不同濃度鑭對(duì)茶樹根系抗氧化酶活性及根細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響

薛志慧　周喆　商虎　何香艷　黃伙水　孫威江

摘要：【目的】探究不同濃度鑭（La）對(duì)鐵觀音和水仙茶樹根系抗氧化酶活性和根細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響，為選育鑭低吸收茶樹品種提供數(shù)據(jù)參考?！痉椒ā恳圆铇淦贩N水仙和鐵觀音為試材，測(cè)定分析不同濃度La³⁺溶液（0.08、0.40和1.20 mmol/L）處理下根系的抗氧化酶活性和根細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的變化以及鑭在茶樹根組織部位的定位分布。【結(jié)果】La³⁺濃度為1.20 mmol/L時(shí)，鐵觀音根系的超氧化物歧化酶（SOD）活性比水仙高73.9%，過氧化物酶（POD）活性及過氧化氫酶（CAT）活性與水仙根系相比無顯著差異（P>0.05）。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，高濃度La³⁺處理下根系細(xì)胞排列疏松，無規(guī)則，蠟質(zhì)增多;品種間相比，水仙較鐵觀音根細(xì)胞蠟質(zhì)覆蓋量多，受害程度較重。透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，高濃度La³⁺處理下2個(gè)茶樹品種根系細(xì)胞排列散亂，細(xì)胞壁膨大，細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜上分布較多黑色沉積物，進(jìn)一步結(jié)合能譜分析，發(fā)現(xiàn)黑色沉積物中含有鑭元素，且主要分布于鐵觀音根細(xì)胞中的原生質(zhì)體，而在水仙根細(xì)胞的細(xì)胞壁及原生質(zhì)體中均有積累?！窘Y(jié)論】鑭處理后鐵觀音根系較水仙抗氧化酶活性增高，根細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)受害較輕，綜合表現(xiàn)受鑭影響較小，可作為選育鑭低吸收茶樹品種材料加以深入研究和開發(fā)。

關(guān)鍵詞： 稀土;鑭;茶;抗氧化酶活性;根;超微結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)： S571.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2022）02-0324-10

Effects of different concentrations of lanthanum on antioxidant enzyme activity and cell ultrastructure in the root of teaplant（Camellia sinensis）

XUE Zhi-hui ZHOU Zhe SHANG Hu HE Xiang-yan HUANG Huo-shui SUN Wei-jiang

（1Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou? 350002， China; 2Tea Industry Technology Development Base of Fujian Province， Fuzhou? 350002， China; 3Tea Industry Engineering Technology Research Center of Fujian Province， Fuzhou? 350002， China; 4Quanzhou Customs comprehensive technical Service Center， Quanzhou，

Fujian? 362000， China）

Abstract： 【Objective】To explore the effects of different concentrations of lanthanum on the antioxidant enzyme activity and the ultrastructure of root cells of Tieguanyin and Shuixian， soasto provide data reference for breeding tea varie-ties with low lanthanum absorption. 【Method】Taking Shuixian and Tieguanyin tea as material to examine the antioxidant enzyme activity and root cell ultrastructure and the localization and distribution of lanthanum in response to treatment with 0.08， 0.40， or 1.20 mmol/L La³⁺. 【Result】When the lanthanum concentration is 1.20 mmol/L， the superoxide dismutase（SOD） activity of Tieguanyin roots is 73.9% higher than that of Shuixian tea， and the peroxidase（POD） activity and catalase（CAT） activity are significantly lower than that of Shuixian tea roots. Scanning electron microscopy observation results showed thatunder the treatment of high concentration， the cells were arranged loosely， irregularly， and have morewax. Compared with different varieties， Shuixian tea had more waxy coverage， more severe damage， and weaker tolerancethan Tieguanyin root cells did. Transmission electron microscopy observation results showed that the root cells of the two tea plant varieties under high concentration of lanthanum scattered irregularly， the cell walls were enlarged， and more black sediments could be found on the cell walls. According to energy spectrum analysis， lanthanum was found in the black sediment， which was mainly distributed in the protoplast of Tieguanyin root cells， and accumulated in the cell walls and protoplast of Shuixian tea root cells. 【Conclusion】After lanthanum treatment， the antioxidant enzyme activity of Tieguanyin root was higher than that of Shuxian tea， and the Tieguanyin tea root cell ultrastructure was damaged less， and Tieguanyin tea was less affected by lanthanum. Thus， Tieguanyin teacan be used as a material for breeding lanthanum low absorption tea varieties for in-depth research and development.

