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摘要 在水培条件下研究了不同浓度Cu2 胁迫下狭叶香蒲（Typha angustifolia）生理生化指标的动态变化，探讨狭叶香蒲对Cu2 胁迫的抗性机理，结果表明，在所有处理Cu2 浓度（1、35、60 mg/L）范围内，叶片与根系的过氧化物酶（POD）活性随着时间的延长均表现为上升趋势，在第7天达到最大，之后下降；相同时间不同Cu2 浓度处理的植株POD活性随Cu2 浓度增加呈上升趋势，Cu2 浓度为60 mg/L时POD活性最大。叶片和根系中超氧化物岐化酶（SOD）活性也随着时间的延长表现为先上升后下降的趋势，在第7天达到最大；相同时间不同Cu2 浓度处理的植株SOD活性随Cu2 浓度增加呈先上升后下降趋势，当Cu2 浓度为35 mg/L时SOD活性最大。脯氨酸含量随着时间的延长表现为先增加后减少的趋势，在第7天达到最多；相同时间不同Cu2 浓度处理的植株脯氨酸含量随Cu2 浓度增加呈增加趋势，Cu2 浓度为60 mg/L时脯氨酸含量最多。根系中的POD、SOD活性及脯氨酸含量均大于叶片；低浓度Cu2 胁迫使根系活力上升，高浓度Cu2 胁迫和低浓度胁迫后期根系活力受到抑制。综合分析上述结果，可以推断狭叶香蒲能够忍耐35 mg/L的Cu2 胁迫。
关键词 狭叶香蒲；Cu2 胁迫；生理反应
中图分类号 Q945.78 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）07-0199-03
Abstract Dynamic changes of physiological indexes of Typha angustifolia in different concentration of Cu2 stress were studied by hydroponic culture method，resistance mechanism of T.angustifolia to Cu2 stress were discussed.The results showed that in scope of all the concentration of Cu2 （1 mg/L，35 mg/L，60 mg/L），with time continued，activity of peroxidase（POD）in leaves and root increased，activity of POD reached maximum in 7th day，then decreased；with the increase of different concentration of Cu2 ，activity of POD increased in same time，activity of POD was maximum when Cu2 concentration was 60 mg/L.With time continued，activity of superoxide dismutase（SOD）in leaves and root increased first，then decreased，activity of SOD reached maximum in 7th day；with the increase of different concentration of Cu2 activity of SOD increased first，then decreased in same time，activity of SOD was maximum when Cu2 concentration was 35 mg/L.With time continued，content of praline increased first and then reduced，content of praline was most in 7th day；with the increase of different concentration of Cu2 ，content of praline increased in same time，content of praline was most when Cu2 concentration was 60 mg/L.Activity of SOD，POD in root were higher than in leaves，content of praline in root was also more than in leaves；activity of root increased in low concentration of Cu2 ，and decreased in high concentration of Cu2 or in later period of low concentration of Cu2 .Results above were analysed，inferred that the concentration of Cu2 that Typha angustifolia could endure was 35 mg/L.
Key words Typha angustifolia；Cu2 stress；physiological responses
