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镉和锌对番茄幼苗抗氧化酶活性的影响[1]


仲恺农业技术学院学报,17(2):37—41,2004
Journal ofZhor鹕;kai

A铲。协c妇d

College

文章编号:1006一町7412004)02—00,37—05

镉和锌对番茄幼苗抗氧化酶活性的影响
丁海东1,万延慧2.一,齐乃敏1,朱为民2,",

邵耀椿1
(1.扬州大学农学院,江苏扬州225009;2.上海市农业科学院园艺研究所,上海201106 3.上海市设施园艺技术重点安验室,上海201m6)
摘要:采用水培试验,就不同浓度的c孑+、h2+列番茄(Lycopersicon
esodetawn

ru611.)幼苗生长和抗

氧化酶活性的影响进行了研究.结果表明,随着d2+、矗2+处理浓度的增加,番茄幼苗生长受到

抑制,生物量积累下降根系和叶片发生膜脂过氧化作用,再二醛(姗A)含量增加根系和叶片
tI?的抗氧化酶活性升高,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性上升在低浓度时,酶 恬性变化相对平缓,高浓度下变化较映.叶片中POD活性变化最快.(心‘埘番茄幼诘的毒害性
比zn2+强

关键词:番茄(Lycoperswon椰删h咖Mill.);重金属胁迫;丙二醛;抗氧化酶
中围分类号:S641
2;X503 231

文献标识码;A

随着环境中重金属的大量积累,蔬菜的重金属污染仅次于农药污染….蔬菜受污染后 不仅影响产量和品质,蔓重要的是镉、锌等重金属通过食物链进入人体,在人体内富集,从而 对人体健康造成威胁“J. 镉、锌是蔬菜的重要污染金属11,3 J镉、锌污染影响植物的生物量、矿质营养、光合作用 等【4,5|.关于其对蔬菜的影响,国内外进行了一定的研究【“…,但主要集中于蔬菜对重金属 吸收、富集、生长发育、抗重金属栽培等方面,而对重金属的毒害机制尚缺乏系统性研究,并 且目前多以叶菜类蔬菜如青菜、白菜等为研究对象[1,3,8,9],面对果菜类蔬菜研究较少.作者 以番茄(Lycopers洒m esctdentumMill.)为材料,研究cd2+、zn2+污染对番茄幼苗生长和抗氧化 酶活性的影响,以探讨重金属离子对蔬菜的毒性机制,为进行蔬菜重金属污染诊断和抗重金 属污染栽培提供理论依据

l材料与方法
1.1材料 1.1.1番茄品种浦红909,由上海市农业科学院园艺研究所提供.

1.1.2试剂CdCl2-2.5H20和ZllS04?7HzO(分别提供c乎+和砰+)均为分析纯,由中国医
药(集团)上海化学试剂公司生产. 1.1.3标准营养液按刘士哲的方法[10】配制.
收藕日期:0004—03一06 作者筒彳r:丁悔东(1979一).男,江苏东台人.在读硕士研究生*通讯作者

万   方数据

仲恺农业技术学院学报

第17卷

1.2方法 1.2.1番茄幼苗培养与胁迫 番茄种子经烫种、浸种后置于28℃恒温培养箱中催芽.待 80%的种子露白后,播于盛有河沙的黑色营养钵中.待两片子叶充分展开时,用两倍稀释后 的标准营养液进行水培两片真叶展开时,选择大小一致的幼苗,转入10 L黑色塑料桶中, 每桶4棵苗,用泡沫板和海绵固定,用5倍稀释的标准营养液进行水培,为防止沉淀,将磷水 平降为标准营养液磷含量的1/5.试验设3次重复.当苗龄两叶一心时,换营养液,并于营养 液中加入0,0.001、O.01、0.1 mmol/L的Cdz+和O、0,01、0.1、1.0tmnol/L的Zn2+,每天用增氧 泵进行增氧,用HCI调营养液pH至5.0.胁迫1周后进行各项指标测定. 1.2.2指标测定 入预冷的提取液(O.05 低温保存备用. 1.2.2.1酶液制备取番茄幼嫩叶片和根,洗净、吸干后称取O.5 g于预冷研钵中,分次加 M PBS,pH 7.8,含O.2 mM EDTA和质量分数1%的PVP)5 mL和少量
000

石英砂,冰浴下研磨成匀浆,低温下(0~4℃)15

r/mln离心20 mln.上清液为酶粗提液,

1.2.2.2丙二醛(MDA)采用TBA比色法川测定.
1.2.2.3超氧化物歧化酶(SOD)采用抑制NBT光化学还原法112J测定,以抑制NBT光还原 的50%为1个酶活性单位. 1.2.2.4过氧化物酶(POD)采用愈创木酚法L”J测定,以每min内A4砷变化0.1为1个酶 活性单位(u). 1.2.2.5过氧化氢酶(CAT)采用过氧化氢分解法【“J测定,以每min内Am减少0.1为1个 酶活单位(u).

