超富集植物李氏禾对铬诱导的氧化胁迫响应

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1、闫研等：超富集植物李氏禾对铬诱导的氧化胁迫响应1481超富集植物李氏禾对铬诱导的氧化胁迫响应闫研1，李建平1*，张学洪21.桂林工学院材料与化学工程系，广西桂林541004；2.桂林工学院资源与环境工程系，广西桂林541004摘要：为探讨超富集植物李氏禾(LeersiahexandraSwart)耐受和超富集重金属铬的生理机制，采用水培法，研究不同质量浓度、不同价态的铬处理及不同处理时间对李氏禾幼苗不同部位抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性及丙二醛（MDA）含量的影响。结果表明，随着铬胁迫时间的延长，SOD、POD、

2、CAT三种酶活呈现逐步升高的趋势。随着铬胁迫质量浓度的增加，MDA逐渐升高，3种抗氧化酶先升后降，Cr3+质量浓度为40mg·L-1和Cr6+质量浓度为20mg·L-1时分别出现峰值。Cr3+质量浓度低于40mg·L-1，Cr6+质量浓度低于20mg·L-1时，抗氧化酶在李氏禾应答铬胁迫的反应中起重要作用，超过此质量浓度范围，抗氧化酶系统将受到损害。关键词：李氏禾；铬；抗氧化酶；丙二醛；氧化胁迫中图分类号：Q945.78；X171.5文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）04-1476-07闫研等：超富集

3、植物李氏禾对铬诱导的氧化胁迫响应1481重金属污染日益严重，已倍受人们的重视[1]。重金属铬(Cr)已被中国及世界大多数国家作为实施总量控制的重要污染物之一[2]。重金属铬以多价态形式存在，铬的化合物最多的是三价和六价[3]。Cr3+是动植物必需的营养元素，是糖和脂肪代谢的必须物质，但是超过一定的限量，便对动植物有害。Cr6+则是一种毒性很大的致畸、致突变剂[4]，其毒性远大于同浓度的Cr3+[5-6]。生理条件下植物细胞中活性氧的产生和消除处于动态平衡中[7]。重金属对植物的毒害主要表现在导致植物体内活性氧大量积累，膜

4、质过氧化产物大量增加，导致膜结构的破坏[8]。植物的抗氧化作用是在逆境环境中的适应性表现。植物在长期进化过程中形成抗氧化酶保护系统，在清除活性氧的过程中起重要作用[9]，从而使植物在一定成度上能忍耐，减缓或抵抗逆境胁迫[10]。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等是重要的抗氧化酶。SOD清除细胞超氧阴离子，而POD、CAT则清除SOD分解产生的H2O2。大量研究证明[11-14]，抗氧化酶系统维持细胞内的活性氧代谢平衡，保护细胞膜免受重金属破坏或者减弱破坏程度。丙二醛（MDA）是膜脂过氧

5、化物最终分解产物，其含量的高低可反映细胞膜脂过氧化的程度和植物对逆境条件反应的强弱。李氏禾(LeersiahexandraSwart)，假稻属，多年生禾本科草本植物，具有发达的匍匐茎和地下横支根茎；有节根，可分蘖；叶片扁平或卷折，披针形。产于我国广东、广西、海南、台湾、福建地区的湿生环境中。张学洪等[15-16]首次证实李氏禾为重金属铬的超富集植物，并可用于铬污染的植物修复。有关重金属离子胁迫下植物体内超氧阴离子自由基的积累，脂膜过氧化水平以及SOD等抗氧化酶类的应激性变化及其作用机制的研究较多[17-20]。目前尚无有

6、关铬超富集植物酶系统受高浓度重金属离子胁迫应激性变化，特别是湿生环境的铬超富集植物受重金属铬胁迫的研究。本实验以李氏禾为材料，研究不同质量浓度、不同价态的铬处理及不同处理时间下抗氧化酶系统（SOD、POD、CAT）活性、丙二醛(MDA)含量的变化，为进一步阐明李氏禾耐受和超富集重金属铬的生理机制，较好地利用其进行铬污染的植物修复提供依据。1材料与方法1.1材料及处理于桃花江江边，取长势一致的李氏禾幼苗用蒸馏水冲反复冲洗干净，每10株一组，置于若干含有Hoagland营养液的塑料盆中，温室（光照14h/d，25℃/白天，1

7、8℃/夜间）条件下培养48h后，分别用0、5、10、20、40、60mg·L-1的Cr3+(CrCl3)溶液和Cr6+(K2Cr2O7)溶液处理。各处理组做3个平行样，每2天更换一次铬溶液，取样一次，共培养6d。将各组植物的根、茎、叶分离，待用。1.2测定方法1.2.1酶液提取与测定分别取0.5g闫研等：超富集植物李氏禾对铬诱导的氧化胁迫响应1481新鲜的叶、茎、根，加入预冷的0.1mol·L-1磷酸盐（pH=7.0）和少量石英砂，研磨匀浆，4℃下13000r·min-1离心20min，上清液即为酶提取液。SOD活性的测

8、定采用氮蓝四唑光化还原反应法[21]；POD活性的测定采用愈创木酚法[22]；CAT活性的测定采用紫外吸收法[23]。1.2.2MDA含量的测定采用硫代巴比妥酸法[24]。1.3数据处理本实验中的数据为3个平行样数据的平均值，数据统计采用t检验。2结果2.1铬胁迫对李氏禾幼苗生长状况的影响在短时间内（1d），铬胁迫对