關(guān)夢茜，董 然

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，吉林 長春 130118)

Cd脅迫對金娃娃萱草生長及生理指標的影響

關(guān)夢茜，董 然

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，吉林 長春 130118)

【目的】 通過對金娃娃萱草(Hemerocallishybridus‘StelladeOro’)在重金屬Cd脅迫條件下的生長及生理特性研究，探討金娃娃萱草抗重金屬Cd的能力，為重金屬污染土壤的植物修復(fù)提供理論依據(jù)。【方法】 以多年生金娃娃萱草分株苗為材料,利用盆栽試驗，以土壤中未施入Cd為對照，探討土壤中不同Cd含量(0.3，1，20，100 mg/kg)和脅迫時間(30,60,90,120 d)處理后，金娃娃萱草株高、干質(zhì)量、葉片光合及抗氧化酶活性等指標的變化。 【結(jié)果】 Cd含量小于1 mg/kg時可促進金娃娃萱草生長，Cd含量大于1 mg/kg時，植株高度和生物量呈下降趨勢；金娃娃萱草葉片葉綠素a和b、總?cè)~綠素、類胡蘿卜素含量隨Cd含量的增加呈先增后降趨勢，轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在1 mg/kg處理水平上；與對照相比，金娃娃萱草POD活性隨Cd含量的增加逐漸增大；低Cd含量(≤1 mg/kg)處理下SOD活性有所增加，爾后隨含量的增加SOD活性下降；金娃娃萱草凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)和氣孔導(dǎo)度(Gs)日變化均呈雙峰曲線，峰值出現(xiàn)在10:00和16:00，胞間CO2濃度(Ci)則在10：00和16：00出現(xiàn)谷值。【結(jié)論】 在Cd(0.3～100 mg/kg)含量脅迫的傷害閾值內(nèi)金娃娃萱草無死亡現(xiàn)象，其適用于含量<1 mg/kg的 Cd 污染土壤的修復(fù)。

金娃娃萱草；Cd脅迫；土壤修復(fù)

重金屬鎘(Cd)具有極高的生物毒性，是影響人體健康的非必需元素。在中國受到重金屬污染的土地中，Cd污染耕地約1.3萬hm2，涉及11省市的25個地區(qū)[1]；許多地區(qū)的糧食、蔬菜、水果中的重金屬Cd、Pb、Cr、As等含量接近臨界值或超標[2]。日本的“富山事件(骨痛病)”和“水誤事件”就是由重金屬Cd和甲基汞污染所導(dǎo)致的[3]。土壤中重金屬Cd污染正威脅著人類及其生存環(huán)境的安全，因此，如何治理Cd污染土壤一直是倍受關(guān)注的熱點。目前，國內(nèi)外關(guān)于 Cd 對經(jīng)濟作物、糧食作物和蔬菜作物生理特性的影響及生態(tài)效應(yīng)等方面已有較多研究[4-7]，如植物對重金屬Cd的吸收、運輸和響應(yīng)機理，均圍繞Cd2+誘導(dǎo)植物抗氧化系統(tǒng)、Cd2+跨膜運輸和硫代謝等展開討論，但以花卉植物為供試材料的研究還較少，張呈祥等[8]分析了大花萱草的生長、生理及富集變化，認為其適用于含量≤1 mg/kg的Cd污染土壤的修復(fù)。金娃娃萱草(Hemerocallishybridus‘StelladeOro’)是在萱草基礎(chǔ)上經(jīng)過人工培育處理的矮生露地宿根草本花卉品種，具有易繁殖、生物量大、適應(yīng)性強、觀賞價值高、管理粗放等優(yōu)點，在園林綠化中應(yīng)用廣泛。本試驗利用盆栽法，研究金娃娃萱草在Cd脅迫后株高、根長、干質(zhì)量、葉片光合及抗氧化酶活性等生理指標的變化，明確金娃娃萱草應(yīng)對Cd脅迫的適宜濃度和傷害閾值，以期為金娃娃萱草在土壤遭受Cd污染地區(qū)應(yīng)用的可行性和生態(tài)恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗處理