近年来，由于工业的迅速发展，大量重金属进入水中导致水体污染，其中Cu2 以污染面积大、影响广而受到人们的关注。水生生物可以富集Cu2 ，通过食物链的富集，最终使大量Cu2 进入人体，当Cu2 在体内蓄积到一定程度后即可对人体健康产生危害。1983年，Chaney首次提出了利用某些能够富集重金属的植物来清除重金属的设想，该技术已经逐步发展成当今环境科学领域的一个研究热点。然而，由于该项技术起步时间不长，在基础理论、修复机理及技术方面，还需进行大量研究。国际上关于超富集植物吸收重金属的研究只是集中在Zn和Ni的超富集植物[1-6]，对于Cu2 等其他重金属的研究尚无明显进展。再者，植物修复的基础是超富集植物，但这些植物一般生长速度缓慢，生物量小，不利于机械化操作，因而限制了它们在净化重金属污染上的应用[7-9]。因此，一些生物量大、生长快的富集型植物在实际应用中很有潜力。香蒲属植物为多年生草本，生物量大，能形成水生植物净化塘中占绝对优势的种群，国内外都有广泛分布，是富集重金属的理想植物。国内外对宽叶香蒲等香蒲属植物已有大量的研究[10-14]，但对狭叶香蒲的研究甚少。狭叶香蒲（Typha angustifolia）是香蒲科香蒲属植物，生于池沼、湖泊、河边、水稻田及水湿地[15]。本研究以狭叶香蒲为试验材料，在水培条件下研究狭叶香蒲在不同浓度Cu2 胁迫下生理生化指标的动态变化，探讨狭叶香蒲对Cu2 胁迫的抗性机理，从而进一步研究Cu2 污染的植物材料修复技术及其生物治理技术。 1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为狭叶香蒲，栽培于上海鲜花港企业发展有限公司展示园水塘，在同一地点采集生长健壮并且长势一致的狭叶香蒲幼苗，用去离子水冲洗干净，置于塑料箱内培养，以0.5 cm厚的白色硬泡沫板为盖，用少许海绵将植株基部固定于泡沫板的小孔中，用l/4 Hoagland营养液培养。每3 d更换营养液1次，培养30 d后，选取长势一致的植株备用。
1.2 试验方法
试验共设3个处理（Cu2 浓度分别为1、35、60 mg/L）和1个对照（CK）。使用1倍Hoagland营养液将无水硫酸铜配成Cu2 浓度处理分别为1、35、60 mg/L质量浓度梯度的营养液，以营养液为对照（其中Cu2 浓度为0.019 mg/L，可不考虑其影响），每个处理定植3株苗，各设重复3次。分别于处理后第1、4、7、10天取样，测定狭叶香蒲植株中的生理生化指标。过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法[16]，超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用氮蓝四唑（NBT）比色法[17]，脯氨酸含量测定采用茚三酮比色法[18]，根系活力测定采用TTC法[18]。
1.3 数据处理
试验数据采用STST软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 Cu2 胁迫对POD活性的影响
由图1可知，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲叶片的POD活性在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势；在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲叶片的POD活性均大于CK，相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的叶片POD活性随Cu2 浓度增加呈上升趋势，以Cu2 浓度为60 mg/L时活性最大，35 mg/L次之，而1 mg/L Cu2 胁迫下POD活性最低。说明狭叶香蒲叶片的POD能够忍耐60 mg/L的Cu2 胁迫。
由图2可知，不同浓度Cu2 胁迫下根系与叶片POD活性变化基本一致，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲根系的POD活性在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势；在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲根系的POD活性均大于CK，相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的根系POD活性随Cu2 浓度增加呈上升趋势，以Cu2 浓度为60 mg/L时活性最大，35 mg/L次之，而1 mg/L Cu2 胁迫下POD活性最低。在第7天时且当Cu2 浓度为60 mg/L时POD活性达到最大。
图1和图2说明狭叶香蒲中POD在Cu2 浓度为60 mg/L时抗胁迫能力达到最大，说明POD能够忍耐35 mg/L的Cu2 胁迫。相同时间相同Cu2 浓度胁迫条件下根系中POD活性比叶片大。
2.2 Cu2 胁迫对SOD活性的影响
由图3可知，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲叶片的SOD活性在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势；在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲叶片的SOD活性均大于CK，相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的叶片SOD活性，随Cu2 浓度增加呈先上升后下降趋势，以Cu2 浓度为35 mg/L时活性最大，1 mg/L次之，而60 mg/L Cu2 胁迫下SOD活性最低。在第7天时且当Cu2 浓度为35 mg/L时SOD活性达到最大。
