铅胁迫对2种三峡库区消落带适生植物生理特性及铅积累的影响

铅胁迫对2种三峡库区消落带适生植物生理特性及铅积累的影响摘要：为了对三峡库区消落带铅污染土壤、水体植物修复提供参考和阐明铅胁迫对三峡库区消落带适生植物狗牙根（Cynodon dactylon(Linn.)Pers）、双穗雀稗（Paspalum Distichum L）2种草本植物的毒害机制，采用水培实验，模拟三峡库区长江水体Pb2+污染环境，在Hoagland营养液中加入不同浓度的Pb2+（Pb(NO3)2），研究了铅胁迫对2种适生草本植物生长、叶绿素含量、超氧化物歧化酶( SOD)、过氧化物酶( POD) 、过氧化氢酶（CAT）活性和铅富集的影响。结果表明，低浓度铅能促进狗牙根和双穗雀稗植株生长，增加新芽数、新根数和叶绿素含量；高浓度铅导致狗牙根和双穗雀稗新芽数、新根数和叶绿素含量下降。在铅浓度<20mg/L(狗牙根)和10mg/L（双穗雀稗）时，铅处理导致2 种草本植物叶片中POD和CAT 活性都增加，但是当铅浓度＞20mg/L(狗牙根)和10mg/L（双穗雀稗）时，铅抑制叶片中POD和CAT 活性，而SOD活性随着铅浓度的增加一直下降。这说明，在铅胁迫下，2种草本植物为了清除过多的活性氧，通过抗氧化系统的应激反应形成一个应急系统，以增强植株的抗逆性，减少重金属的毒害作用。在铅浓度为20mg/L(狗牙根)和10mg/L（双穗雀稗）时，狗牙根和双穗雀稗SOD、POD及CAT活性分别为对照的-2.87%、121.02%、46.23%和-8.68%、69.89%、91.48%。2种草本植物地上部分和地下部分铅含量随着铅处理浓度的增高而增加，狗牙根和双穗雀稗地上部分和地下部分富集系数平均值分别为9.15、59.28和14.32、26.26，转运系数平均值分别为0.44、0.42。在铅污染的土壤、水体植物修复中，狗牙根具有一定的潜在应用价值，是三峡库区消落带环境修复优良物种。

关键词铅, 胁迫,适生植物,生理特性 ,铅积累

三峡工程举世瞩目，三峡库区日益频繁的农药化肥的大量施用以及采矿、冶炼、加工、废弃物处置等，加快了重金属在大气、土壤、水体和生态系统中的循环，直接威胁人类的居住环境和健康。铅是重金属中的重要代表。因此，研究铅污染土壤和水体修复新技术具有重

要意义．利用超积累植物对重金属的富集特性而进行植物修复，具有廉价、高效和安全等特点，已经成为土壤、水体中重金属污染研究领域的一项新兴技术(张太平等，2003)。目前自

然界中存在的超积累植物分布受地域局限，种类稀少，并且生物量低，因此，从植物资源中筛选富集重金属能力较强、生物量高的植物将成为植物修复技术的一条新思路．铅是植物的非必需营养元素，但植物根系能够吸收铅，低浓度铅处理对植物影响较小，而高浓度铅会改变植物细胞膜透性（任安芝等，2000），破坏叶绿体、线粒体等亚显微结构，干扰植物体中酶的活性，影响植物呼吸作用、光合作用和多种代谢活动，从而直接或间接地影响植物的生长发育（Van Assche et al,1990;宋勤飞等，2004）。