Key words： rare earth; lanthanum; tea; antioxidant enzyme activity; root; ultrastructure

Foundation items：National Key Research and Development Plan Project（2019YFD1001601）; Natural Science Foundation of Fujian Province（General） Project（2020J01587）; Youth Fund Project of Anxi Tea College（ACKY2016005）;Science and Technology Project of Quanzhou City（2020N008s）

0 引言

【研究意義】鑭（La）是一種稀土元素（REEs），位于化學(xué)元素周期表中第Ⅲ副族，常被添加在肥料中用于茶葉生產(chǎn)，但大量使用引起茶園土壤及茶樹新梢過度積累，并影響茶樹生長(zhǎng)，造成茶葉品質(zhì)下降。根系是植物吸收、運(yùn)輸土壤中水分、養(yǎng)分及感知環(huán)境信號(hào)等功能的重要器官（Kozhevnikova et al.，2007），也是植物積累稀土元素的主要部位。不同茶樹品種積累REEs含量的差異性可能與品種間根系生理結(jié)構(gòu)相關(guān)（Zhao et al.，2019;González-Orenga et al.，2020）。因此，研究茶樹品種間根系的生理差異，對(duì)解決茶樹稀土含量過高，選育稀土低積累茶樹品種具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】作物積累重金屬的能力與其品種有很大的關(guān)系，如不同烤煙品種對(duì)鎘（Cd）、砷（As）、鉛（Pb）、鉻（Cr）的吸收能力存在差異（石保峰等，2019）;同一品種蔬菜體內(nèi)積累的硝酸鹽也會(huì)因基因型的差異而存在較大差別（都韶婷等，2008）。茶樹對(duì)重金屬及稀土元素的吸收富集能力因不同品種而有所差異，如不同品種茶樹對(duì)Pb及鋁（Al）的吸附能力存在差異（徐劼等，2011;于翠平，2014）;王瓊瓊等（2017）研究表明不同茶樹種質(zhì)間稀土元素含量差異顯著，并篩選出稀土高積累、中積累及低積累茶樹種質(zhì);薛志慧等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，稀土高積累茶樹品種水仙及低積累茶樹品種鐵觀音葉片在鑭處理下表現(xiàn)出亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)差異。可見，茶樹稀土積累存在品種間差異。我國(guó)稀土資源十分豐富，稀土在農(nóng)用上的應(yīng)用研究較為廣泛，適宜濃度的稀土除能影響植物產(chǎn)量及品質(zhì)外，還能改變植物體內(nèi)抗氧化酶活性（卯新蕊等，2020;周上鈴等，2021）。低濃度鑭（<10.0 mg/L）可促進(jìn)美洲商陸毛狀根的SOD活性，POD活性隨著鑭濃度的升高而降低（郭亞鵬和施和平，2017），此外，鑭處理能增加鵝毛竹（謝寅峰等，2009）、刺槐（李慶華，2014）和陸地棉（張曉旭，2016）葉片及煙草根系（王宇辰等，2018）抗氧化酶活性，一定濃度硝酸鑭和硝酸鈰能增強(qiáng)鐵皮石斛苗SOD和CAT活性（張桂芳等，2016）。【本研究切入點(diǎn)】前人有關(guān)茶樹稀土研究多集中在稀土積累的品種特性、季節(jié)特性及茶樹不同部位的差異，團(tuán)隊(duì)前期已圍繞茶樹品種鐵觀音和水仙開展了稀土處理后葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)的差異性，但對(duì)這2個(gè)品種根系方面的研究還較缺乏，尤其是茶樹主要富集的輕稀土元素La影響茶樹根系生理指標(biāo)的研究還未見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以茶樹品種水仙和鐵觀音一年生扦插苗為試材，通過室內(nèi)水培，研究鑭處理下對(duì)2種茶樹品種根系抗氧化酶活性及根組織細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的變化，分析茶樹品種間根系的生理差異，為篩選鑭低積累品種提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1. 1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018年4月在福建農(nóng)林大學(xué)安溪茶學(xué)院人工氣候?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)材料選用茶樹品種水仙[Camellia sinensis（L.） O. Kuntze cv. Shuixian]及鐵觀音[Camellia sinensis（L.） O. Kuntze cv. Tieguan-yin]一年生扦插苗。試劑選用分析純的LaCl3·7H2O。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 茶苗培養(yǎng) 首先使用自來水及去離子水將生長(zhǎng)健壯、長(zhǎng)勢(shì)一致的2個(gè)茶樹品種扦插苗清洗干凈，然后放入盛有自來水的培養(yǎng)箱，置于人工氣候培養(yǎng)室進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)箱容積35 L，每箱放置48株茶苗，用泡沫板隔離，海綿固定，根部避光，培養(yǎng)1周后依次放入1/2營(yíng)養(yǎng)液、全營(yíng)養(yǎng)液中培養(yǎng)2～3周，營(yíng)養(yǎng)液（pH 5.0～5.5）配方參考團(tuán)隊(duì)前期研究方法（薛志慧等，2020）。人工氣候室溫度設(shè)置為白天28 ℃、晚上20 ℃，空氣濕度保持在75%～80%。

1. 2. 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) La³⁺溶液配制所用試劑選取分析級(jí)的LaCl₃·6H₂O。試驗(yàn)設(shè)置0.08、0.40和1.20 mmol/L 3個(gè)La³⁺濃度處理溶液，以不加La³⁺（0 mmol/L La³⁺）作為對(duì)照組。當(dāng)茶苗根部生長(zhǎng)出大量嶄新的白根時(shí)，添加進(jìn)相應(yīng)La³⁺溶液，每個(gè)濃度處理重復(fù)3次，試驗(yàn)培養(yǎng)時(shí)間為30 d，然后進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