2013-05-01，選擇吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園林基地多年生金娃娃萱草分株苗為供試材料，株高6～7 cm，分株后選擇長勢相近的單體苗，留根5 cm左右，定植于12 cm(直徑)×21 cm(高)的黑色塑料花盆中，正常管理，促其成活。采用盆土(V(園土)∶V(草炭)∶V(珍珠巖)=6∶3∶1)作為盆栽基質(zhì)，每盆裝土2 kg(干質(zhì)量)，定植1株苗，盆下墊托盤。2013-06-01對供試花卉進行Cd脅迫處理(一次性澆灌Cd溶液)，其中Cd以CdCl2·2.5H2O形式加入。根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標準(GB 15618-1995)中的重金屬標準進行梯度劃分(土壤重金屬Cd含量的二級標準為≤0.3 mg/kg，三級為≤1.0 mg/kg)，考慮到實際土壤污染還會有繼續(xù)增加的可能，試驗中對重金屬含量上限作適當(dāng)延伸，設(shè)置了4個不同Cd 含量(0.3，1，20，100 mg/kg)處理 (以純Cd 計)，以土壤中不添加Cd為對照(CK)。重金屬Cd根據(jù)處理要求稀釋成溶液，采用注射器一次性注入，在植株根部周圍均勻設(shè)置6點，注入重金屬Cd后以薄土覆蓋。試驗時間總計120 d，試驗處理分別以Cd0.3、Cd1、Cd20、Cd100表示，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)6盆。自處理后，根據(jù)每盆土壤水分狀況不定期補水。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 株高的測定 2013-07-01開始測定生長指標，每隔30 d測定1次(7月1日、8月1日、9月1日、10月1日)，共測定4次，用卷尺測定不同Cd脅迫處理下的植株株高與根長，每處理隨機選取3盆植株，測量后取均值。

1.2.2 地上、地下干質(zhì)量的測定 2013-07-01開始測定生物量，每隔30 d測定1次(7月1日、8月1日、9月1日、10月1日)，每處理選取3盆植株，先用水沖洗植株，再用去離子水反復(fù)沖洗根、葉，最后用吸水紙吸干植株表面水分，分別將植物地上和地下部分離，置于80 ℃烘箱中烘干至恒質(zhì)量，測定每株苗地上、地下干質(zhì)量。

1.2.3 光合作用日變化的測定 利用CIRAS-2 便攜式光合儀(PPSystems 公司，美國)進行光合參數(shù)等的測定。2013年8月中旬選擇晴朗無云的天氣，在08:00-18:00測定植株葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci)，每隔 2 h 測定 1 次。每處理選擇長勢一致的向陽葉片3株，每葉片測3次，取9次重復(fù)的平均值。

1.2.4 生理指標的測定 葉片中葉綠素、類胡蘿卜素含量的測定采用丙酮研磨法[9]，在試驗處理末期進行測定(120 d)；POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[9]；SOD活性測定采用氯化硝基四氮唑藍法[9]；所有測定均重復(fù)3次取均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運用Excel 18.0和SPSS 13.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，比較各個參數(shù)在不同Cd脅迫下的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cd脅迫對金娃娃萱草生長及生物量的影響

Cd脅迫對金娃娃萱草的影響必然會體現(xiàn)在植株的生長上。由表1可見，同一脅迫時間內(nèi)，隨著Cd含量的增大，金娃娃萱草株高呈先升后降的趨勢，Cd含量在1 mg/kg時達到峰值，30 d、60 d、90 d、120 d的株高分別高出對照15.50%，25.23%，22.80%和27.29%；在100 mg/kg時株高最低，僅為對照的84.99%，75.46%，73.87%和75.23%。隨著脅迫時間的延長，株高呈先升高后降低的趨勢，這是因為植株在7(30 d)、8(60 d)、9(90 d)月份處于生長狀態(tài)，10月(120 d)之后植株處于衰老狀態(tài)；且重金屬Cd脅迫時間過長，加速了金娃娃萱草的衰老。在高含量Cd脅迫下，金娃娃植株葉片與對照相比均出現(xiàn)萎蔫變黃跡象，但都未死亡，說明金娃娃萱草對Cd脅迫有一定的耐受性。金娃娃萱草的根長隨Cd含量的增大呈先上升后下降的趨勢(表1)，在1 mg/kg時達到最大值，與株高變化一致。