2结果与分析
2.1

cd2+和Zn2+对番茄幼苗生长的影响 植物生长受抑制和生物量积累的减少是高等植物对重金属毒害的普遍反应b1.与对照

相比,CA2+和zn2+处理均不同程度地抑制了番茄的生长(表1).番茄幼苗各参数随着胁迫浓 度的增大而下降,高浓度下抑制作用更明显.与根、茎、叶鲜重的抑制程度相比,株高的抑制 作用最小.
表1【抨+和z一’对番茄幼苗生长参数的影响
Table I Effects of

C孑+and Z一+on gwwth parameters of

tdmato瞅db铲 !:!! !:1
1 0 0 19±0 Ol

堂!世堂塑
根鲜重
Fresh weight d mot/g 1 72±0.20

!:塑!
I.64±0 13

!.11
1.52±0 18

1:!
0 83±O 00

1.36±0憾0 76±0.02

茎鲜重
Fresh

2 41±0 35

2 04±0 14



72±0 24

1 00±0,10

2 1±0 04

1 07±0。2

0 62±0 00

weI咖0f stenCg
3.00±0 12 2 72±0 10 2 27±O 21】24±0 07 2.59±0 11


叶鲜重
Fresh weight of leaves/g

46±0,00

0 71±0 01

株高

14 25±0 35

13 8510 50

13 05±0 30

10 60±0 35

14 25±0 25

10 38±O 00

8 85±010

11型竖赴:婴

万   方数据

第2期

丁海东.等:镉和锌对番茄幼苗抗氧化酶活性的影响

39

4錾“茎l 1i妇№ 詈鞲㈧詈|i;|‰
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(小浓度
Cd‘’concentrallond(mmol,1t

Zn2’浓度

Zn。concemr砒Ion,1111mol,U

图2
Fig 2

Cd2+和zn2+对番茄幼苗SOD活性的影响

Effect of

C,f+and拼+on

SOD

activity

of tomato

seedl峪

2.4

cd2+和zn2+对POD活性的影响

POD活性在低浓度cd2+和Zn2+时变化不大,随着胁迫浓度的增加,酶活性迅速升高(图 3).除在cd2+0.1 mrnol/L时叶片中POD活性高于根系外,其余都表现为根系中POD活性大

万   方数据

40

仲恺农业技术学院学报

第17卷

于叶片,但高浓度下POD活性的变化是根系小于叶片,这与SOD酶活性的变化相反.在
Cd2+0.1

nm'。ol/L时,根、叶中POD活性为对照的1.3和13.8倍;在盛+1.0

rranoL/L时,根、

叶中POD活性为对照的2.0和4.3倍.相同浓度下,cd2+胁迫后根、叶中POD活性高于 西2+.










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Zn“conccnlTalion/(mtool几、

cd2+和舀产+对番茄幼苗POD活性的影响

0f叫+and掰+m,l

POD ac《vity

oftomato幽

3讨论
重金属与其它逆境如干旱、涝、盐等胁迫一样可使植物体内产生大量氧自由基,这些活 性氧能够直接或者间接启动膜脂过氧化,使细胞膜损伤和破坏,使细胞内离子和有机物外 渗,从而使植物体内一系列生理生化过程失调,甚至导致植物死亡L10”J.通常以膜脂过氧

化产物——MDA的含量来衡量膜脂过氧化的程度【l”.在重金属离子cd2+和盈2+胁迫下,
番茄幼苗根系和叶片中MDA大量积累,积累量随处理浓度的提高而增加.本试验结果说明, cd2+和zn2+对番茄幼苗的毒害原因之一是由于cd2+和zn2+胁迫使幼苗体内活性氧自由基 积累,加剧膜脂过氧化(MDA含量增加),使膜的结构和功能遭到破坏,从而引起一系列生理 生化代谢的紊乱,导致伤害发生,致使番茄幼苗叶片褪绿、根系受阻、植株矮化、生物量下降
等.

植物自身也能够产生多种抗重金属毒害的防御机制【18,”J.由于活性氧自由基的毒害作 用,植物自身会存在一种保护系统来清除产生的活性氧自由基,SOD、POD、CAT、谷胱甘肽过 氧化物酶(Glutathione Peroxidase,GPx)是抗氧化酶防御系统中的重要保护酶,能够对自由基 和过氧化物起清除作用.SOD的主要功能是清除生物体内的02一,生成无毒的02和毒性较 低的H202,tOD清除过多的№02和其它过氧化物,使植物体内的自由基维持在较低水平,从 而防止自由基的毒害【14,20J.在重金属离子Cd2+和zn2+胁迫下,番茄幼苗根系和叶片中MDA 积累的同时,根系和叶片中SOD和POD活性都相应增加.本试验说明,cd2+和zn2+胁迫使 幼苗体内自由基积累,发生膜脂过氧化,但同时使防御体系中的保护酶活性升高,清除过多 的活性氧自由基,增强自身的保护能力,抵御Cd2+和盈2+的伤害. 在相同浓度胁迫下,c乎+使番茄幼苗根系和叶片中生物量的变化程度、MDA的积累量、