1. 2. 3 茶樹體內(nèi)防御酶的測(cè)定 處理結(jié)束后，取新長(zhǎng)出的幼嫩白色新根用超純水洗凈并擦干，用錫箔紙包好放入液氮速凍，再放入超低溫冰箱保存。取0.2 g茶樹新根，放入研缽，液氮速凍，研磨成粉末。按重量（g）：體積（mL）=1∶4的比例加入0.8 mL磷酸鹽緩沖液（0.1 mol/L，pH 7.0～7.4）混勻，置于2 mL離心管，4 ℃低溫、3500 r/min離心10 min，取上清液，茶苗超氧化物歧化酶（SOD）活性測(cè)定參照SOD試劑盒（A001-1）操作說明進(jìn)行測(cè)定，茶苗過氧化物酶（POD）活性測(cè)定參照POD試劑盒（A084-3）操作說明進(jìn)行測(cè)定，茶苗過氧化氫酶（CAT）活性測(cè)定參照CAT試劑盒（A007-2）進(jìn)行測(cè)定，蛋白濃度參照蛋白定量試劑盒（A145-2）操作說明進(jìn)行測(cè)定。

1. 2. 4 La³⁺含量測(cè)定 茶苗在不同濃度La³⁺溶液中培養(yǎng)30 d后，分別取幼嫩白色新根，用超純水洗凈、晾干，置于120 ℃烘箱4～6 min，再低溫烘至足干，磨碎并置于自封袋中，保存待檢。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法，根據(jù)GB 5009.94—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 植物性食品中稀土元素的測(cè)定》檢測(cè)樣品中La³⁺含量。

1. 2. 5 掃描電鏡觀察 用雙面刀片對(duì)不同濃度鑭處理后的鐵觀音和水仙茶苗新根進(jìn)行切割，操作時(shí)動(dòng)作要輕，避免撕扯;選取2 mL離心管裝入2.5%戊二醛作為固定液，將切割后的樣品立即放入固定液中，樣品不易過多，避免擠壓，通過離心固定樣品，再放入冰箱靜置，時(shí)間24 h，溫度4 ℃;之后用濃度為0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液漂洗3次，每次20 min左右。漂洗后在冰盒上進(jìn)行脫水，分別采用30%及50%乙醇各脫水5 min，70%及80%乙醇各脫水10 min，95%乙醇脫水15 min，100%乙醇脫水2次，每次15 min，然后進(jìn)行臨界點(diǎn)干燥，再放入真空噴鍍儀噴金。最后用掃描電鏡（JSM-6390LV）對(duì)樣品進(jìn)行觀察，并拍照記錄。

1. 2. 6 透射電鏡—能譜（TEM-EDS）分析 按照掃描電鏡試驗(yàn)方法制備脫水后的根系樣品，并放入純丙酮溶液靜置20 min，緊接著放入丙酮與包埋劑混合液（體積比1∶1）浸泡1 h，繼續(xù)將根系樣品用體積比3∶1的相同混合液靜置3 h，最后放于純包埋劑中12 h，并用70 ℃水浴鍋進(jìn)行加熱，時(shí)間8 h，獲得處理好的根系樣品。用LKB-5型切片機(jī)將處理好的樣品切成厚度約為70～90 nm的薄片，然后放入醋酸雙氧鈾溶液和檸檬酸鉛溶液中分別染色15 min，期間及染色完成都要漂洗，最后在JEM-2100型透射電鏡下觀察亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，通過連接能譜儀對(duì)鑭在超微結(jié)構(gòu)中的分布進(jìn)行檢測(cè)。

1. 3 統(tǒng)計(jì)分析

采用GraphPad Prism 7.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并制圖，利用SPSS 16.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 La³⁺處理對(duì)茶樹品種鐵觀音和水仙根系抗氧化酶活性的影響

由圖1可知，鐵觀音和水仙的根系抗氧化酶活性均表現(xiàn)出不同變化趨勢(shì)。其中，隨著La³⁺處理濃度增加，鐵觀音根系SOD活性先升高，0.08 mmol/L濃度后逐漸下降，而水仙則下降后再升高，當(dāng)La³⁺濃度為1.20 mmol/L時(shí)，鐵觀音根系SOD活性比水仙高73.9%。從圖1-B可看出，隨La³⁺處理濃度增加，鐵觀音根系POD活性表現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)，而水仙根系 POD活性表現(xiàn)為先升高后下降;0.08 mmol/L濃度處理下，鐵觀音根系POD活性下降，水仙根系POD活性上升，水仙根系POD活性比鐵觀音高76.2%;0.40 mmol/L濃度時(shí)鐵觀音和水仙根系POD活性分別較0.08 mmol/L時(shí)下降63.9%和24.1%;品種間比較，在0.40 mmol/L濃度下鐵觀音根系POD活性顯著低于水仙根系（P<0.05，下同），1.20 mmol/L濃度下無顯著差異（P>0.05，下同）。從圖1-C可看出，隨La³⁺處理濃度增加，鐵觀音根系CAT活性先上升后下降，而水仙根系CAT活性表現(xiàn)為波狀變化;品種間比較發(fā)現(xiàn)，0.08 mmol/L濃度處理下，鐵觀音根系CAT活性顯著高于水仙，而在0.40和1.20 mmol/L濃度下，鐵觀音根系CAT活性與水仙相比無顯著差異。