由表2可見，金娃娃萱草地上部干質(zhì)量在Cd含量為1 mg/kg時達最大，大于1 mg/kg時地上部干質(zhì)量降低，呈先升后降趨勢；與對照相比，地下部干質(zhì)量隨Cd含量增大逐漸降低，且在Cd含量為100 mg/kg時明顯低于其他處理。說明Cd污染對金娃娃萱草地下部(根部)的影響遠大于對地上部。

表1 Cd脅迫對金娃娃萱草生長的影響Table 1 Effects of Cd stress on growth of Hemerocallis hybridus ‘Stella de Oro’ cm

注：同列數(shù)據(jù)后標不同小寫字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。下表同。

Note:Different lowercase letters show significant difference atP<0.05.The same below.

表2 Cd脅迫對金娃娃萱草干質(zhì)量的影響Table 2 Effect of Cd stress on dry mass of Hemerocallis hybridus ‘Stella de Oro’ g/株

2.2 Cd脅迫對金娃娃萱草葉片葉綠體色素含量的影響

由表3可以看出，在Cd脅迫下，金娃娃萱草葉片葉綠素a和b、葉綠素總量及類胡蘿卜素含量呈先升后降的趨勢，大小依次為：Cd1>Cd0.3>CK>Cd20>Cd100。Cd含量為1 mg/kg時各色素含量達最大值，分別比對照增加55.47%，51.52%，54.60%和13.33%；隨Cd含量增加各色素含量呈下降趨勢，在Cd含量為100 mg/kg時降到最低，分別比對照減少了17.34%，21.21%，18.20%和22.86%，這與張銀龍等[10]的研究結(jié)果一致。葉綠素a/b隨Cd含量的增加逐漸升高，但各處理間差異均不顯著，表明Cd脅迫對金娃娃萱草葉綠素b的影響略大于葉綠素a。

2.3 Cd脅迫對金娃娃萱草光合指標的影響

由圖1 可知，在Cd脅迫下金娃娃萱草的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)的日變化趨勢大致相似，呈現(xiàn)“雙峰”曲線，上午 10: 00 和下午 16: 00為2 次高峰出現(xiàn)的時間，谷值出現(xiàn)在下午 14:00 左右，表現(xiàn)出植物典型的“午休”現(xiàn)象。金娃娃萱草的凈光合速率第 1 峰值明顯高于第 2 峰值，這是由于對午前光照強度較為敏感，隨光照強度的增強，不同Cd含量處理的植株葉片凈光合速率均逐漸增加。同一天內(nèi)不同Cd含量脅迫下金娃娃萱草平均凈光合速率的大小依次為：Cd0.3>Cd1>CK>Cd20>Cd100。蒸騰速率日均值在Cd為0.3和1 mg/kg時略高于對照，Cd含量為20和100 mg/kg時蒸騰速率均顯著下降。氣孔導(dǎo)度日均值在各處理間的變化與凈光合速率和蒸騰速率變化相似。

表3 Cd脅迫對金娃娃萱草葉片葉綠體色素含量的影響Table 3 Effects of Cd stress on leaf chloroplast pigment content of Hemerocallis hybridus ‘Stella de Oro’

不同Cd脅迫處理金娃娃萱草的胞間CO2濃度(Ci)在一天中的變化均呈現(xiàn)近“W形”，表現(xiàn)出早晚高、中午又回升的變化趨勢。第 1 個低谷值出現(xiàn)在 10:00 左右，第 2 個低谷值出現(xiàn)在 16:00 左右。中午胞間CO2濃度升高是由非氣孔因素限制所致，但金娃娃萱草中午胞間CO2濃度未超過早晚值，說明金娃娃萱草中午利用CO2的能力要高于早晚。

圖1 Cd脅迫下金娃娃萱草光合特征的日變化
Fig.1 Diurnal variation of photosynthetic characteristics ofHemerocallishybridus‘StelladeOro’ under Cd stress

