不同浓度铅处理对大叶种普洱茶苗生理的影响

王娅玲，李维峰，朱春梅，魏凡翠

（云南农业大学热带作物学院，云南普洱665000）

摘要：为研究重金属铅胁迫对大叶种普洱茶苗生理特征的影响，以大叶种普洱茶苗为试验材料，采用盆栽法，研究不同浓度铅胁迫对大叶种普洱茶苗叶绿素含量及抗氧化酶活性的影响。试验结果显示，铅浓度在0~600 mg/L 范围内，茶苗叶绿素含量先上升后下降；CAT、POD活性先升高后降低；而SOD活性随着铅浓度的增加含量均逐渐下降，MDA含量则随铅浓度增加而升高。试验结果表明，低浓度铅胁迫对大叶种普洱茶苗生长具有刺激作用，高浓度铅则对其产生抑制作用。

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关键词：铅胁迫；普洱茶苗；叶绿素；抗氧化酶

中图分类号：S567.239 文献标志码：A 论文编号：2014-0776

0 引言

重金属铅是最常见的环境污染物之一，过量的铅被农作物吸收后，会对其生长造成不利影响[1]，不仅阻碍农作物正常生长发育，而且通过食物链进入人体后会严重危害人类健康[2]。近年来，有关铅对植物的生长及酶活性的影响国内外进行了较多的研究[3-7]，但是铅污染对大叶种普洱茶苗生理的影响研究未见报道。笔者通过砂基盆栽法，研究大叶种普洱茶苗在受到铅胁迫后，其叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(CAT)、过氧化氢酶(POD)以及丙二醛(MDA)和叶绿素含量的变化情况，初步揭示不同浓度铅胁迫对大叶种普洱茶幼苗生理指标的影响，系统评价大叶种普洱茶对铅胁迫的耐受性及其抗铅胁迫机制，为铅污染对大叶种普洱茶的毒害的诊断提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

研究试验于2013 年7—8 月在云南农业大学热带作物学院智能温室进行。

1.2 试验材料

大叶种普洱茶苗品种为‘长叶白毫’。袋装扦插繁殖幼苗，选取生长健壮具2 对叶的幼苗作试验对象，小心去除根部土壤，尽量避免伤害根系，并用蒸馏水将根系洗干净后0.1%高锰酸钾消毒10 min，然后用去离子水洗净。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计栽培基质选用60~80 目分析纯石英砂，蒸馏水洗净后加入花盆中，每盆植入4 株长叶白毫幼苗，用Hoagland-Arnon 营养液浇灌培养大约1 周，待生长稳定后，分别加入含不同浓度铅离子Hoagland-Arnon 营养液进行胁迫试验，每盆每日浇灌20 mL 不同浓度的铅溶液，使盆内沙基湿度维持在75%左右，铅胁迫浓度设0、50、100、200、300、400、600 mg/L 7 个梯度，每个梯度设3 个重复，胁迫培养2 个月进行分析试验，为保证分析结果有可比性，均采用第3 片叶作分析。

1.3.2 测定项目与方法过氧化物酶活性测定同沈文飚[8]的方法，丙二醛活性测定同熊庆娥[9]的方法，过氧化氢酶活性测定参见陈小敏[10]的方法，超氧化物歧化酶活性测定参见陈小敏[10]的方法，测定叶绿素含量采用丙酮浸提法[11]。

1.3.3 数据分析试验结果采用Excel 2003 进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 铅胁迫对大叶种普洱茶苗叶绿素含量的影响

从表1 可以看出，随着铅处理浓度的增大，‘长叶白毫’幼苗叶片内叶绿素a、b 及叶绿素总量表现为先升后降，其中50 mg/L 的铅处理的茶苗叶绿素总量较空白上升了1.4%，但铅铅浓度达到100 mg/L后叶绿素含量又迅速下降，当铅浓度达600 mg/L 时，叶绿素含量下降了21.85%。试验结果与任安芝、唐茜等[12-13]的研究结果相一致。

2.2 铅胁迫对大叶种普洱茶苗SOD活性的影响

在逆境条件下，植物体内活性氧代谢失衡，产生大量活性氧自由基，SOD 能及时有效地清除自由基，是植物体内最重要的清除活性氧自由基的酶[14]。由表2 可见，‘长叶白毫’茶幼苗在铅各浓度胁迫处理后均与对照差异显著，SOD 活性明显低于空白对照，表现为受到铅离子毒害，且随着胁迫浓度的升高，受害加剧，在600 mg/L 胁迫下，SOD 仅为空白对照的54.43%。