2. 2 鐵觀音和水仙茶樹品種根系La³⁺含量差異分析

外界溶液中的La³⁺經(jīng)茶樹根系被吸收進(jìn)入茶樹體內(nèi)，并在根組織細(xì)胞處積累。經(jīng)過30 d不同La³⁺溶液處理后，鐵觀音和水仙根系中La³⁺含量分布情況如圖2所示，隨著La³⁺濃度的增加，鐵觀音和水仙根系La³⁺吸收量均表現(xiàn)出先升高后降低的規(guī)律。在不同濃度La³⁺處理下，2個(gè)品種茶樹根系La³⁺含量存在差異，鐵觀音根系在0.08和1.20 mmol/L濃度處理下La³⁺吸收量均低于水仙，但在0.40 mmol/L濃度處理下，La³⁺吸收量卻比水仙略高;在1.20 mmol/L時(shí)，水仙根系La³⁺積累量是鐵觀音的4.61倍，2個(gè)品種La³⁺吸收量達(dá)顯著差異。

2. 3 La³⁺處理下茶樹根系掃描電鏡觀察

由圖3可知，在未經(jīng)La³⁺處理的對(duì)照樣品中，鐵觀音根系細(xì)胞外部呈長(zhǎng)梭狀，排列緊密，細(xì)胞飽滿棱角分明，完整無破裂（圖3-A，圖3-E）;水仙根系外部細(xì)胞呈近長(zhǎng)半橢圓狀，排列緊密，表皮細(xì)胞稍附蠟質(zhì)，細(xì)胞飽滿褶皺明顯清晰，外形完整無破損（圖3-I，圖3-M）。0.08 mmol/L濃度處理下，稀土低積累品種鐵觀音，根系細(xì)胞形狀變化不明顯，根部側(cè)面有突起狀蠟質(zhì)，與對(duì)照相比無太大差別（圖3-B，圖3-F）;當(dāng)濃度為0.40 mmol/L，蠟質(zhì)突起物數(shù)量增多，細(xì)胞長(zhǎng)度較對(duì)照增加，細(xì)胞變得細(xì)長(zhǎng)，細(xì)胞排列疏松，但仍然完整飽滿無破裂（圖3-C，圖3-G）;當(dāng)濃度達(dá)1.20 mmol/L時(shí)，鐵觀音根細(xì)胞外部皺脊模糊，且稍有干燥破裂，附著蠟質(zhì)進(jìn)一步增多，高濃度下根系細(xì)胞受損（圖3-D，圖3-H）。對(duì)于稀土高積累品種水仙，0.08 mmol/L濃度處理下，根系細(xì)胞呈近長(zhǎng)半橢圓狀，依然排列整齊，無擠壓情況（圖3-J），根系縱剖面可看到細(xì)胞完整，排列整齊，變化程度不大（圖3-N）;0.40 mmol/L濃度處理下，根系細(xì)胞細(xì)胞呈近長(zhǎng)橢圓狀，出現(xiàn)絲狀物，排列疏松無規(guī)則，附著蠟質(zhì)增多，皺脊不明顯（圖3-K，圖3-O）;La³⁺濃度為1.20 mmol/L時(shí)，根系細(xì)胞形狀無規(guī)則，排列疏松，且周圍蠟質(zhì)急劇增加，細(xì)胞有破裂（圖3-L，圖3-P）。可見，La³⁺處理下，水仙較鐵觀音受害較明顯，耐受性較弱。

2. 4 La³⁺處理下茶樹根組織細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)觀察

由圖4可知，空白對(duì)照組，2個(gè)品種鐵觀音（圖4-A、圖4-B和圖4-C）和水仙（圖4-D、圖4-E和圖4-F）根細(xì)胞排列整齊，細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞壁光滑、連續(xù)、清晰，細(xì)胞質(zhì)及液泡、線粒體、細(xì)胞核等細(xì)胞器充滿整個(gè)細(xì)胞，細(xì)胞核質(zhì)界限分明。

