甲醛气体胁迫对3种观赏植物的形态及部分生理指标的影响

甲醛气体胁迫对3种观赏植物的形态及部分生理指标的影响刘栋;史宝胜;魏文欣
【摘要】以一串红(Salvia splends)、吊竹梅(Zebrina pendula)、吊兰(Chlorophytum comosum)为材料,采用自制的甲醛密闭仓以熏气法设定4个浓度(0、40、80、120 mg/m3)进行试验.在处理24 h后,分别对其外观形态和部分生理指标进行测定.结果表明:随着甲醛浓度的增加,一串红首先受害,叶片出现了焦边现象;当甲醛浓度为80mg/m3时,吊竹梅叶片出现萎蔫症状,吊兰无明显变化.随甲醛胁迫加强,3种植物的MDA含量、可溶性糖含量、相对电导率、叶绿素含量等均呈上升趋势,且可溶性糖含量、相对电导率与叶片的伤害率呈显著相关;可溶性蛋白质含量的变化与伤害率相关性不显著.综合分析结果得出,吊兰对甲醛的抗性最强,其后依次为吊竹梅、一串红;后两者受伤害的甲醛浓度阀分别为80 mg/m3和40 mg/m3.%The morphology and partial physiological indexes of Salvia splends, Zebrina pendula and Chlorophytum comosum were studied after 24 h exposure of formaldehyde gas(0, 40, 80 and 120 mg/m3)in a closed chamber. The results showed that: S. splends was injured firstly,whose leaves appeared coke side; the leaves of Z. pendula wilt at 80 mg/m3 content; but osum had no significant changes with the increasing of formaldehyde content. The contents of MDA and soluble sugar, relative conductivity, chlorophyll content showed an increasing tendency and the contents of soluble sugar and relative conductivity correlated significantly with the injury rates of leaves, while soluble protein content had no significant correlation with the injury rates of leaves in three plants with the formaldehyde stress strengthened. In conclusion, C. comosum had the
highest resistence and Z. pendula had the higher resistence than
S.splends;Z. pendula and S. splends could tolerate the concentration of formaldehyde 80 mg/m3 and 40 mg/m3 , respectively.
【期刊名称】《河北农业大学学报》
【年(卷),期】2011(034)002
【总页数】5页(P66-70)
【关键词】甲醛胁迫;观赏植物;外观形态;相对电导率;可溶性糖含量
【作者】刘栋;史宝胜;魏文欣
【作者单位】河北农业大学园林与旅游学院,河北保定071001;河北农业大学园林与旅游学院,河北保定071001;河北农业大学图书馆,河北保定071001
【正文语种】中文
【中图分类】X512;S68
随着人民生活水平的提高,室内装修日益普及,大量建筑装饰材料的应用,造成室内空气质量严重恶化,严重影响了居民身体健康。

调查发现,甲醛是室内空气的主要污染物之一,低浓度甲醛使人产生头痛、眩晕、上呼吸道刺激、眼部刺激、过敏性皮炎等症状,较高浓度的甲醛还有致畸、致癌作用。

据调查统计,80%～90%的居室甲醛浓度超过了国家规定的标准,一般超标3～4倍,严重的达到国家标准的几十倍、乃至上百倍,给居民的身体健康造成了极大的伤害[1-3]。

由于甲醛的挥发时间长达3～15年,需要较长的净化时间,而许多物理和化学治理方法不能彻底清除甲醛,还会造成二次污染。

相关研究表明,观赏植物既能长时间、有效净化甲醛,又能美化居室
环境。

观赏植物种类丰富、对甲醛污染的忍耐和吸收程度差异较大。

为了探讨不同观赏植物对甲醛的抵抗能力,本试验采用熏蒸甲醛气体的方法,分析了吊兰、吊竹梅、一串红3种观赏植物对甲醛气体胁迫下的外观形态和内部生理变化的影响,旨在阐
明3种植物对甲醛的抗性强弱,为今后应用观赏植物吸收甲醛气体和筛选甲醛高抗性、高吸收能力的观赏植物提供理论依据。

