Cd2+对菹草生理指标的影响

Cd2 对菹草生理指标的影响 郭福涛 赵宝坤 陈斌 谢杨 傅天宝 南京师范大学中北学院 南京 210000 摘要摘要 研究了不同浓度的 Cd2 单一处理对菹草的叶绿素含量 膜脂过氧化指标 细胞膜的选择透过性 的影响 受到 Cd2 胁迫后 叶绿素含量 膜脂过氧化指标 细胞膜的选择透过性都显著升高 说明 Cd2 对植物生长影响很大 关键词关键词 菹草 叶绿素含量 膜脂过氧化指标 细胞膜的选择透过性 引言 引言 环境污染与环境保护近年来已被全世界广泛关注 重金属对水体污染及由此造成的对水生植物的 毒害已成为各国同行的研究热点之一 Cd2 是水体重要污染源 其毒性很大 它能被植物体吸收 富集 阻滞植 物生长发育 并可进入食物链危害动物及人体健康 当被富集的 Cd2 进入人体后 会导致心血管 肺 肾脏和骨 骼以及睾丸的损坏 轮藻 Chara 作为一种常见的淡水藻类 在污染区定会受到某些重金属离子的影响 选择 Cd2 作为胁迫因子 可进一步探讨重金属离子毒害植物的机制 寻求利用水生植物进行污水净化的有效途径 材料与方法材料与方法 1 材料 材料 菹草的新鲜叶片 菹草取自南京师范大学内池塘 洗净后方如约一升的清水中 加入霍格兰德 营养液 自然光下培养 所用重金属化合物为 CdCl2 设计浓度为 5 15 20mg l 对照组为不含重 金属离子的霍格兰德营养液 方法 方法 叶绿素含量的测定 膜脂过氧化指标 细胞膜的选择透过性测定都依照 植物生理学实验指导 的方法 实验结果实验结果 2 1 Cd2 对叶绿素总量 叶绿素对叶绿素总量 叶绿素 ab 含量及其比值的影响含量及其比值的影响 从图 中可以看出 Cd2 明显影响叶绿素含量 与对照相比 随处理浓度的增加 叶绿素含量逐渐减 少 在 Cd2 浓度为 mg l 时影响不明显 而在到 甚至 mg l 时 叶绿素含量大幅下降 Cd2 浓度对菹草叶绿素含量影响 0 2 4 6 8 10 对照组51020 Cd2 处理浓度 mg L 叶绿素浓度 mg L Ca Cb 图 1 Cd2 浓度对菹草叶绿素a b的比值影响 0 0 5 1 1 5 2 2 5 3 3 5 4 4 5 对照组51020 Cd2 处理浓度 mg L 叶绿素a b值 Ca Cb 图 2 从图 中可以看出 叶绿素 a b 值随着 Cd2 处理浓度增大而逐渐减小 叶绿素 a 比 b 敏感 更容易受到 破坏而解体 2 2Cd2 对细胞膜的选择透过性的影响对细胞膜的选择透过性的影响 从图 中可以看出 当植物受到 Cd2 影响时 细胞膜的结构遭到破坏 膜透性增大 从而使细胞内 的电解质外渗 以致植物细胞浸提液的电导率增大 电导率变化趋势可在一定程度上反映其受胁迫程度 抗逆性的强弱 Cd2 浓度对菹草细胞膜透性影响 电导仪 0 10 20 30 40 50 60 对照组51020 Cd2 处理浓度 mg L 电导率 uS cm 电导率 uS cm 图 3 2 3 Cd2 对膜脂过氧化指标影响对膜脂过氧化指标影响 从图 中可以看出 当植物受到 Cd2 影响时 MDA 值明显上升 MDA 作为常用的膜脂过氧化 指标 其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度 当 Cd2 的浓度达到 mg l 时 MDA 值已经达到了很 高的程度 而接下来的 mg l 的 MDA 值已经是对照组的好几倍 可见 Cd2 对植物生理影响 十分严重 Cd2 对菹草组织膜脂过氧化影响 MDA法 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 对照组51020 Cd2 处理浓度 mg L MDA浓度 u mol L MDA浓度 u mol l 图 4 讨论结果讨论结果 水体中的重金属离子被沉水植物吸附后 通过原生质流动和胞间连丝 逐个细胞迁移进入导管 然后输 送到植物各部 最后通过渗透到达表皮细胞内 重金属离子也可以被沉水植物根系直接吸收 重金属离子在植 物体内可以螯合态和毒性更大的可溶态形式存在 叶绿素是光合作用的主要色素 叶绿素的破坏与降解会直接导致光合作用效率的降低 植物在得不到 足够养分时会出现生长缓慢 甚至停止生长 众多实验证明 重金属胁迫对植物的光合作用都是抑制的 并且 降低效应与胁迫程度成正比 另外光合降低也与植物种类和发育时期以及重金属的种类有关 13 重金属污 染导致叶绿素含量下降与叶绿素 a b 比值的降低 其原因主要是重金属离子抑制叶绿素酸酯还原酶 使其 无法合成叶绿素 植物器官衰老或在逆境下遭受伤害时 细胞中产生超氧阴离子自由基和羟基自由基 诱导膜质中 的不饱和脂肪酸发生膜脂过氧化作用 丙二醛 MDA 是膜脂过氧化的最终分解产物 从膜上产生的位 置释放出后 与蛋白质 核酸起反应修饰其特征 使纤维素分子间的桥键松驰 或抑制蛋白质的合成 MDA 的积累可能对膜和细胞造成一定的伤害 植物细胞膜对维持细胞的微环境和正常的代谢起着重要的作用 在正常情况下 植物细胞膜的选 择透性对维持细胞的微环境和正常的代谢起着重要的作用 当植物受到逆境影响时 细胞膜的结构遭到 破坏 膜透性增大 从而使细胞内的电解质外渗 以致植物细胞浸提液的电导率增大 叶绿素含量 膜脂过氧化指标 细胞膜的选择透过性这几项生理指标都是反映植物生理状况的重 要指标 本研究结果还表明 重金属镉对沉水植物菹草生理生化毒理的影响存在着典型的剂量 效应关系 即 植物的反应随镉的浓度增加而增强 本实验将为进一步探讨重金属离子对水生植物的毒害机制提供佐证 参考资料参考资料 常福辰 沙莎 南京师范大学精品实验 水生植物抗性生理的研究 实验指导 孙赛初 王焕校 李启任 水生维管束植物受镉污染后的生理 变化及受害机制初探 植物生理学报 1985 11 2 113 121 陈愚 任久长 蔡晓明 镉对沉水植物硝酸还原酶和超氧化物歧化酶活性的影响 环境科学学报 1998 18 3 313 317 黄玉山 罗广华 关文 镉诱导的自由基过氧化损伤 植物学报 1997 39 6 522 526 罗立新 孙铁珩 靳月华 镉胁迫对小麦叶片细胞膜脂过氧化的影响 中国环境科学 1998 18 1 72 75 罗立新 孙铁珩 靳月华 镉胁迫下小麦叶中超氧阴离子自由基的积累 环境科学学 1998 18 5 495 499 杨居荣 贺建群 张国祥等 不同耐性作物中几种酶活性对 Cd 胁迫的反应 中国环境科学 1996 16 2 113 117 徐勤松 施国新 顾龚平等 不同浓度 Hg2 对睡莲的毒害影响研