由图4可知，不同浓度Cu2 胁迫下根系与叶片SOD活性变化基本一致，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲根系的SOD活性在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势；在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲根系的SOD活性均大于CK，相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的根系SOD活性随Cu2 浓度增加呈先上升后下降趋势，以Cu2 浓度为35 mg/L时活性最大，1 mg/L次之，而60 mg/L Cu2 胁迫下SOD活性最低。在第7天时且当Cu2 浓度为35 mg/L时SOD活性达到最大。
图3和图4说明SOD在Cu2 浓度为35 mg/L时抗胁迫能力达到最大，SOD能够忍耐35 mg/L的Cu2 胁迫。当浓度大于35 mg/L，可能因为随Cu2 浓度的提高，高浓度Cu2 对植株造成生理伤害。这表明黄菖蒲在低浓度Cu2 胁迫下SOD抗胁迫能力较大。相同时间相同Cu2 浓度条件下根系中SOD活性比叶片大。
2.3 Cu2 胁迫对脯氨酸含量的影响
由图5可知，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲叶片的脯氨酸含量在Cu2 胁迫初期呈增加趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈减少趋势；相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的叶片脯氨酸含量随Cu2 浓度增加呈增加趋势，以Cu2 浓度为60 mg/L时最大，35 mg/L次之，而1 mg/L Cu2 胁迫下POD活性最低。在第7天时且当Cu2 浓度为60 mg/L时脯氨酸含量达到最大。
由图6可知，不同浓度Cu2 胁迫下根系与叶片脯氨酸含量变化基本一致，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲根系的脯氨酸含量在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势，说明第7天后脯氨酸已不发挥抗胁迫作用；相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的根系脯氨酸含量随Cu2 浓度增加呈增加趋势，以Cu2 浓度为60 mg/L时活性最大，35 mg/L次之，而1 mg/L Cu2 胁迫下脯氨酸含量最低。在第7天时且当Cu2 浓度为60 mg/L时脯氨酸含量达到最大。 图5和图6说明脯氨酸在Cu2 浓度为60 mg/L时抗胁迫能力达到最大，脯氨酸能够忍耐60 mg/L的Cu2 胁迫。相同时间相同Cu2 浓度条件下根系中脯氨酸含量比叶片多。
2.4 Cu2 胁迫对根系活力的影响
为了研究Cu2 对狭叶香蒲根系生长发育的影响，采用TTC法测定不同质量浓度Cu2 处理的香蒲根系的还原力。结果如图7所示，在所有处理浓度Cu2 胁迫下的前10 d，狭叶香蒲根系的活力在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势；低浓度Cu2 （1 mg/L和35 mg/L）处理的植株根系活力分别在处理前7 d和4 d根系活力高于CK（CK与处理都呈现上升的趋势），分别在第7天和第4天根系活力达到了最大值，之后植株根系活力呈现下降趋势，35 mg/L处理下降幅度大于1 mg/L处理，且第10天均低于CK（CK植株根系活力仍呈现上升趋势）。高浓度60 mg/L Cu2 处理的植株根系活力始终低于CK，说明此浓度下根系生长受到了抑制。根系是植物生命活动中的重要器官，根系活力泛指根系的吸收、合成、氧化和还原能力等，是用来衡量根系长势好坏的重要生理指标[19]。根系活力大小反映了根系代谢强度的大小，活力越高，则根系代谢就越旺盛，根系就健壮，这对整个植株的生长是有利的。可以看出，Cu2 浓度越大，Cu2 对根系活力抑制作用急剧增加而根系的抵抗作用逐渐消失，因而对根系生长发育产生了显著抑制作用。由此也说明35 mg/L Cu2 浓度是根系生长的临界浓度。
3 结论与讨论
研究结果表明，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下，随Cu2 浓度的增加，SOD、POD活性和脯氨酸含量均表现为上升趋势，在第7天达到最大，之后下降。酶活性的提高是由于Cu2 进人植物体后，通过一系列生理生化反应，产生了一些过氧化物，造成底物浓度提高[20]，在胁迫后期，特别是在高浓度胁迫后期，由于植株细胞内Cu2 的不断增加，植株受到严重的毒害，导致抗氧化酶基因转录水平表达量下降[21]，生理代谢发生紊乱，酶活性降低。脯氨酸积累有多种生理意义，如作为细胞质渗透调节物质、稳定生物大分子结构等[22]。大量的研究资料证实[23-24]在胁迫条件下其含量上升，以维持细胞正常的生理代谢。但是胁迫后期，脯氨酸含量却呈现下降的趋势，主要是植物正常的生命活动已经遭到抑制，出现了伤害的症状，植物已经失去了抗胁迫的能力。