1 材料和方法
1.1 试验材料和装置
选择无病虫害、规格一致的1年生盆栽吊兰(Chlorophytum comosum)、吊竹梅(Zebrina pendula)、一串红(Salvia splends)为试材(试材购于河北省保定市窑上
花卉市场),花盆规格13 cm×15 cm (高度×直径),基质由营养土和园土(1∶2)组成。

试验装置为自制的密闭箱,骨架由钢筋焊接而成,外罩聚乙烯薄膜,密闭箱的规格为0.9 m×0.9 m×1 m,内置风扇以保持空气流动,使甲醛浓度均匀。

采用自动化温、
湿度计监测装置内温、湿度的变化。

1.2 试验方法
将试材在室内正常养护15 d并放入密闭装置内适应7 d后进行熏气处理。

在密闭装置中放入一定体积40%的甲醛溶液,完全挥发后得到相应的甲醛浓度,风扇使装置内浓度均匀。

试验设3个浓度处理,浓度分别为40(以下简称A处理)、80(以下简
称B处理)、120 mg/m3(以下简称C处理),每装置为1个处理,每处理3盆,3次重复,同时设置对照组,处理时间24 h。

每天8:00开始熏气,次日8:00打开装置放气
30 min,然后观察记录植株受害情况,同时采取(顶部向下2～3片叶)相同部位的功
能叶片进行各项生理指标的测定。

1.3 各项指标测定
叶片受害率的计算-叶片受害率(%)=植株受伤害叶片(焦边、褐色斑点、萎蔫、枯死)数量/植株叶片总数量×100;细胞质膜透性的测定—电导法[4];叶绿素含量测定
—丙酮乙醇法[5];SOD活性的测定—氮蓝四唑(NBT)光化还原法[5];MDA含量的测定—硫代巴比妥酸(TBA)法[5];可溶性蛋白含量的测定—考马斯亮蓝G-250法[5];可溶性糖含量的测定—蒽酮比色法[5]。

1.4 数据分析
采用Excel-2003和DPS v7.05版进行数据处理。

2 结果与分析
2.1 甲醛胁迫对植物外观形态的影响
3种植株对甲醛胁迫的抵抗能力差异较大。

当甲醛浓度为40 mg/m3时,一串红叶片受害,叶缘出现了焦边;当甲醛浓度为80 mg/m3时,吊竹梅叶片出现了叶尖萎蔫症状;当浓度为120 mg/m3时,一串红和吊竹梅叶片全部受害;吊兰在3个甲醛浓度胁迫下均无受害症状(表1)。

表1 甲醛胁迫下植株叶片受害率Table 1 Damage degree of plant leaves under the formaldehyde stress注:大写字母表示差异极显著(P＜0.01);小写字母表示差异显著(P＜0.05).观赏植物Ornamental plant叶片受害率/% Damage degree of leaves对照 A B C一串红 0Dd 22.02Cc 35.90Bb 100.00Aa吊竹梅0Cc 0Cc 33.33Bb 100.00Aa吊兰 0 0 0 0
2.2 甲醛胁迫对植物叶片生理指标的影响
2.2.1 甲醛胁迫对细胞质膜透性的影响随着甲醛浓度的增加,植物细胞受伤害程度越大,相对电导率呈上升趋势(图1)。

当甲醛浓度为120 mg/m3时一串红和吊竹梅相对电导率达到了82.86%和85.56%,表明两者受害程度较大。

而吊兰的变化幅度一直很小,表明它受甲醛的危害较轻,具有较高的抗甲醛能力。

图1 甲醛胁迫下细胞质膜透性的变化Fig.1 Variation of relative conductivity in different formaldehyde stress
2.2.2 甲醛胁迫对叶绿素含量的影响由图2可以看出,随着甲醛浓度的增加,3种植
物的叶绿素含量基本呈现上升的变化趋势。

在甲醛浓度为40～80 mg/m3时,3种植物的叶绿素含量无明显变化;当甲醛浓度120 mg/m3时,3种植物的差异明显,一串红的叶绿素含量迅速上升,比对照升高了0.73倍;吊竹梅上升了0.26倍;而吊兰的变化较小。

