所述，重金屬鉛和隔對植物葉綠素的含量有著一定的影響，Cd2+對洋甘菊幼苗葉綠素含量沒有太大的影響，濃度為100 mmol/L時達(dá)到葉綠素含量的最大值。其中Pb2+300 mmol/L、Pb2+和Cd2+混合溶液(60+300) mmol/L時，葉綠素含量會受到一定影響，此時葉綠素含量達(dá)到最低值。Pb2+300 mmol/L、Pb2+和Cd2+混合溶液(60+300) mmol/L時會影響洋甘菊幼苗總?cè)~綠素的含量，其余濃度Pb2+、Pb2+和Cd2+混合溶液處理下，洋甘菊幼苗葉綠素含量受到一定影響。綜上所述，鉛和鎘對植物的脅迫有一定的抑制影響，影響了植物葉綠素的含量，但是對植物的生長發(fā)育影響不大。