在不同濃度La³⁺處理下，2個(gè)茶樹品種根細(xì)胞均出現(xiàn)受損。低濃度處理時(shí)，鐵觀音根細(xì)胞排列依然緊湊大小均一，細(xì)胞膜緊緊貼在細(xì)胞壁上，細(xì)胞壁增厚，可見少量線粒體，呈近圓狀或長(zhǎng)梭狀，內(nèi)峭清晰完整（圖5-A、圖5-B和圖5-C）;水仙根細(xì)胞出現(xiàn)一定程度的膨大，細(xì)胞壁稍有萎縮，細(xì)胞膜開始發(fā)生脫落褶皺明顯，與細(xì)胞壁有一定界限細(xì)胞核膨大，核仁界限模糊（圖5-D、圖5-E和圖5-F）。但該濃度下，2個(gè)茶樹品種根細(xì)胞仍保持較好的組織結(jié)構(gòu)，細(xì)胞膜和細(xì)胞壁具有較好的完整性。

當(dāng)濃度提高至0.40 mmol/L，La³⁺對(duì)2個(gè)茶樹品種根尖組織亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的毒害作用。水仙根細(xì)胞發(fā)生不規(guī)則形變，細(xì)胞壁萎縮變薄且彎曲向外凸起，細(xì)胞質(zhì)含量稀少，出現(xiàn)空泡化，細(xì)胞壁變薄細(xì)胞器降解消失，La³⁺透過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞影響細(xì)胞的正常生命活動(dòng)（圖6-D、圖6-E和圖6-F）;鐵觀音根系細(xì)胞排列也較為松散，大部分細(xì)胞發(fā)生形變，細(xì)胞破裂且細(xì)胞質(zhì)散落，少數(shù)細(xì)胞壁發(fā)生斷裂，空泡增多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不完整或消失，可見降解未完成的細(xì)胞質(zhì)緊貼在細(xì)胞壁周圍，線粒體內(nèi)腔被破壞出現(xiàn)空洞（圖6-A、圖6-B和圖6-C）。

當(dāng)濃度提高至1.20 mmol/L，水仙根細(xì)胞發(fā)生明顯的萎縮，大部分細(xì)胞器降解消失，染色質(zhì)降解使細(xì)胞核呈幾乎透明狀，細(xì)胞壁內(nèi)外側(cè)有大量黑色物質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞器明顯減少，且空泡化趨勢(shì)加重，細(xì)胞質(zhì)濃縮而質(zhì)壁分離，線粒體腫脹，質(zhì)膜粗糙（圖7-D、圖7-E和圖7-F）;而鐵觀音整體毒害表現(xiàn)輕于水仙，高濃度下仍然保持著比較好的組織結(jié)構(gòu)（圖7-A、圖7-B和圖7-C）。

2. 5 La³⁺在茶樹根組織的定位分布

透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，在鐵觀音及水仙根細(xì)胞的細(xì)胞間隙及細(xì)胞壁中有大量黑色物質(zhì)的沉積，通過TEM-EDS分析表明，在1.20 mmol/L濃度處理下鐵觀音和水仙根細(xì)胞內(nèi)均發(fā)現(xiàn)大量La³⁺，在鐵觀音中La³⁺主要分布在原生質(zhì)體（圖8-C、圖8-D和圖8-E），而水仙根細(xì)胞的細(xì)胞壁和原生質(zhì)體中均可見到La³⁺（圖9-C、圖9-D、圖9-E和圖9-F），說明高濃度下，La³⁺可通過根細(xì)胞壁進(jìn)入原生質(zhì)體，2個(gè)茶樹品種間根細(xì)胞La³⁺積累部位不同，表明可能存在某種機(jī)制導(dǎo)致不同茶樹品種在La³⁺積累上表現(xiàn)出一定差異。此外，能譜分析結(jié)果中發(fā)現(xiàn)黑色沉積物除La³⁺外，還有Pb、鋨（Os）和鈾（U）等元素。

3 討論

SOD、CAT和POD等共同構(gòu)成植物體內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)，是逆境條件下植物防御體系的關(guān)鍵酶（王宇辰等，2018;張權(quán)等，2018;楊宏偉等，2019）。張海娜等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的稀土能提高植物抗氧化酶活性，降低細(xì)胞質(zhì)膜相對(duì)透性。本研究結(jié)果顯示，低濃度La³⁺處理下，茶樹會(huì)啟動(dòng)自身保護(hù)系統(tǒng)，通過增強(qiáng)根系中SOD、POD和CAT活性清除根系中自由基，從而減輕根系受到氧化損傷;隨著La³⁺濃度升高，2個(gè)茶樹品種的SOD、POD及CAT活性出現(xiàn)不同程度下降，說明可能超過了根系耐受閾值范圍。本研究中比較發(fā)現(xiàn)，鐵觀音和水仙在0.08 mmol/L濃度處理下，SOD活性差別不大，但是1.20 mmol/L濃度處理下，鐵觀音茶樹品種SOD活性顯著高于水仙，受到的傷害較水仙茶樹品種輕，而2個(gè)品種的POD活性接近，說明鐵觀音具有較強(qiáng)的耐性。低濃度La³⁺對(duì)植物抗逆境脅迫具有一定的保護(hù)作用，而過量的La³⁺通過根系吸收進(jìn)入植物體后會(huì)首先使生物膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，然后損傷線粒體及細(xì)胞核等重要器官，進(jìn)一步積累導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物大量流失，細(xì)胞質(zhì)膜受到損傷（Wen et al.，2012;Xin et al.，2013），造成根細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)缺乏，甚至導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。