分析原因可能是甲醛胁迫导致一串红和吊竹梅叶片严重失水,从而使叶
片叶绿素含量的相对增加;吊兰的叶绿素含量则相对比较稳定,表明甲醛胁迫对吊兰
影响较小。

图2 甲醛胁迫下叶绿素含量的变化Fig.2 Variation of Chl content in different formaldehyde stress
2.2.3 甲醛胁迫对SOD酶活性的影响随着甲醛浓度的增加,3种植物SOD酶活性
的变化规律相同,均呈现“先下降后上升再下降”的变化趋势(图3)。

当甲醛浓度为120 mg/m3时,一串红、吊竹梅和吊兰的SOD酶活性分别降低到对照的16.72%、58.51%和87.45%。

表明一串红的受伤害程度最大,吊竹梅次之,吊兰受伤害最小。

图3 甲醛胁迫下S OD酶活性的变化Fig.3 Variation of SOD activity in formaldehyde stress
2.2.4 甲醛胁迫对MDA含量的影响随着甲醛浓度的增加,3种植物MDA含量均表现为增加的趋势,并在甲醛浓度为120 mg/m3时达到最大值(图4)。

比较3种植物的变化可知,一串红和吊竹梅叶片MDA含量与对照相比,增加幅度较大,在120
mg/m3时分别达到了对照的 1.59倍和1.54倍;吊兰MDA含量也有小幅度上升,
但变化幅度较小,表明吊兰受到的伤害较轻。

图4 甲醛胁迫下MDA含量的变化Fig.4 Variation of MDA content in formaldehyde stress
2.2.5 甲醛胁迫对可溶性蛋白质含量的影响由图5可以看出,随着甲醛浓度的增加,3种植物可溶性蛋白质含量表现出“先上升后下降”的趋势。

在甲醛浓度为80
mg/m3时,一串红的可溶性蛋白质含量达到最大值,是对照的1.47倍,在甲醛浓度为
120 mg/m3时可溶性蛋白质含量降低到对照的81.46%;吊竹梅的最大值出现在甲醛浓度为40 mg/m3时,是对照的2.23倍,在甲醛浓度为80 mg/ m3和120
mg/m3时分别降到了对照的1.1和1.09倍。

吊兰叶片的可溶性蛋白质含量变化不明显,但在胁迫条件下一直略高于对照。

图5 甲醛胁迫下可溶性蛋白质含量的变化Fig.5 Variation of soluble protein content in formaldehyde stress
图6 甲醛胁迫下可溶性糖含量的变化Fig.6 Variation of the soluble sugar content in formaldehyde stress
2.2.6 甲醛胁迫对可溶性糖含量的影响图6显示,3种植物的可溶性糖含量随着甲醛胁迫强度的增加而升高,但各种植物增加的程度不同,如在甲醛浓度为120 mg/m3时,一串红、吊竹梅和吊兰叶片的可溶性糖含量分别达到了对照的1.78倍、2.58倍和1.25倍。

2.3 各指标间的相关性分析
甲醛胁迫下,植物叶片受害率与可溶性糖含量、相对电导率呈显著正相关(表2)。

因此,它们可以作为评价甲醛对植物伤害的直接生理指标。

此外,一串红的叶片受害率与MDA含量、叶绿素含量之间也存在显著相关(表2),可作为植物伤害率评估的参考指标。

而可溶性蛋白质含量与其他生理指标间不存在显著相关(表2),可以认为,甲醛胁迫下对植物叶片中的蛋白质含量变化影响不大,今后从事相关研究时可不进行该指标的检测。

表2 不同指标间的相关性分析Table 2 Relative analysis of different indicators 注:**表示极显著相关(P＜0.01);*表示显著相关(P＜0.05)。