2.4 Cd脅迫對金娃娃萱草抗氧化酶活性的影響

抗氧化酶活性的變化，既可顯示出植物逆境脅迫的強弱，也可反映植物自身的抗逆潛力。由圖2可知，Cd脅迫對金娃娃萱草葉片POD活性有顯著影響，且隨脅迫含量的增加而呈顯著上升的趨勢，其中在Cd100處理下POD活性與對照相比增加幅度最大。在不同Cd脅迫條件下，金娃娃萱草葉片的POD活性均顯著高于對照，表現(xiàn)為Cd100>Cd20>Cd1>Cd0.3>CK，其中Cd20和Cd100處理增幅較大，分別比對照增加1.62～2.03倍和2.08～2.86倍，這同孔德政等[11]和潘秋紅等[12]的研究結(jié)果相似。由圖2還可知，金娃娃萱草葉片SOD活性隨Cd含量的增加呈先升后降趨勢，表現(xiàn)為Cd1>Cd0.3>CK>Cd20>Cd100，Cd1處理為對照的1.54～2.83倍，隨脅迫時間延長，金娃娃萱草葉片的POD活性和SOD活性均呈現(xiàn)先升后降趨勢。

圖2 Cd脅迫對金娃娃萱草葉片POD和SOD活性的影響
Fig.2 Effects of Cd stress on leaf POD and SOD activities ofHemerocallishybridus‘StelladeOro’

3 討 論

本研究結(jié)果顯示，作為有毒重金屬，當(dāng)外源 Cd 加入后，不同水平的Cd脅迫使金娃娃萱草生長和生理代謝受到了不同程度的影響。柯文山等[13]認為生物量是反映植物生長發(fā)育的重要指標。植物生物量的變化是植物適應(yīng)重金屬污染環(huán)境的外部表征之一，富集植物和超積累植物則要求具有較高的生物量。本研究中，在低含量Cd(<1 mg/kg)脅迫下，金娃娃萱草處于良好生長狀態(tài)，外觀形態(tài)較好，株高和地上生物量均增大，與對照相比生長更好，這與郭平等[14]對向日葵(HelianthusannuusL.)幼苗的研究結(jié)果相似，說明0～1 mg/kg Cd為金娃娃萱草栽植的適宜脅迫含量。隨著Cd(20～100 mg/kg)含量的增加，其生長形態(tài)和生物量指標逐漸呈下降趨勢，說明在此條件下，金娃娃萱草的生長和生理代謝已受到嚴重影響。這是由于植物在低含量Cd脅迫下通過自身反應(yīng)來加速生理生化活動，產(chǎn)生應(yīng)激保護作用，體內(nèi)產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物，與重金屬締合來解毒，因此導(dǎo)致生物量增加[15]。當(dāng)土壤中的重金屬含量達到一定值后，會使植株體內(nèi)的生理過程紊亂，光合作用降低，吸收受到抑制，造成植株生長物質(zhì)與能量減少，使植株生物量下降[14]。于方明等[16]研究錐南芥時也發(fā)現(xiàn)，重金屬Cd 脅迫會抑制多數(shù)植物生長，并降低植物生物量。

光合速率是反映不同環(huán)境下光合機構(gòu)運轉(zhuǎn)狀況的一個靈敏指標[17]。許多研究表明，重金屬脅迫會抑制植物的光合作用，且抑制程度與脅迫程度呈正相關(guān)；另外，光合作用的降低也與植物種類、發(fā)育時期及重金屬的種類有關(guān)[18]。隨著Cd脅迫含量的增加，金娃娃萱草凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度呈先升高后下降的趨勢，轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在Cd含量為0.3 mg/kg時。凈光合速率降低會導(dǎo)致植物吸碳、釋氧量降低，而蒸騰速率降低會導(dǎo)致降溫和增濕的生態(tài)效益降低。凈光合速率降低也是金娃娃萱草生物量降低的原因之一。

過氧化物酶(POD)可催化有毒物質(zhì)氧化分解[19]，而超氧化物歧化酶(SOD)則是植物體內(nèi)清除超氧陰離子自由基的主要酶系之一， 這2種酶是對環(huán)境因子十分敏感的酶[20]。Cd脅迫金娃娃萱草時，以POD和SOD為代表的抗氧化物酶可以在一定程度上抵御重金屬Cd造成的氧化脅迫：POD活性隨脅迫含量的增加而增大；SOD則在低含量脅迫時活性增大，高含量脅迫時活性減小，說明SOD對膜系統(tǒng)的抗性保護能力有限，高含量(>1 mg/kg)Cd脅迫打破了抗氧化酶與活性氧的平衡體系，并使酶蛋白自身受到抑制[21]。這表明金娃娃萱草對Cd(0～1 mg/kg)脅迫具有一定的耐受能力。

