秋茄叶对复合重金属的胁迫反应及其积累能力研究

doi:10.11978/j.issn.1009-5470.2010.06.104

热带海洋学报 ›› 2010, Vol. 29 ›› Issue (6): 104-109.doi: 10.11978/j.issn.1009-5470.2010.06.104cstr: 32234.14.j.issn.1009-5470.2010.06.104

秋茄叶对复合重金属的胁迫反应及其积累能力研究

黄国勇1,3, 王友绍1,2, 孙翠慈1,2, 宋晖1,2, 吴梅林1, 董俊德1

1. 中国科学院南海海洋研究所, 中国科学院热带海洋环境动力学重点实验室, 广东广州 510301; 2. 中国科学院大亚湾海洋生物综合实验站, 广东深圳 518121; 3. 中国科学院广州地球化学研究所, 有机地球化学国家重点实验室, 广东广州 510640

收稿日期:2009-02-12 修回日期:2009-06-03 出版日期:2010-12-15 发布日期:2010-12-15
通讯作者: 王友绍。
作者简介:黄国勇(1977—), 男, 江西省进贤县人, 博士, 主要从事环境生态毒理学研究。E-mail: huang_gyh@sina.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(41076070); 中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KSCX2-SW-132);“十一五”国家科技支撑
计划重点项目(2009BADB2B0606)

Study on stress responses and bioaccumulation of multiple heavy metals by the leaves of Kandelia candel

HUANG Guo-yong1,3, WANG You-shao1,2, SUN Cui-ci1,2, SONG Hui1,2, WU Mei-lin1, DONG Jun-de1

1. Key Laboratory of Tropical Marine Environmental Dynamics, South China Sea Institute of Oceanology, CAS, Guangzhou 510301, China; 2. National Field Station of Marine Ecosystem at Daya Bay, Shenzhen 518121, China; 3. State Key Laboratory of Organic Geo-chemistry, Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China

Received:2009-02-12 Revised:2009-06-03 Online:2010-12-15 Published:2010-12-15
Contact: 王友绍。
About author:黄国勇(1977—), 男, 江西省进贤县人, 博士, 主要从事环境生态毒理学研究。E-mail: huang_gyh@sina.com
Supported by:
国家自然科学基金项目(41076070); 中国科学院知识创新工程重要方向性项目(KSCX2-SW-132);“十一五”国家科技支撑
计划重点项目(2009BADB2B0606)

摘要/Abstract

摘要：

为了探究重金属胁迫对红树植物秋茄Kandelia candel(L. Druce)生理指标的影响, 通过砂培试验研究了秋茄在5个不同级别(T0、T1、T2、T3 和 T4)的复合重金属(镉、铅和汞)处理30d后某些生理特性的变化。结果表明, 随着复合重金属胁迫浓度的增加, 秋茄叶片吸收重金属量增加, 而叶绿素含量明显减少。抗坏血酸(AsA)含量在T3达到最大值, 但在T4减少到对照水平。当重金属处理浓度大于T1时, 谷胱甘肽(GSH)含量显著增加。秋茄叶抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性变化趋势与AsA活性变化相似, 呈先升后降趋势, 在T3时酶活性都达到最大值。重金属处理对谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性有显著诱导作用。综合实验结果, 可初步判断秋茄叶能积累和忍受一定量的重金属; 为了减少重金属胁迫造成的氧化伤害, 秋茄叶片通过调节体内的抗氧化剂含量和抗氧化酶活性来抵御活性氧的攻击。

关键词: 秋茄Kandelia candel (L. Druce), 镉, 铅, 汞, 复合重金属污染, 叶绿素, 抗氧化系统

Abstract:

In order to probe into physiological effects of heavy metals on mangrove plant Kandelia candel, the changes of some physiological characteristics in the seedlings of Kandelia candel exposed to five various concentrations (T0, T1, T3, and T4) of multiple heavy metals (Cd, Pb, and Hg) for 30 days were studied using sand culture method. The results show that the concentration of Cd, Pb, and Hg in the leaves of Kandelia candel increased with increasing concentration of multiple heavy metals in the growth solution. The toxic effect and oxidative stress caused by heavy metals were evident by the reduction in photosynthetic pigments. Ascrobate (AsA) content increased up to T3 while down at T4. The content of glutathione (GSH) significantly increased when Kandelia candel was exposed to T2 and above. The activities of ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) followed the same trends as AsA, which first increased up to T3 and then decreased. Glutathione peroxidase (GPX) activity showed significant induction at all heavy metal treatment. The results of the present study suggest that Kandelia candel was able to accumulate and tolerate heavy metals. Kandelia candel responded to heavy metals induced oxidative stress by modulating non-enzymatic antioxidants and enzymatic antioxidants.

