三种重金属离子对水稻叶片三种重金属离子对水稻叶片

光合特性的影响光合特性的影响 马 晓 娟

导师：王忠

重金属污染是工业、交通运输业迅速

发展的结果。重金属对农田的污染导致重

金属在作物根、茎、叶和籽粒中大量积累，

不仅会进入食物链，危及人类健康，也会

严重影响作物的生长发育，

造成产量的下降，给人类

生存带来巨大威胁。

目前，有关重金属污染对作物伤害机理的研究主要集中在以下几个方面：①重金属离子干扰根系对矿质养分的吸收和运输；②重金属离子诱导植物体内产生大量活性氧自由基和过氧化物 .③重金属离子和重要生物大分子结合。对前二者的研究较多，而对后者的研究较少。虽然有一些研究工作涉及到了光合作用，但报道不多，而以水稻为材料，研究 Cd2+ 、 Cu2+ 、Hg2+ 对光合特性的影响还未见报道，我们在这方面作了初步研究。

1.2 处理方法

水稻小苗采用土培法 .水稻发芽后，播种于小塑料盆钵中培养 10天 ,用不同浓度的重金属溶液进行处理，其中 ,Cu2+ 浓度分别为 :20ppm 、 60ppm 、 100ppm,Cd2+ 、 Hg2+ 浓度均分别为 :40ppm 、120ppm 、 200ppm, 处理 8天进行取样测定。

1.1. 材料与方材料与方法法1.1 材料杂交稻协优 818

1.3 实验方法1.3.11.3.1 叶绿素含量的测定叶绿素含量的测定

将叶片洗净 ,擦干 ,剪碎 称取 0.1 克左右

放入具塞三角瓶或刻度试管加丙酮无水乙醇

室温下暗处提取 24小时 取上清液 ,测光密度

按下式计算叶绿素含量：

叶绿素 a(mg/g)= (12.71A663-2.95A645)V/1000W

叶绿素 b(mg/g)=(22.88A645-4.67A663)V/1000W

叶绿素 (a+b)(mg/g)=(8.04A663+20.29A645)V/1000W

1.3.21.3.2 希尔反应活力测定希尔反应活力测定

1 、取叶片 5 克，洗净，擦干剪碎放入研钵中（研钵置于冰浴中）

2 、加入 5ml预冷提取介质 [50mmol/L(pH7.5)Ti

s-HCl缓冲液，迅速将叶片研磨成匀浆，通过 4

层纱布过滤于一离心管中，

3 、 4℃下 800×g 离心 5 分

钟，弃上清液，沉淀即为

完整叶绿体

4 、用 3ml 提取介质悬浮叶绿体，置冰浴中备用

5 、取 2只试管（均用牛皮纸包裹，不透光），编号

6 、 1号管加提取介质 5ml ， 2号管加提取介质 4.5ml 和叶绿体悬浮液 0.5ml

7 、两试管中各加 1mmol/L 的 2 ， 6-D 溶液摇匀，置于玻璃水缸中，照光 20 分钟 8 、立即用提取介质为空白，在分光光度计上测 620nm 处的吸光度值 9 、取 1ml 叶绿素悬浮液，用丙酮乙醇（ 1:1）混合液提取叶绿素，测定 652nm 处的吸光度值

10 、计算希尔反应活力（ mmol 2,6-D/mg( 叶绿素 )•h）

2 2 结果与分析结果与分析

2.1 重金属离子对叶片 叶绿素含量的影响

Cu2+对叶绿素含量的影响

0. 5

0. 8

1. 1

1. 4

0 20 40 60 80 100

(ppm)浓度

(mg/

g)叶

绿素

含量

Hg2+ Cd2+和 对叶片叶绿素含量的影响

0. 6

0. 9

1. 2

1. 5

0 40 80 120 160 200

( ppm)浓度

(mg/

g)叶

绿素

含量

Hg2+Cd2+

不同重金属离子对水稻叶片叶绿素含量的影响存在明显差异： Cu2+最严重， Hg2+次之， Cd2+ 的影响最小

2.2 重金属离子对叶绿素 a/b 比值的影响

Cu2+ a/ b对叶绿素 值的影响

2

2. 2

2. 4

2. 6

2. 8

0 20 40 60 80 100

(ppm)浓度

a/b值

Hg2+ Cd和 2+ a/ b对叶绿素 值的影响

2

2. 2

2. 4

2. 6

2. 8

0 40 80 120 160 200

(ppm)浓度

a/b值

Hg2+Cd2+

三种重金属离子均在低浓度时导致叶绿素 a/b值增加，而随浓度升高， a/b值下降。这可能是水稻对重金属离子胁迫逆境的适应性反应。

2.3 重金属离子对叶片希尔反应的影响

Cu2+对叶片叶绿体希尔反应的影响

22. 32. 62. 93. 23. 5

0 20 40 60 80 100

( ppm)浓度

(mmo

l希

尔反

应活

力2,

6-D/

mg c

hl*h

)

Hg2+ Cd和 2+对叶绿素希尔反应的影响

2

2. 3

2. 6

2. 9

3. 2

3. 5

0 40 80 120 160 200

(ppm)浓度

(mmo

l希

尔反

应活

力2,

6-D/

mg c

hl*h

)

Hg2+Cd2+

三种重金属离子对希尔反应活力的影响趋势一致，随处理浓度的增加，希尔反应活力降低，而以 Cu2+ 对希尔反应活力的影响最大，其次为 Hg2+ ， Cd2+ 影响最小。

3.3. 小结与讨论小结与讨论

过去的研究已表明， PSⅡ是重金属离子作用的重要位点（ Clijsters 和 Assehe1985） .李建宏等 (1997) 研究发现， Cu2+ 对蓝藻光合作用的抑制表现在 Cu2+ 抑制光能的吸收与传递，而且主要是对蓝藻蛋白的抑制作用 .本实验主要以杂交稻协优 818 为材料，研究三种重金属离子 (Cu2+ 、 Hg2+ 、 Cd2+)对水稻叶片光合作用的影响。初步得到以下结论 :

1 、三种重金属离子对叶片叶绿素含量都表现出低浓度的刺激增加，而高浓度的抑制。

2 、叶绿素 a/b值的变化趋势类似于叶绿素含量的变化趋势，表现出先增加后降低的规律。这是水稻对重金属离子毒害的适应性反应 .

3 、从希尔反应活力的测定结果我们发现，三种重金属离子不管是低浓度胁迫还是高浓度胁迫，其希尔反应活力均低于对照。

谢 谢！谢 谢！