葉綠素含量在一定程度上既可反映植物葉片光合作用的水平，也可表征植物組織、器官的衰老狀況[22]。本試驗中，金娃娃萱草的葉綠體色素含量隨Cd含量的增加總體表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢。在Cd脅迫下金娃娃萱草葉綠素含量下降的原因可能是，重金屬Cd離子與葉綠素生物合成途徑的幾種酶(原葉綠素酯還原酶、6-氨基乙酰丙酸合成酶和膽色素原脫氨酶)肽鏈中富含-SH(硫氫鍵)的部分結(jié)合，會抑制酶活性從而阻礙葉綠素的合成；也可能是重金屬Cd脅迫條件下其活性氧自由基的作用，主要是強反應(yīng)性的·OH 所致[21]。當(dāng)Cd含量為20～100 mg/kg時，試驗中SOD活性幾乎與葉綠素含量的下降同步，也間接證明了重金屬Cd脅迫下活性氧的傷害機理；與此同時，POD活性呈持續(xù)上升趨勢，抗氧化酶系統(tǒng)平衡被打破，說明POD在Cd脅迫下持續(xù)發(fā)揮活性氧清除作用[23]。

由以上分析可知， 高含量Cd脅迫會抑制金娃娃萱草的生長、光合作用和抗氧化酶活性，破壞其內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性。金娃娃萱草在Cd(0.3～100 mg/kg)脅迫過程中未出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，在Cd(<1 mg/kg)時生長良好，葉花繁茂；但Cd含量過大(20～100 mg/kg)會影響其長勢，生長發(fā)育不正常，觀賞價值低；隨著脅迫時間延長，在120 d(4個月)后已經(jīng)處于衰老狀態(tài)，也說明金娃娃萱草無法在Cd含量為100 mg/kg的環(huán)境下長時間正常生長。由此可以看出，金娃娃萱草適用于 Cd 含量<1 mg/kg污染土壤的栽培或生態(tài)修復(fù)，這一結(jié)論對于金娃娃萱草在重金屬污染土壤的植物修復(fù)和園林中的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 陳懷滿.土壤-植物系統(tǒng)中的重金屬污染 [M].北京:科學(xué)出版社,1996.

Chen H M.Pollution of heavy metals in soil-plant system [M].Beijing:Science Press,1996.(in Chinese)

[2] 閆興鳳,李高平,王建黨,等.土壤重金屬污染及其治理技術(shù) [J].微量元素與健康研究,2007,24(1):52-54.

Yan X F,Li G P,Wang J D,et al.Soil heavy metal pollution and its control technology [J].Studies of Trace Elements and Health,2007,24(1):52-54.(in Chinese)

[3] 劉培桐.環(huán)境學(xué)概論 [M].北京:高等教育出版社,1995.

Liu P T.Introduction to environmental science [M].Beijing:Advanced Education Press,1995.(in Chinese)

[4] 魏樹和,周啟星,王 新.超積累植物龍葵及其對鎘的富集特征 [J].環(huán)境科學(xué),2005,26(3):167-171.

Wei S H,Zhou Q X,Wang X.Cadmium-hyperaccumulatorSolanumnigrumL and its accumulating characteristics [J].Enviromental Science,2005,26(3):167-171.(in Chinese)

[5] 朱光旭,黃道友,朱奇宏,等.苧麻鎘耐受性及其修復(fù)鎘污染土壤潛力研究 [J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究,2009,30(6):752-755.

Zhu G X,Huang D Y,Zhu Q H,et al.Tolerance and phytoremediation potential of Ramie for cadmium contaminated soil [J].Research of Agricultural Modernization,2009,30(6):752-755.(in Chinese)

[6] 張金彪,黃維南,柯玉琴.草莓對鎘的吸收積累特性及調(diào)控研究 [J].園藝學(xué)報,2003,30(5):514-518.

Zhang J B,Huang W N,Ke Y Q.Cadmium absorption characteristics of strawberry and regulative measures [J].Horticulturae Sinica,2003,30(5):514-518.(in Chinese)

[7] 宋 瑜,金 樑,曹宗英,等.植物對重金屬鎘的響應(yīng)及其耐受機理 [J].草業(yè)學(xué)報,2008,17(5):84-91.