Key words: Kandelia candel, Cadmium, Lead, Mercury, Multiple heavy metal pollution, Chlorophyll, Antioxidative system

黄国勇,王友绍,孙翠慈,宋晖,吴梅林,董俊德. 秋茄叶对复合重金属的胁迫反应及其积累能力研究[J]. 热带海洋学报, 2010, 29(6): 104-109.

HUANG Guo-yong,WANG You-shao,SUN Cui-ci,SONG Hui,. Study on stress responses and bioaccumulation of multiple heavy metals by the leaves of Kandelia candel[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2010, 29(6): 104-109.

参考文献

[1] 覃光球, 严重玲, 韦莉莉. 秋茄幼苗叶片单宁、可溶性糖和脯氨酸含量对Cd胁迫的响应[J]. 生态学报, 2006, 26(10): 3366-3371.

[2] 郑逢中, 林鹏, 郑文教. 红树植物秋茄幼苗对镉耐性的研究[J]. 生态学报, 1994, 14(4): 408-414.

[3] CHEN G Z, MAO S Y, TAM N F Y, et al. Effect of synthetic wastewater on young Kandelia candel plants growing under greenhouse conditions[J]. Hydrobiologia, 1995, 295: 263-273.

[4] TAM N F Y, WONG Y S. Accumulation and distribution of heavy metals in a simulated mangrove system treated with sewage[J]. Hydrobiologia, 1997, 352: 67-75.

[5] YIM M W, TAM N F Y. Effects of wastewater-borne heavy metals on mangrove plants and soil microbial activites[J]. Mar Pollut Bull, 1999, 39: 179-186.

[6] ZHANG F Q, WANG Y S, LOU Z P, et al. Effect of heavy metal stress on antioxidative enzymes and lipid peroxidation in leaves and roots of two mangrove plant seedlings (K. candel and B. gymnorrhiza)[J]. Chemosphere, 2007, 67: 44-45.

[7] 孙健, 铁柏清, 钱湛, 等. 复合重金属胁迫对灯心草生长及其积累特性的影响[J]. 安全与环境工程. 2006, 13(3): 17-28.

[8] 中华人民共和国国家标准. 食品卫生检验方法理化部分(一)[M]. 北京: 中国标准出版社, 2004. 71-129.

[9] 李合生, 孙群, 赵世杰, 等. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2002.

[10] KNÖRZER O C, DURNER J, BÖGER P. Alterations in the antioxidative system of suspension-cultured soybean cells (Glycine max) induced by oxidative stress[J]. Physiol Plant, 1996, 97: 388-396.

[11] NAGALAKSHMI N, PRASAD M N V. Responses of glutathione cycle enzymes and glutathione metabolism to copper stress in Scenedesmus bijugatus[J]. Plant Sci, 2001, 160: 291-299.

[12] NAKANO Y, ASADA K. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts[J]. Plant Cell Physiol, 1981, 22: 867-880.

[13] FOYER C H, HALLIWELL B. Presence of glutathione and glutathione reductase in chloroplasts: a proposed role on ascorbic acid metabolism[J]. Planta, 1976, 133: 21-25.

[14] 史红梅, 胡德文, 何之常, 等. 不同细胞质雄性不育小麦中谷胱甘肽过氧化物酶活性比较[J]. 武汉大学学报:自然科学版, 2001, 47(6): 771-774.

[15] MACFARLANE G R, BURCHETT M D. Photosynthetic pigments and peroxidase activity as indicators of heavy metal stress in the grey mangrove, Avicennia marina (Forsk.) Vierh[J]. Mar Pollut Bull, 2001, 42: 233-240.

[16] SOMASHEKARAIAH B V, PADAMAJA K, PRASAD R K. Phytotoxieity of cadmium ions on germination seedings of mung bean (Phaseolus vulgarize): Involvement of lipid peroxides in chlorophyll degradation[J]. Plant Physio1, 1992, 65: 85-89.

[17] 孙小霞. 高羊茅对铅递进胁迫的生理响应[J]. 河南科技大学学报:自然科学版, 2006, 27(6): 75-78.

[18] NOCTOR G, FOYER C H. Ascorbate and glutathione: keeping active oxygen under control[J]. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol, 1998, 49: 249-279.