相同时间不同Cu2 浓度处理的植株POD活性随Cu2 浓度增加呈上升趋势，Cu2 浓度为60 mg/L时POD活性最大，相同时间不同Cu2 浓度处理的植株SOD活性随Cu2 浓度增加呈先上升后下降趋势，Cu2 浓度为35 mg/L时POD活性最大，相同时间不同Cu2 浓度处理的植株脯氨酸含量随Cu2 浓度增加呈上升趋势，Cu2 浓度为60 mg/L时脯氨酸含量最多。Cu2 作为SOD、POD等的辅基而参与呼吸代谢，微量Cu2 会促进酶与底物结合，而过量Cu2 显著降低酶的活性[20]。SOD在低浓度Cu2 胁迫下活性较大，而POD和脯氨酸在高浓度Cu2 胁迫下活性较大，含量较高，反映出了狭叶香蒲体内不同物质对Cu2 协迫的抗性具有相互协调的特性。POD、SOD活性，脯氨酸含量在根系中均大于叶片。这可能与Cu2 胁迫特别是高浓度Cu2 胁迫下，地上部生物量降低程度大于地下部且有相关性[21]。
低浓度Cu2 胁迫使根系活力上升，高浓度Cu2 胁迫使根系活力受到抑制。这可能是根系对低浓度Cu2 胁迫有一定的应激能力，通过提高根系中SOD、POD等抗氧化酶的活力及脯氨酸含量等生理代谢来缓解Cu2 胁迫的伤害[25]，但是随着处理时间的延长，强的呼吸代谢造成能量的过多消耗，最终致使植物生长受抑制，根系代谢活力降低。说明抗氧化防御系统的保护作用是有一定局限的。
SOD可忍耐的Cu2 临界浓度为35 mg/L，而POD和脯氨酸为60 mg/L，甚至可能更大。SOD与Cu2 关系密切，对Cu2 胁迫敏感，在抗氧化系统中，SOD处于第一道防线。史吉平等[26]建议用SOD活性作为植物抗重金属毒害的重要生理指标。根系生长的临界浓度也为35 mg/L。因此，综上可以推断狭叶香蒲可忍耐的Cu2 临界浓度为35 mg/L。
4 参考文献
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关键词 狭叶香蒲；Cu2 胁迫；生理反应
中图分类号 Q945.78 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）07-0199-03
Abstract Dynamic changes of physiological indexes of Typha angustifolia in different concentration of Cu2 stress were studied by hydroponic culture method，resistance mechanism of T.angustifolia to Cu2 stress were discussed.The results showed that in scope of all the concentration of Cu2 （1 mg/L，35 mg/L，60 mg/L），with time continued，activity of peroxidase（POD）in leaves and root increased，activity of POD reached maximum in 7th day，then decreased；with the increase of different concentration of Cu2 ，activity of POD increased in same time，activity of POD was maximum when Cu2 concentration was 60 mg/L.With time continued，activity of superoxide dismutase（SOD）in leaves and root increased first，then decreased，activity of SOD reached maximum in 7th day；with the increase of different concentration of Cu2 activity of SOD increased first，then decreased in same time，activity of SOD was maximum when Cu2 concentration was 35 mg/L.With time continued，content of praline increased first and then reduced，content of praline was most in 7th day；with the increase of different concentration of Cu2 ，content of praline increased in same time，content of praline was most when Cu2 concentration was 60 mg/L.Activity of SOD，POD in root were higher than in leaves，content of praline in root was also more than in leaves；activity of root increased in low concentration of Cu2 ，and decreased in high concentration of Cu2 or in later period of low concentration of Cu2 .Results above were analysed，inferred that the concentration of Cu2 that Typha angustifolia could endure was 35 mg/L.
Key words Typha angustifolia；Cu2 stress；physiological responses