Song Y,Jin L,Cao Z Y,et al.Response and resistance mechanisms of plants to cadmium [J].Acta Prataculturae Sinica,2008,17(5):84-91.(in Chinese)

[8] 張呈祥,陳為峰,李 偉.大花萱草對鎘的耐性及積累特性 [J].生態(tài)學(xué)雜志,2012,31(6):1341-1346.

Zhang C X,Chen W F,Li W.Characteristics of cadmium tolerance and enrichment ofHemerocallisfulva[J].Chinese Journal of Ecology,2012,31(6):1341-1346.(in Chinese)

[9] 李合生.植物生理生化實驗原理和技術(shù) [M].北京:高等教育出版社,2000.

Li H S.Plant physiological and biochemical test principle and technology [M].Beijing:Advanced Education Press,2000.(in Chinese)

[10] 張銀龍,陸亞芳,王亞超.大氣污染梯度下樹木附生苔蘚植物生理生化指標的變化 [J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2006,30(5):5-9.

Zhang Y L,Lu Y F,Wang Y C.Physiological and biochemical changes in epiphytic bryophytes under different air pollution levels [J].Journal of Nanjing Forestry University:Natural Sciences Edition,2006,30(5):5-9.(in Chinese)

[11] 孔德政,裴康康,李永華,等.鉛、鎘和鋅脅迫對荷花生理生化的影響 [J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2010,44(4):402-407.

Kong D Z,Pei K K,Li Y H,et al.Effect of Cd, Zn and Pb stresses on physiology and biochemistry of lotus [J].Journal of Henan Agricultural University,2010,44(4):402-407.(in Chinese)

[12] 潘秋紅,施國新,徐勤松,等.Cu2+對菱葉片生理指標及超微結(jié)構(gòu)的毒理學(xué)效應(yīng)分析 [J].武漢植物學(xué)研究,2009,27(5):527-532.

Pan Q H,Shi G X,Xu Q S,et al.Phytotoxicity of Cu2+on physiolodical indices and ultrastructural responses in leaves ofTrapabispinosaRoxb [J].Journal of Wuhan Botancal Research,2009,27(5):527-532.(in Chinese)

[13] 柯文山,熊治延,謝明吉,等.不同來源的海州香蕾和野胡蘿卜的銅抗性及銅積累差異 [J].環(huán)境工程學(xué)報,2007,1(5):94-100.

Ke W S,Xiong Z Y,Xie M J,et al.Differences in Cu resistance and accumulation ofElsholtziahaichouensisSun andDaucuscarotaL populations from Cu mine sites and uncontaminated sites [J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2007,1(5):94-100.(in Chinese)

[14] 郭 平,劉 暢,張海博,等.向日葵幼苗對Pb、Cu富集能力與耐受性研究 [J].水土保持學(xué)報,2007,21(6):92-95.

Guo P,Liu C,Zhang H B,et al.Studies on enrichment and tolerance ability to Pb,Cu of sunflower seedlings [J].Journal of Soil and Water Conservation,2007,21(6):92-95.(in Chinese)

[15] 戴文嬌,寧 平,劉曉海,等.類蘆對鉛的耐性及富集能力探討 [J].環(huán)境工程學(xué)報,2008,2(7):1004-1008.

Dai W J,Ning P,Liu X H,et al.Tolerance and accumulation ofNeyraudiareynaudianafor Pb [J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2008,2(7):1004-1008.(in Chinese)

[16] 于方明,仇榮亮,周小勇,等.鎘對超富集植物園錐南芥氮素代謝的影響研究 [J].土壤學(xué)報,2008,45(3):498-502.

Yu F M,Qiu R L,Zhou X Y,et al.Effects of cadmium on activities of key nitroge metabolism enzymesin leaves ofArabispaniculataFranch [J].Acta Pedologica Sinica,2008,45(3):498-502.(in Chinese)

[17] 許大全,張玉忠,張榮銑.植物光合作用的光抑制 [J].植物生理學(xué)通訊,1992,28(4):237-243.

Xu D Q,Zhang Y Z,Zhang R X.Photoinhibition of photosynthesis in plants [J].Plant Physiology Communications,1992,28(4):237-243.(in Chinese)

[18] 江行玉,趙可夫.植物重金屬傷害及其抗性機理 [J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報,2001,7(1):92-99.