[19] LIU Y G, WANG X, ZENG G M, et al. Cadmium-induced oxidative stress and response of the ascorbate–glutathione cycle in Bechmeria nivea (L.)[J]. Chemosphere, 2007, 69: 99-107.

[20] 麦维军, 王颖, 梁承邺, 等. 谷胱甘肽在植物抗逆中的作用[J]. 广西植物, 2005, 25(6): 570-575.

[21] 赵耀, 吴珍龄, 杨盛山. 亚硒酸钠对小麦幼苗中谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽转硫酶活性以及谷胱甘肽含量的影[J]. 植物生理学通讯, 2004, 40(2): 178-180.

秋茄叶对复合重金属的胁迫反应及其积累能力研究

Study on stress responses and bioaccumulation of multiple heavy metals by the leaves of Kandelia candel

PDF (PC)

赞

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0

[1]	林少文, 任姮烨, 卢文芳. 越南沿岸上升流海表叶绿素的季节内尺度变异及机制[J]. 热带海洋学报, 2023, 42(4): 113-124.
[2]	赵红五一, 周雯, 曾凯, 邓霖, 廖健祖, 曹文熙. 基于浮游植物吸收系数和光合有效辐射的南海区域性分粒级初级生产力算法初探[J]. 热带海洋学报, 2023, 42(1): 43-55.
[3]	苏金洙, 邹嘉澍, 苏玉萍, 张明峰, 翁蓁洲, 杨小强. 福建平潭近海赤潮预警模型研究^*[J]. 热带海洋学报, 2022, 41(4): 172-180.
[4]	周雯, 魏盼盼, 李彩, 王桂芬, 郑文迪, 邓霖, 赵红五一, 余凌晖, 曹文熙. 琼东水体后向散射系数与浮游植物生物量的关系模型^*[J]. 热带海洋学报, 2022, 41(3): 29-37.
[5]	曾滇婷, 李君益, 谢玲玲, 叶小敏, 周达. 伶仃洋夏季叶绿素a时间变化特征及分析[J]. 热带海洋学报, 2022, 41(2): 16-25.
[6]	李傲, 冯洋, 王云涛, 薛惠洁. 基于OC-CCI数据的南海高叶绿素a浓度水域面积的时空变化研究*[J]. 热带海洋学报, 2022, 41(2): 77-89.
[7]	王仁政, 单正垛, 孟思雨, 宫响. 南海北部次表层叶绿素最大值年际变化特征分析^*[J]. 热带海洋学报, 2021, 40(6): 63-75.
[8]	蔡逸洵, 温嘉怡, 邹定辉. 干出状态下坛紫菜叶状体表面水膜与失水对光合作用光化学特性的影响[J]. 热带海洋学报, 2021, 40(1): 82-90.
[9]	潘翠红, 夏丽华, 吴志峰, 王猛, 解学通, 王芳. 柘林湾近岸水产养殖区水域叶绿素a浓度反演[J]. 热带海洋学报, 2021, 40(1): 142-153.
[10]	陈焕焕, 王云涛, 齐义泉, 柴扉. 北太平洋大气沉降的时空特征及其对副极区海洋生态系统的影响[J]. 热带海洋学报, 2021, 40(1): 21-30.
[11]	刘莎莎, 陈亨, 黄凯旋, 吕颂辉, 张亮, 谢学东. 微量元素锰对底栖甲藻热带库里亚藻(Coolia tropicalis)生长及叶绿素荧光特性的影响[J]. 热带海洋学报, 2020, 39(3): 76-85.
[12]	陈武阳, 李骏旻, 何庆友, 唐世林, 施平. 南海岛礁周边海域表面叶绿素浓度的时空特征[J]. 热带海洋学报, 2019, 38(6): 21-28.
[13]	杨威, 董园, 俎婷婷, 刘长建, 修鹏. 南海北部夏季叶绿素a分布规律及影响因素[J]. 热带海洋学报, 2019, 38(6): 9-20.
[14]	徐文龙, 王桂芬, 周雯, 许占堂, 曹文熙. 南海东北部夏季叶绿素a浓度垂向变化特征及其对水动力过程的响应^*[J]. 热带海洋学报, 2018, 37(5): 62-73.
[15]	廖秀丽, 戴明, 巩秀玉, 刘华雪, 黄洪辉. 南海南部次表层叶绿素a质量浓度最大值及其影响因子^*[J]. 热带海洋学报, 2018, 37(1): 45-56.