近年来，由于工业的迅速发展，大量重金属进入水中导致水体污染，其中Cu2 以污染面积大、影响广而受到人们的关注。水生生物可以富集Cu2 ，通过食物链的富集，最终使大量Cu2 进入人体，当Cu2 在体内蓄积到一定程度后即可对人体健康产生危害。1983年，Chaney首次提出了利用某些能够富集重金属的植物来清除重金属的设想，该技术已经逐步发展成当今环境科学领域的一个研究热点。然而，由于该项技术起步时间不长，在基础理论、修复机理及技术方面，还需进行大量研究。国际上关于超富集植物吸收重金属的研究只是集中在Zn和Ni的超富集植物[1-6]，对于Cu2 等其他重金属的研究尚无明显进展。再者，植物修复的基础是超富集植物，但这些植物一般生长速度缓慢，生物量小，不利于机械化操作，因而限制了它们在净化重金属污染上的应用[7-9]。因此，一些生物量大、生长快的富集型植物在实际应用中很有潜力。香蒲属植物为多年生草本，生物量大，能形成水生植物净化塘中占绝对优势的种群，国内外都有广泛分布，是富集重金属的理想植物。国内外对宽叶香蒲等香蒲属植物已有大量的研究[10-14]，但对狭叶香蒲的研究甚少。狭叶香蒲（Typha angustifolia）是香蒲科香蒲属植物，生于池沼、湖泊、河边、水稻田及水湿地[15]。本研究以狭叶香蒲为试验材料，在水培条件下研究狭叶香蒲在不同浓度Cu2 胁迫下生理生化指标的动态变化，探讨狭叶香蒲对Cu2 胁迫的抗性机理，从而进一步研究Cu2 污染的植物材料修复技术及其生物治理技术。 1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为狭叶香蒲，栽培于上海鲜花港企业发展有限公司展示园水塘，在同一地点采集生长健壮并且长势一致的狭叶香蒲幼苗，用去离子水冲洗干净，置于塑料箱内培养，以0.5 cm厚的白色硬泡沫板为盖，用少许海绵将植株基部固定于泡沫板的小孔中，用l/4 Hoagland营养液培养。每3 d更换营养液1次，培养30 d后，选取长势一致的植株备用。
1.2 试验方法
试验共设3个处理（Cu2 浓度分别为1、35、60 mg/L）和1个对照（CK）。使用1倍Hoagland营养液将无水硫酸铜配成Cu2 浓度处理分别为1、35、60 mg/L质量浓度梯度的营养液，以营养液为对照（其中Cu2 浓度为0.019 mg/L，可不考虑其影响），每个处理定植3株苗，各设重复3次。分别于处理后第1、4、7、10天取样，测定狭叶香蒲植株中的生理生化指标。过氧化物酶（POD）活性测定采用愈创木酚法[16]，超氧化物歧化酶（SOD）活性测定采用氮蓝四唑（NBT）比色法[17]，脯氨酸含量测定采用茚三酮比色法[18]，根系活力测定采用TTC法[18]。
1.3 数据处理
试验数据采用STST软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 Cu2 胁迫对POD活性的影响
由图1可知，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲叶片的POD活性在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势；在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲叶片的POD活性均大于CK，相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的叶片POD活性随Cu2 浓度增加呈上升趋势，以Cu2 浓度为60 mg/L时活性最大，35 mg/L次之，而1 mg/L Cu2 胁迫下POD活性最低。说明狭叶香蒲叶片的POD能够忍耐60 mg/L的Cu2 胁迫。
由图2可知，不同浓度Cu2 胁迫下根系与叶片POD活性变化基本一致，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲根系的POD活性在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势；在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲根系的POD活性均大于CK，相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的根系POD活性随Cu2 浓度增加呈上升趋势，以Cu2 浓度为60 mg/L时活性最大，35 mg/L次之，而1 mg/L Cu2 胁迫下POD活性最低。在第7天时且当Cu2 浓度为60 mg/L时POD活性达到最大。
图1和图2说明狭叶香蒲中POD在Cu2 浓度为60 mg/L时抗胁迫能力达到最大，说明POD能够忍耐35 mg/L的Cu2 胁迫。相同时间相同Cu2 浓度胁迫条件下根系中POD活性比叶片大。
2.2 Cu2 胁迫对SOD活性的影响
由图3可知，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲叶片的SOD活性在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势；在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲叶片的SOD活性均大于CK，相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的叶片SOD活性，随Cu2 浓度增加呈先上升后下降趋势，以Cu2 浓度为35 mg/L时活性最大，1 mg/L次之，而60 mg/L Cu2 胁迫下SOD活性最低。在第7天时且当Cu2 浓度为35 mg/L时SOD活性达到最大。
