Cd、Cu、Zn复合胁迫下柳树8个无性系生理特性的变化

Cd、Cu、Zn复合胁迫下柳树8个无性系生

理特性的变化

张玲1，2，段红平1*，王树凤2，陈益泰2

（1云南农业大学，云南昆明 650201；2中国林科院亚热带林业研究所，浙江富阳311400）

摘要:柳树以其优越的生物学特性，对土壤重金属污染具有一定的修复潜力。以两种柳树的8个无性系为材料，用盆栽方法研究了Cd、Cu、Zn复合胁迫对柳树生理特性的影响，以主成分分析法分析8个生理指标的重要性，并以隶属函数法评价了柳树8个无性系对重金属（Cd、Cu、Zn）耐性的强弱。研究结果表明，在各无性系的对照与处理之间相比，柳树8个无性系生理变化程度不同，但变化规律基本一致。在重金属（Cd、Cu、Zn）复合胁迫下，柳树各无性系植株生长受到抑制，与对照相比，株高、地茎、总生物量、SOD 活性、POD活性、MDA含量、可溶性蛋白含量均降低，CAT活性无一致变化。主成分分析表明本试验中选取的6项指标在评价柳树Cd、Cu、Zn耐性方面有重要作用，它们分别是株高、地茎、总生物量、POD活性、MDA含量、可溶性蛋白含量的变化量。用隶属函数法来评定柳树8个无性系Cd、Cu、Zn耐性的强弱顺序为一支笔﹥470﹥30﹥大红头﹥739﹥16﹥597﹥10。

关键词：柳树；重金属；生理特性；复合胁迫；耐性评价

Biochemical and physiological changes of

eight willow clones under the Cd, Cu, Zn

Combined Stress

ZHANG Ling1，2,DUAN Hong- ping1*,WANG Shu-feng2,CHEN Yi-tai2

( 1. College of Resource and Environmental, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, Y unnan, China;2. Institute of subtropical forestry, CAF,Fuyang311400, Zhejiang ,China)

Abstract:Willows has its superior characteristic and a number of function of the potential for phytoremediation in soil on heavy metals (Cd、Cu、Zn) combined pollution. Eight willow clones by soil culture were investigated effects of physiological indicators by principal component analysis ,heavy metals (Cd、Cu、Zn) tolerance of eight willow clones by Subordinate function analysis .The results showed ,clones in the control group compared with treatment group ,that it was different on changes degree and almost consistent in rule of physiological characteristic on eight willow clones. Plant growth was restrained, plant height、base stem、total biomass、SOD activity、POD activity、MDA content、dissolubility protein content in leaves were all reduced, CAT activity was no consistent change when plant was threatened by Cd、Cu、Zn. The heavy

metals(Cd、Cu、Zn) endurance of willow clones was evaluated by principal components analysis and subordinate function analysis. Result showed that the eight significantly different heavy metals(Cd、Cu、Zn) endurance indexes could be classified into six component parts: they are the variations of plant height、base stem、total biomass、POD activity、MDA content、dissolubility protein content. The capacity of heavy metals(Cd、Cu、Zn) endurance of the eight willow clones is gauged as follows: G(一支笔)﹥B(470)﹥C(30)﹥E(大红头)﹥A(739)﹥D(16)﹥H(597)﹥F(10).

Key words:willow; heavy metals; physiological characteristics; combined stress; tolerance evaluation

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。随着全

球经济的快速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤中相应重金属元素

的富集，从而影响农产品产量与品质，并可通过食物链危害动物和人类的生命和健康，也就

是说，土壤污染影响到整个人类生存环境的质量。目前，全世界平均每年排放Hg约1.5万

吨，Cu约340万吨，Pb约500万吨，Mn约1500万吨，Ni约100万吨,据不完全统计，我

国受到镉、砷、铅、铬、汞等重金属污染的耕地近2000万hm2，约占总耕地面积的1/ 5，

因此，治理重金属污染土壤势在必行。无污染土壤中Cd浓度范围为0.04-0.32umol/L.[1]一般

每千克土壤中含Cu为2-200 mg,我国土壤含Cu一般为3-300 mg,平均约为22 mg.[2]一般水稻

土中Zn含量约为77mg/kg[3],根据我国环境质量标准对土壤自然背景的要求，Zn含量应≤

100mg/kg.自从20世纪90年代以来，植物修复技术成为环境污染治理领域的一个前沿性课

题，许多研究者在对一些草本植物的研究中获得了很大进展，发现了许多超累积植物[4-6]，

但许多草本植物有着其自身的劣势，如：植株矮小，地上部分生物量小，因此，人们又开始

对具有这些优势的木本植物以及一些转基因技术进行了研究,目前对木本植物吸收重金属已

经有了一些研究[7-11],柳树（salix.）属于杨柳科柳属短轮伐乔木或灌木，全世界约有520种，

主产于北半球，我国约有257种，主产东北、西北、西南地区[12]。在瑞典、美国、欧盟等

国家，它已被当作生物能源大量开发运用，而在植物修复方面也有一些学者进行了研究，大

量的研究均证明了不同品系的柳树对重金属(Cd、Pb、Zn) 具有较大的修复潜力[13-18]。本试

验以柳树的8个无性系为材料，以重金属Cd、Cu、Zn超标的尾矿土为作为处理基质，通过

株高、地茎、总生物量、SOD活性、POD活性、CAT活性、MDA含量、可溶性蛋白含量等8

个形态和生理指标，用隶属函数法对8个无性系的耐性强弱进行了评价，为进一步研究重金

属的吸收、转移、转化机制奠定了基础。