2.3 铅胁迫对大叶种普洱茶苗CAT活性的影响

过氧化氢酶(CAT)是植物细胞内清除活性氧的一种重要酶，其可以将过氧化氢分解为水和氧气，从而维持细胞内过氧化氢的正常水平。由表2 可知，在铅胁迫处理下，CAT 活性随胁迫的加剧呈升高-降低的态势，在铅50 mg/L 处理达到最大值，为空白对照的115%。而铅浓度达到100 mg/L后，CAT活性随胁迫的加剧呈明显降低趋势，说明铅胁迫对CAT活性起明显的抑制作用。

2.4 铅胁迫对大叶种普洱茶苗POD活性的影响

过氧化物酶(POD)是植物体内清除活性氧酶系统的重要组成部分，在控制膜脂的过氧化、清除超氧自由基等方面起到重要的作用。如表2 所示，‘长叶白毫’茶幼苗随着铅胁迫浓度的增加，POD呈现先增加后降低的趋势，在铅胁迫浓度为50 mg/L 时，其活性对比空白对照上升了13.22%，但铅胁迫浓度超过100 mg/L后，POD活性逐渐降低，在600 mg/L铅胁迫下，其活性对比空白对照下降了36.07%。

2.5 铅胁迫对大叶种普洱茶苗MDA活性的影响

膜质过氧化是细胞膜上的不饱和脂肪酸所发生的活性氧反应，其产物为丙二醛(MDA)，所以MDA含量的变化是衡量植物受氧胁迫的重要指标。试验结果表明，在重金属铅胁迫下，‘长叶白毫’茶幼苗MDA随铅浓度增加而升高，即膜质过氧化作用增强，细胞膜损害程度增加。

3 结论

（1）在盆栽条件下，低浓度的铅使大叶种普洱茶苗叶片叶绿素a、叶绿素b 及叶绿素总含量略有升高，说明低浓度的铅对其生长有一定的刺激作用。但随着铅处理浓度的增加叶绿素a、叶绿素b 及叶绿素总含量显著下降，说明高浓度的铅对大叶种普洱茶具有明显毒害作用，严重抑制其生长。

（2）在铅胁迫下，大叶种普洱茶苗MDA含量呈随铅胁迫浓度增高而增加的趋势，显示其膜质过氧化不断加重。

（3）在一定铅胁迫范围内(0~50 mg/L)，大叶种普洱茶苗体内POD、CAT 活性有所升高，但高浓度铅(50~600 mg/L)胁迫会导致2 种抗氧化酶活性迅速下降，SOD 活性则一直呈下降趋势，说明普洱茶苗的抗氧化酶系对铅胁迫表现出保护效应，但其保护能力仅限一定铅浓度范围(≤50 mg/L)。

4 讨论

作为植物进行光合作用的主要色素，叶绿素含量的变化反映植物光合作用强弱、表征植物逆境胁迫情况。结果显示，高浓度的铅胁迫损害了大叶种普洱茶叶绿体的结构，降低了合成叶绿素的相关酶的活性，从而导致叶绿素含量降低，这与朱启红等[15]的研究结果相一致。

在正常生长过程中，植物体内SOD、POD、CAT等抗氧化保护酶能及时清除有害物质诱导产生的过多的自由基，防止自身受到氧化伤害。重金属铅会导致植物体内抗氧化酶功能减弱，活性氧积累，膜质过氧化加剧，细胞膜遭到破坏。在本研究中，‘长叶白毫’茶幼苗POD、CAT 活性随着铅浓度升高表现出先升高后降低的变化趋势，这与许多前人所研究的结果相类似[16]。其原因可能是低浓度铅胁迫下，‘长叶白毫’茶幼苗本身防御机制受到刺激，启动了一系列的应激反应，POD 和CAT 2 种酶迅速合成，从而导致其活性迅速升高，但是高浓度铅胁迫下，‘长叶白毫’茶幼苗体内活性氧浓度急剧上升，且会长时间维持在较高水平，从而对POD、CAT 产生抑制，导致2 种酶活性下降。而‘长叶白毫’茶幼苗体内SOD活性对活性氧浓度的变化更为敏感，铅胁迫初期活性氧浓度的上升即导致SOD 酶结构变化，所以其活性呈一直降低变化趋势。

综上，本研究初步探讨了大叶种普洱茶在铅胁迫下叶绿素含量及抗氧化酶活性变化情况，但是实际栽培环境中往往存在多种环境污染因子，因此研究重金属胁迫下大叶种普洱茶的逆境生理变化，需要考虑2 个以上复合胁迫因素，这尚需进一步深入研究。

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