逆境會(huì)影響植物組織器官細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞膜及細(xì)胞器等受到損傷。本研究中，La³⁺對(duì)2個(gè)品種茶樹根系細(xì)胞的毒害癥狀主要表現(xiàn)在根系細(xì)胞形狀無規(guī)則，排列疏松，細(xì)胞周圍蠟質(zhì)增多，細(xì)胞破裂;細(xì)胞壁增厚、細(xì)胞空泡化、質(zhì)壁分離、質(zhì)膜和根表皮破壞，說明茶樹經(jīng)過La³⁺處理，其根細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)受到不同程度影響。但La³⁺對(duì)鐵觀音根系細(xì)胞的毒害相比水仙較輕，鐵觀音可能通過外排和內(nèi)部耐受機(jī)制把La³⁺對(duì)自身的毒害降到最低。

能譜分析結(jié)果表明，在透射電鏡觀察到的茶樹根組織細(xì)胞壁、原生質(zhì)體和細(xì)胞間隙的黑色沉積物中存在La³⁺。Gao等（2003）發(fā)現(xiàn)Eu³⁺和La³⁺可被植物細(xì)胞吸收并與細(xì)胞膜結(jié)合，即質(zhì)膜、液泡、葉綠體、線粒體和核膜;在沉積細(xì)胞壁及細(xì)胞內(nèi)的La³⁺會(huì)進(jìn)一步破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，推測(cè)可能是由于La³⁺與膜蛋白會(huì)進(jìn)行結(jié)合并使膜變性，改變細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，并導(dǎo)致其功能喪失（Mosbah and Sahmoune，2013）。徐劼等（2011）也利用TEM-EDS分析發(fā)現(xiàn)，Pb以不同形式存在于龍井和迎霜2個(gè)茶樹品種根細(xì)胞組織中，其中，龍井茶樹品種根細(xì)胞中主要是針形結(jié)晶體，而迎霜品種根細(xì)胞中主要是粒形，并認(rèn)為Pb沉積物形態(tài)差異可能與其化學(xué)組成存在很大相關(guān)性，也正是由于這種化學(xué)組成差異，使2個(gè)茶樹品種耐Pb的能力有顯著差異。李品武等（2013）也通過TEM-EDS分析發(fā)現(xiàn)茶樹根細(xì)胞壁較質(zhì)膜上分布更多的鉛。同樣，La³⁺在2個(gè)茶樹品種根系細(xì)胞中的存在形態(tài)是否有差異，值得進(jìn)一步深入研究。

此外，能譜分析結(jié)果還發(fā)現(xiàn)黑色沉積物除La³⁺外，還有Pb、Os和U等元素，可能是樣品在制備過程中由于包埋劑及染色劑等造成。同樣，在茶對(duì)鉛吸收累積相關(guān)研究中也發(fā)現(xiàn)黑色物質(zhì)除了鉛外，含有Os和U等元素，這與樣品切片噴碳及固定過程中使用固定劑有關(guān)。

4 結(jié)論

供試的2個(gè)茶樹品種中，鑭處理后鐵觀音根系較水仙抗氧化酶活性增高，根細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)受害較輕，綜合表現(xiàn)受鑭影響較小，具有較好的研究應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

都韶婷，李玲玲，章永松，林咸永. 2008. 不同基因型小白菜硝酸鹽積累差異及篩選研究[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，14（5）：969-975. [Du S T，Li L L，Zhang Y S，Lin X Y. 2008. Nitrate accumulation discrepancies and variety selection in different Chinese cabbage（Brassica chinensis L.） genotypes[J]. Journal of Plant Nutrition and Fertili-zers，14（5）：969-975] doi：10.3321/j.issn：1008-505X.2008. 05.024.

郭亞鵬，施和平. 2017. 鑭對(duì)美洲商陸毛狀根生長(zhǎng)、皂苷產(chǎn)生及抗氧化酶活性的影響[J]. 中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，35（5）：614-619. [Guo Y P，Shi H P. 2017. Effects of lanthanum on growth and esculentoside production in Phytolacca ameri-cana L. hairy roots[J]. Journal of the Chinese Society of Rare Earths，35（5）：614-619.] doi：10.11785/S1000-4343.20170508.

李品武，范仕勝，杜曉. 2013. 水培茶樹累積鉛在細(xì)胞內(nèi)分布的TEM-EDS超微定位表征[J]. 茶葉科學(xué)，33（6）：590-597. [Li P W，F(xiàn)an S S，Du X. 2013. Characterization of Pb after accumulated and localized in ultra-structure cells of hydroponic tea plant[J]. Journal of Tea Science，33（6）：590-597.] doi：10.3969/j.issn.1000-369X.2013.06.020.