SOD MDA 可溶性糖Soluble sugar可溶性蛋白Soluble protein相对电导率Relative conductivity 叶绿素含量Chl content叶片受害率Damage degree of leaves一串红SOD - -0.69 -0.85 0.64 -0.77 -0.73 -0.78 MDA -0.69 - 0.97** -0.26 0.90* 0.88*
0.98**可溶性糖 -0.85 0.97** - -0.37 0.91* 0.87 0.98**可溶性蛋白 0.64 -0.26 -0.37 - -0.64 -0.65 -0.42相对电导率 -0.77 0.90* 0.91* -0.64 - 1.00** 0.96*叶绿素含量 -0.73 0.88* 0.87 -0.65 1.00** - 0.94*叶片受害率 -0.78 0.98** 0.98** -0.42 0.96* 0.94* -吊竹梅SOD - -0.59 -0.90* 0.03 -0.84 -0.61 -0.79 MDA -0.59 - 0.72 -0.18 0.79 0.46 0.86可溶性糖 -0.90* 0.72 - -0.45 0.99** 0.87
0.96**可溶性蛋白 0.03 -0.18 -0.45 - -0.49 -0.81 -0.48相对电导率 -0.84 0.79 0.99** -0.49 - 0.87 0.99**叶绿素含量 -0.61 0.46 0.87 -0.81 0.87 - 0.83叶片受害率 -0.79 0.86 0.96* -0.48 0.99* 0.83 -吊兰SOD - -0.44 -0.64 -0.31 -0.47 -0.40 0.00 MDA -0.44 - 0.97** 0.46 0.97** 0.38 0.00可溶性糖 -0.64 0.97** - 0.51 0.95* 0.39 0.00可溶性蛋白 -0.31 0.46 0.51 - 0.26 -0.58 0.00相对电导率 -0.47 0.97** 0.95* 0.26 - 0.58 0.00叶绿素含量 -0.40 0.38 0.39 -0.58 0.58 - 0.00叶片受害率 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -
3 讨论与结论
利用观赏植物净化室内甲醛气体已被广大居民认可,但由于观赏植物种类非常多,基因型差异较大,对甲醛的吸收和抵抗能力差异较大。

本研究突破以往仅选择公认的净化有害气体能力较强的植物研究的局限,选用居民家庭中常见、价格低廉、易养护的3种观赏植物进行研究,发现随着甲醛浓度的增加,3种植物表现出了不同的抗逆性状。

当甲醛浓度为40 mg/m3时,一串红叶片受害,叶缘出现了焦边,伤害率达到了22.02%;当甲醛浓度为80 mg/ m3时,吊竹梅叶片出现了叶尖萎蔫症状,受害率达到33.33%,一串红的叶片受害率达到了35.90%;当甲醛浓度达到120 mg/m3时,一串红和吊竹梅叶片全部受害;吊兰在3个甲醛浓度胁迫下均无受害症状。

分析植株受伤害程度得出,吊兰对甲醛的抗性最强,一串红和吊竹梅相对较弱,两者受伤害的甲醛浓度分别在40 mg/m3和80 mg/m3左右。

甲醛胁迫可导致植物细胞膜破坏、透性增大,渗透物质外流。

本研究中3种植物的
细胞膜透性均随着甲醛胁迫程度的增强而增大,这与王利英等[6]对小驳骨(Gendarussa vulgaris)、鹅掌柴(Schef f lera octophylla)等观赏植物的研究结果相同。

MDA是膜脂过氧化物的主要产物之一,其含量的多少可以代表膜损伤程度的大小[7]。

本研究结果表明,随着甲醛浓度的增加,3种植物叶片的MDA含量呈递增趋势,表明高浓度甲醛胁迫比低浓度甲醛胁迫对植物造成的伤害严重。

为了适应逆境,植物体会通过增加抗氧化物酶SOD的活性来清除过多的自由基,以减轻自身的危害[8]。

但本研究中的SOD酶活性变化规律与前人的研究不同,呈现“先下降,后升高,再下降”的趋势,其原因是否与选用的植物种类和甲醛浓度有关?尚需进一步研究。

逆境条件下,植物体可通过改变可溶性糖等有机渗透调节物的含量进行调节,提高细胞的渗透势,以适应外界环境的变化。

在本试验中,随着甲醛浓度的增加,3种植物体内可溶性糖含量出现了不同程度的增加,并且与相对电导率、MDA含量变化显著相关,因此,糖含量的升高是植物抵抗甲醛胁迫的一种生理响应。

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(编辑:宗淑萍)。