Jiang H Y,Zhao K F.Mechanism of heavy metal injury and resistance of plants [J].Chinese Journal of Applied & Environmental Biology,2001,7(1):92-99.(in Chinese)

[19] 李冠喜,吳小芹,葉建仁.楊樹根際土自毒物質(zhì)的積累、毒害及生物修復(fù) [J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2013,37(3):71-76.

Li G X,Wu X Q,Ye J R.Accumulation toxic properties and bioremediation of autotoxic substance in poplar rhizosphere soil [J].Journal of Nanjing Forestry University:Natural Sciences Edition,2013,37(3):71-76.(in Chinese)

[20] 李鋒民,熊治廷,胡洪營.海州香蕾對銅的蓄積及銅的毒性效應(yīng) [J].環(huán)境科學(xué),2003,24(3):30-34.

Li F M,Xiong Z T,Hu H Y.Copper toxicity and accumulation inElsholtziasplendens[J].Journal of Environmental Science,2003,24(3):30-34.(in Chinese)

[21] Susana M,Liliana B,Roberto A,et al.Unravelling cadmium toxicity and tolerance in plants:Insight into regulatory mechanisms [J].Environmental and Experimental Botany,2012,83:33-46.

[22] Huff A.Peroxidase-catalysed oxidation of chlorophyll by hydrogen peroxide [J].Phytochemisty,1982,21:261-265.

[23] Ren M,Brbel L,Sylvia H,et al.Arsenate toxicity:Effects on oxidative stress response molecules and enzymes in red clover plants [J].Plant Science,2002,163:961-969.

Effects of Cd stress on growth and physiological characteristics ofHemerocallishybridus‘StelladeOro’

GUAN Meng-xi, DONG Ran

(CollegeofHorticulture,JilinAgriculturalUniversity,Changchun,Jilin130118,China)

【Objective】 The study analyzed the heavy metal resistance ofHemerocallishybridus‘StelladeOro’ by investigating its growth and physiological characteristics under Cd stress to provide basis for phytoremediation of heavy metal contaminated soils.【Method】 PerennialH.hybridus‘StelladeOro’ divided seedlings were planted in pot to investigate the effect of Cd concentration (0.3,1,20,100 mg/kg) and times of stress (30,60,90,120 d) on plant height,dry mass,leaf,photosynthesis and anti-oxidase activity ofH.hybridus‘StelladeOro’ plants.【Result】 Cd concentrations of less than 1 mg/kg stimulated the growth ofH.hybridus‘StelladeOro’,while Cd concentrations of greater than 1 mg/kg decreased the height and biomass of plants.Chlorophyll a,chlorophyll b,total chlorophyll,and carotenoids decreased after the initial increase when mass fraction of Cd increased and the turning point was 1 mg/kg.Compared with the CK,POD activity gradually increased with the increase of Cd concentration,while SOD activity was increased slightly followed by decrease when Cd concentration increased.Photosynthetic rate (Pn),transpiration rate (Tr),and stomatal conductance (Gs) showed bimodal curves with peaks at 10:00 am and 16:00 pm,CO2concentration in the intercellular (Ci) at 10:00 am and 16:00 pm when the valley value.【Conclusion】 Cd (0.3-100 mg/kg) stress within threshold caused no death toH.hybridus‘StelladeOro’,so it was suitable for remediation of soils with less than 1 mg/kg Cd.

Hemerocallishybridus‘StelladeOro’；Cd stress；soil remediation

時間:2015-11-11 16:16

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.12.025

2014-03-02

吉林省科學(xué)技術(shù)廳項目“長白山特種經(jīng)濟植物保護及配套關(guān)鍵技術(shù)研究”(20100259)

關(guān)夢茜(1990-)，女，吉林長春人，碩士，主要從事園林植物資源與種質(zhì)創(chuàng)新研究。 E-mail:guanmengmeng1990@163.com

董 然(1966-)，女，吉林長春人，教授，博士，主要從事長白山野生植物的引種馴化研究。E-mail:Dongr999@163.com

S682.1+90.1

A

1671-9387(2015)12-0174-07

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20151111.1616.050.html