李慶華. 2014. 稀土元素鑭對(duì)刺槐幼苗抗旱性的影響[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，（12）：62-65. [Li Q H. 2014. Effects of rare earth element lanthanum on drought tolerance of Robinia pseudoacacia L. seedlings[J]. Journal of Central South University of Forestry & Technology，（12）：62-65.] doi：10.3969/j.issn.1673-923X.2014.12.012.

卯新蕊，李昊聰，申志慧，陳小龍，王亞，余向陽. 2020. 桃果實(shí)礦質(zhì)元素與糖酸指標(biāo)的相關(guān)性分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，36（1）：164-171. [Mao X R，Li H C，Shen Z H，Chen X L，Wang Y，Yu X Y. 2020. Correlation analysis of mineral elements and sugar and acid contents in peach fruit[J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences，36（1）：164-171.] doi：10.3969/j.issn.1000-4440.2020.01.023.

石保峰，張得平，梁瓊月，賈海江，吳健，廖宏濤，師奕琳，首安發(fā)，肖光雄，沈方科. 2019. 不同烤煙品種煙葉重金屬及硒元素含量的差異性[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，47（6）：30-32. [Shi B F，Zhang D P，Liang Q Y，Jia H J，Wu J，Liao H T，Shi Y L，Shou A F，Xiao G X，Shen F K. 2019. Differen-ces in heavy metal and selenium content in tobacco leaves of different flue-cured tobacco[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences，47（6）：30-32] doi：10.3969/j.issn. 0517-6611.2019.06.010.

王瓊瓊，薛志慧，林偉東，陳志丹，孫威江. 2017. 不同茶樹種質(zhì)間稀土元素積累差異研究[J]. 園藝學(xué)報(bào)，44（6）：1198-1206. [Wang Q Q，Xue Z H，Lin W D，Chen Z D，Sun W J. 2017. Study of accumulation and distribution of the rare earth elements in different tea cultivars[J]. Acta Horticulturae Sinica，44（6）：1198-1206] doi：10.16420/j.issn. 0513-353x.2015-0935.

王宇辰，陳孟起，李耀光，柳征，肖先儀，張曉娟，喻保華，景延秋，李春光. 2018. 鑭處理對(duì)干旱脅迫下煙草根系形態(tài)與生理特征的影響[J]. 中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，36（3）：319-327. [Wang Y C，Chen M Q，Li Y G，Liu Z，Xiao X Y，Zhang X J，Yu B H，Jing Y Q，Li C G. 2018. Effects of lanthanum on morphological and physiological characteristics of tobacco root under drought stress[J]. Journal of the Chinese Society of Rare Earths，36（3）：319-327.] doi：10.11785/S1000-4343.20180310.

謝寅峰，姚曉華，林候，王林，張春霞. 2009. 鑭稀土對(duì)鵝毛竹離體葉片衰老的影響[J]. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，37（10）：23-25. [Xie Y F，Yao X H，Lin H，Wang L，Zhang C X. 2009. Effects of rare earth element lanthanum on senescence of Shibataea chinensis isolated leaves[J]. Journal of Northeast Forestry University，37（10）：23-25.] doi：10. 3969/j.issn.1000-5382.2009.10.008.

徐劼，于明革，陳英旭，傅曉萍，段德超. 2011. 鉛在茶樹體內(nèi)的分布及化學(xué)形態(tài)特征[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，22（4）：891-896. [Xu J，Yu M G，Chen Y X，F(xiàn)u X P，Duan D C. 2011. Characteristic of distribution and chemical forms of Pb in tea plant varieties[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，22（4）：891-896.] doi：10.13287/j.1001-9332.2011. 0088.

薛志慧，王炫臻，趙靜怡，柯子星，孫威江. 2020. 兩種基因型茶樹新梢形態(tài)及葉片超微結(jié)構(gòu)差異對(duì)其吸收累積稀土鑭的影響[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，26（4）：886-893. [Xue Z H，Wang X Z，Zhao J Y，Ke Z X，Sun W J. 2020. Shoot morphology and leaf ultrastructure of two tea genotypes and their effects on rare earth lanthanum adsorption[J]. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology，26（4）：886-893.] doi：10.19675/j.cnki. 1006-687x.2019.09024.

楊宏偉，柴強(qiáng)，李朝周，張俊蓮. 2019. 稀土微肥氯化鐠調(diào)控馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育及抗旱的生理機(jī)制[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，37（2）：123-129. [Yang H W，Chai Q，Li C Z，Zhang J L. 2019. Physiological mechanisms of potato growth and drought resistance regulated by rare-earth fertilizer PrCl3[J]. Agricultural Research in the Arid Areas，37（2）：123-129.] doi：10.7606/j.issn.1000-7601.2019.02.18.

于翠平. 2014. 茶樹耐鋁的基因型差異及機(jī)理研究[D]. 杭州：浙江大學(xué). [Yu C P. 2014. Genotypic difference of tea plant resisting aluminum toxicity and its mechanism[D]. Hangzhou：Zhejiang University.]