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,————_————————————_—-———————__——H*——————————————_—,———————’————————-————,—————————————’———_———_—’————————-—^————————_—_—一
抗氧化酶活性的变化均高于zn2+,表明cd2+对番茄幼苗的毒害作用强于ZrI“.叶片中MDA 的积累量和增加量大于根系,叶片中SOD和CAT的活性犬于根系,但活性变化是叶片小于 根系,而POD则相反,且叶片中的活性变化高于SOD和CAT,可见番茄幼苗叶片中POD对 高浓度重金属Cd2+和Zn2+的胁迫更为敏感.
致谢:本试验得到了上海市农科院园艺研究所朱龙英、扬杰志、杨晓峰和陈建林,上海市设施圆艺技术 重点实验室范林华和河南农业大学圆艺系毛光志等同志的帮助.在此一并表示感谢

第2期

丁海东,等:镉和锌对番茄幼苗抗氧化酶活性的影响

4l

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Seienoe,2000,

(下转第46页)

万   方数据

一———————————————————————————————————————————————————————————————一一
Study
on

46

仲恺农业技术学院学报

第17卷

virtual enterprise

use-case

model with

object-oriented method
ZHU (1
DepaI,tment

Li—mel,I川Jiang-ta01,ZHENG Shi—xion矛
Fagineering,South

and Technology,Gumlgzbou Mechanical and Electrical Engineering,Ziu,ngkai University of Agriculture

510225,c№;2.伽e萨0fMechanical
Abstract:It was very岫1p0Ita仉t
to

ChinaUniversityffTechnology,Gun咖u 510640,China)
l-e’

implement

an

optimum model of virtual enterprise because of its
a11

model-6'8ts contigurable,reusable,and scalable characters.To establish订nua|enterprise virtual enterprise step for analyzing emcient method。which could give After


essential


management.Object-oriented
nlolt

visual modeling technology w,Rs
to

well

ch811cc for technicians

take part in the modeling process.

modeling system of virtual enmrpfise had been analysed,a hicramhy of object—oriented classes
was

and its instanfiations

presented with machinery manufacture∞all example.As
was
set



Iesuit,a

use。c88e

vimlal enterpfise visual modd

in this paper with Rational Rose up

8s

mcdel software.

Key wofds:vil'tLlal enteIpfise;object—oriented method;modeling technology

【责任编辑冯元璋】

向南岛嘞岛向如向南铺岛岛南勘岛‰却岛勘如岛白劫岛向岛岛勘向‰%≮‰彝岛≮知匈却
(上接第41页) Effects of cadmium and zinc
on

activities of antioxidant enzymes

in tomato seedlings Yan-hui2一,QI Nai.minl,ZHU Wei-商n2”,sHAO Yao-chtml (1.A研cIdnl同CoU%-,e,Ym曾hou Univmsity,Y如耐叫225009,China;2.Horticultural Reseamh Institute,
DING Hal.dongI,WAN

鞋匝酵面Academy

0fAgricultural

Sciences.SIl皿曲面201106,Ofina;3,Shanghai

Key Lab

0f Protected Horticulnaal

Toelmo]ogy,Sll∞蹦201106,China)
were

Abstract:Some solution culture experiments mium and zinc
opt

activiti器of

antioxidant蜘黜in
in
roots

carried

out to

investigate the effects of various cad?

tOIllatO

seedlings.The result showed that耐血the

increase in concentration

ofCd2+and搿+.the
en蜀mm

growth

andbi咖艄oftomato seedlingweIeinhibited.
was
en—

Malondialdehyde(~IDA)content
hanced.Activities of anticcddant
to

and leaves produced by membrane lipid pemxidation
including supemxide

dismutase(SOD)and

pemxidase

(POD)were

induced

rise.Activities of enzymes changed srmothly treated with low concentration,

whereas activities changed

sll丑Iply

with high o叩cenⅡahon.The activity of POD in leaves w聃induced thall that 0f Zn2+in tomato seedli”孕.

mpidly.7rhe toxicity effects of

C乎+W88}Ii咖r

IL盯ww凼:Lycopers/amt ewu/entum;heavy metal streaa;MDA;a玎6伪【idant enzyme

【责任鳊辑冯元璋】

万   方数据

镉和锌对番茄幼苗抗氧化酶活性的影响
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 丁海东, 万延慧, 齐乃敏, 朱为民, 邵耀椿 丁海东,齐乃敏,邵耀椿(扬州大学农学院,江苏,扬州,225009), 万延慧,朱为民(上海市农业 科学院园艺研究所,上海,201106;上海市设施园艺技术重点实验室,上海,201106) 仲恺农业技术学院学报 JOURNAL OF ZHONGKAI AGROTECHNICAL COLLEGE 2004,17(2) 16次

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