近年来，各国环境科学工作者在耐铅植物筛选方面做了大量研究．已经发现了17种超积累植物（李东旭等，2011），我国相继发现了圆叶遏蓝菜（ Thlasp irotundifolium）、苎麻（Boehmeria nivea（L.）Gaud.）、东南景天（Sedum alfredii Hance）、蜈蚣草（Pteris vittata L.）、鬼针草（Bidens bip innata）、木贼（Equisetum hiemale L.）和香附子（Txus rotundus L.）等（李东旭等，2011）。但它们不是三峡库区消落带的适生植物。长期研究发现，狗牙根和双穗雀稗（Paspalum Distichum）适合生长在三峡库区消落带，既固土、又耐水淹和干旱，生长快，生物量高，是三峡库区消落带植被恢复与重建的优良物种（刘云峰等，2005），然而关于狗牙根和双穗雀稗对重金属铅污染土壤、水体修复和对铅的富集特性的研究相对缺乏．本研究以狗牙根和双穗雀稗为试验材料，采用水培试验，在不同外源铅含量水平的营养液上，分析了2 种适生草本植物的生长状况、铅富集效应，以期为阐明植物遭受铅胁迫的毒害机制和铅污染土壤、水体的植物修复提供理论依据，为三峡库区消落带植被重建过程中物种的筛选及生物修复技术提供科学依据。

1材料与方法

1.1 材料

实验植物狗牙根（Cynodon dactylon(Linn.)Pers）和双穗雀稗（Paspalum Distichum）均采自于三峡库区万州牌楼消落带，选取生物量大致相同的幼苗，采回后，先移栽到土壤中培养直至长出新叶。移出培养后的植株，先后用自来水、去离子水冲洗狗牙根、双穗雀稗根、茎数次，直至去离子水中检测不出Pb2+后,放于装有65ml的Hoagland营养液的广口试剂瓶中水培培养。

1.2 方法

以Hoagland营养液为稀释液，一次性加入Pb(NO3)2，使溶液中含Pb量（以纯Pb计算）分别为0mg/L、10mg/L、20mg/L、40mg/L和80 mg/L，在装有65ml的Hoagland营养液的广口试剂瓶中分别加入上述处理液。保持24h连续通气，白天移到室外充分光照，每天观察。若瓶中液体量减少则进行补充，每五天更换带有重金属的营养液。实验设三个重复，共15个组。都

在培养22d后，取植株第2-3叶（从上到下），测定各项生理生化指标。植株生长30天后，收获植物，测定地上（下）部分铅含量，并计算富集系数和转运系数。

富集系数= 植物地上或地下部分铅含量/营养液中铅含量

转运系数= 地上部分铅含量/根中铅含量

1.3 测试项目与方法

1.3.1 植物生理指标

叶绿素含量采用丙酮一乙醇分光光度法（郝建军，2004）；过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定：购买南京建成生物工程研究所的试剂盒测定；过氧化氢酶（CAT）活性的测定：采用分光光度法（李合生，2000）测定。

1.3.2 植物样品中重金属铅含量的测定

将30d后的狗牙根和双穗雀稗用去离子水洗净后根、茎分离，并在40～60℃鼓风干燥箱中烘干。干燥后称重, 将根、茎剪碎后放入磨砂研钵内研磨至大小、粗细均匀的粉末，精确称取0.2000g样品，加入浓HNO3：浓H2SO4=4：1，同时做空白组；将以上溶液在MARS24 0微波消解系统（美国CEM公司）消解后，移入塑料瓶中保存,用AA-6300原子吸收分光光度计（日本岛津公司）测定样品Pb2+含量。单位为mg/Kg干重。

1.4 数据处理

利用SPSS12.0软件进行实验数据处理和分析

2 结果与分析

2.1 铅胁迫对2种消落带适生草本植物生长的影响

铅胁迫对狗牙根和双穗雀稗生长都有一定的影响，从表1 可以看出，随着Pb2+离子浓度的增大狗牙根和双穗雀稗的生长都呈现先升后降的趋势：Pb2+浓度小于20 mg/L（狗牙根）表1.不同浓度Pb2+处理对两种草本植物生长的影响

Tale1 Effects of Pb2+stress on growth of two herbaceous plants