張桂芳，閆小巧，王艷，李一凡，林穎，賴小平. 2016. 稀土元素鑭、鈰對(duì)鐵皮石斛組培苗生長(zhǎng)影響的研究[J]. 廣東藥學(xué)院學(xué)報(bào)，32（5）：559-564. [Zhang G F，Yan X Q，Wang Y，Li Y F，Lin Y，Lai X P. 2016. Effects of rare-earth elements La，Ce on test-tube seedling growth of Dendrobium officinale Kimura et Migo[J]. Journal of Guangdong Pharmaceutical University，32（5）：559-564.] doi：10.16809/j.cnki.1006-8783.2016062902.

張海娜，魯向暉，金志農(nóng)，李陽，王瑞峰，李宗勛，劉利昆. 2019. 高溫條件下稀土尾砂干旱對(duì)4種植物生理特性的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，39（7）：2426-2434. [Zhang H N，Lu X H，Jin Z N，Li Y，Wang R F，Li Z X，Liu L K. 2019. Effects of drought on physiological characteristics of seedlings of four species grown on rare earth mill tailings at high temperatures[J]. Acta Ecologica Sinica，39（7）：2426-2434.] doi：10.5846/stxb201804180882.

張權(quán)，張曉陽，楊景全，張東東，楊勝男，張懷禹. 2018. 稀土肥料對(duì)烤煙生長(zhǎng)過程中根系發(fā)育的影響[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，46（3）：407-411. [Zhang Q，Zhang X Y，Yang J Q，Zhang D D，Yang S N，Zhang H Y. 2018. Effects of rare earth fertilizer on root development during flue cured tobacco growth[J]. Journal of Shanxi Agricultural Sciences，46（3）：407-411.] doi：10.3969/j.issn.1002-2481.2018.03. 23.

張曉旭. 2016. 稀土元素鑭對(duì)陸地棉幼苗抗旱性的影響及cDNA-AFLP分析[D]. 南昌：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué). [Zhang X X. 2016. Effect of the rare earth element lanthanum on drought resistance and cDNA-AFLP analysis of upland cotton seedling under drought stress[D]. Nanchang：Anhui Agricultural University.]

周上鈴，王君秀，沈鑫健，朱禮乾，彭良志，凌麗俐，錢春，淳長(zhǎng)品. 2021. 紐荷爾臍橙果園稀土元素與果實(shí)品質(zhì)的相關(guān)性研究[J]. 西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），43（3）：67-73. [Zhou S L，Wang J X，Shen X J，Zhu L Q，Peng L Z，Ling L L，Qian C，Chun C P. 2021. The distribution of rare earth elements in newhall navel orange（Citrus sinensis Osbeck） orchards in Southern Jiangxi Province and their correlation with fruit quality[J]. Journal of Southwest University（Natural Science），43（3）：67-73.] doi：10.13718/j.cnki.xdzk.2021.03.010.

Gao Y S，Zeng F L，Yi A，Ping S，Jing L H. 2003. Research of the entry of rare earth elements Eu3+ and La3+ into plant cell[J]. Biological Trace Element Research，91（3）：253-265. doi：10.1385/BTER：91：3：253.

González-Orenga S，Linares J V，Hassan M A，F(xiàn)ita A，Collado F，Lisón P，Vicente O，Boscaiu M. 2020. Physiological and morphological characterisation of Limonium species in their natural habitats：Insights into their abiotic stress responses[J]. Plant and Soil，449（11）：267-284. doi：10. 1007/s11104-020-04486-4.

Kozhevnikova A D，Seregin I V，Bystrova E I，Ivanov V B. 2007. Effects of heavy metals and strontium on division of root cap cells and meristem structural organization[J]. Russian Journal of Plant Physiology，54（2）：257-266. doi：10.1134/S1021443707020148.

Mosbah R，Sahmoune M N. 2013. Biosorption of heavy metals by Streptomyces species-an overview[J]. Central European Journal of Chemistry，11（9）：1412-1422. doi：10.2478/s11532-013-0268-6.

Wen X J，Duan C Q，Zhang D C. 2012. Effect of simulated acid rain and rare earth contamination on soil enzyme activities in rare earth ming area，South Jiangxi，China[J]. Advanced Materials Research，610-613：2954-2958. doi：10.4028/www.scientific.net/AMR.610-613.2954

Xin P，Zhou S L，He J Y，Li D. 2013. Influence of rare earth elements on metabolism and related enzyme activity and isozyme expression in Tetrastigma hemsleyanum cell suspension cultures[J]. Biological Trace Element Research，152（1）：82-90. doi：10.1007/s12011-013-9600-4.

Zhao Z K，Gao X F，Ke Y，Chang M M，Xie L，Li X F，Gu M H，Liu J P，Tang X L. 2019. A unique aluminum resistance mechanism conferred by aluminum and salicylic-acid-activated root efflux of benzoxazinoids in maize[J]. Plant and Soil，437（1-2）：273-289. doi：10.1007/s11104-019-03971-9.

（責(zé)任編輯 鄧慧靈）