由图4可知，不同浓度Cu2 胁迫下根系与叶片SOD活性变化基本一致，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲根系的SOD活性在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势；在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲根系的SOD活性均大于CK，相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的根系SOD活性随Cu2 浓度增加呈先上升后下降趋势，以Cu2 浓度为35 mg/L时活性最大，1 mg/L次之，而60 mg/L Cu2 胁迫下SOD活性最低。在第7天时且当Cu2 浓度为35 mg/L时SOD活性达到最大。
图3和图4说明SOD在Cu2 浓度为35 mg/L时抗胁迫能力达到最大，SOD能够忍耐35 mg/L的Cu2 胁迫。当浓度大于35 mg/L，可能因为随Cu2 浓度的提高，高浓度Cu2 对植株造成生理伤害。这表明黄菖蒲在低浓度Cu2 胁迫下SOD抗胁迫能力较大。相同时间相同Cu2 浓度条件下根系中SOD活性比叶片大。
2.3 Cu2 胁迫对脯氨酸含量的影响
由图5可知，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲叶片的脯氨酸含量在Cu2 胁迫初期呈增加趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈减少趋势；相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的叶片脯氨酸含量随Cu2 浓度增加呈增加趋势，以Cu2 浓度为60 mg/L时最大，35 mg/L次之，而1 mg/L Cu2 胁迫下POD活性最低。在第7天时且当Cu2 浓度为60 mg/L时脯氨酸含量达到最大。
由图6可知，不同浓度Cu2 胁迫下根系与叶片脯氨酸含量变化基本一致，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下的1～10 d，狭叶香蒲根系的脯氨酸含量在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，在第7天达到最大，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势，说明第7天后脯氨酸已不发挥抗胁迫作用；相同时间不同Cu2 浓度胁迫处理的根系脯氨酸含量随Cu2 浓度增加呈增加趋势，以Cu2 浓度为60 mg/L时活性最大，35 mg/L次之，而1 mg/L Cu2 胁迫下脯氨酸含量最低。在第7天时且当Cu2 浓度为60 mg/L时脯氨酸含量达到最大。 图5和图6说明脯氨酸在Cu2 浓度为60 mg/L时抗胁迫能力达到最大，脯氨酸能够忍耐60 mg/L的Cu2 胁迫。相同时间相同Cu2 浓度条件下根系中脯氨酸含量比叶片多。
2.4 Cu2 胁迫对根系活力的影响
为了研究Cu2 对狭叶香蒲根系生长发育的影响，采用TTC法测定不同质量浓度Cu2 处理的香蒲根系的还原力。结果如图7所示，在所有处理浓度Cu2 胁迫下的前10 d，狭叶香蒲根系的活力在Cu2 胁迫初期呈上升趋势，之后随着胁迫处理时间的延长而呈下降趋势；低浓度Cu2 （1 mg/L和35 mg/L）处理的植株根系活力分别在处理前7 d和4 d根系活力高于CK（CK与处理都呈现上升的趋势），分别在第7天和第4天根系活力达到了最大值，之后植株根系活力呈现下降趋势，35 mg/L处理下降幅度大于1 mg/L处理，且第10天均低于CK（CK植株根系活力仍呈现上升趋势）。高浓度60 mg/L Cu2 处理的植株根系活力始终低于CK，说明此浓度下根系生长受到了抑制。根系是植物生命活动中的重要器官，根系活力泛指根系的吸收、合成、氧化和还原能力等，是用来衡量根系长势好坏的重要生理指标[19]。根系活力大小反映了根系代谢强度的大小，活力越高，则根系代谢就越旺盛，根系就健壮，这对整个植株的生长是有利的。可以看出，Cu2 浓度越大，Cu2 对根系活力抑制作用急剧增加而根系的抵抗作用逐渐消失，因而对根系生长发育产生了显著抑制作用。由此也说明35 mg/L Cu2 浓度是根系生长的临界浓度。
3 结论与讨论
研究结果表明，在所有处理浓度（1、35、60 mg/L）Cu2 胁迫下，随Cu2 浓度的增加，SOD、POD活性和脯氨酸含量均表现为上升趋势，在第7天达到最大，之后下降。酶活性的提高是由于Cu2 进人植物体后，通过一系列生理生化反应，产生了一些过氧化物，造成底物浓度提高[20]，在胁迫后期，特别是在高浓度胁迫后期，由于植株细胞内Cu2 的不断增加，植株受到严重的毒害，导致抗氧化酶基因转录水平表达量下降[21]，生理代谢发生紊乱，酶活性降低。脯氨酸积累有多种生理意义，如作为细胞质渗透调节物质、稳定生物大分子结构等[22]。大量的研究资料证实[23-24]在胁迫条件下其含量上升，以维持细胞正常的生理代谢。但是胁迫后期，脯氨酸含量却呈现下降的趋势，主要是植物正常的生命活动已经遭到抑制，出现了伤害的症状，植物已经失去了抗胁迫的能力。
相同时间不同Cu2 浓度处理的植株POD活性随Cu2 浓度增加呈上升趋势，Cu2 浓度为60 mg/L时POD活性最大，相同时间不同Cu2 浓度处理的植株SOD活性随Cu2 浓度增加呈先上升后下降趋势，Cu2 浓度为35 mg/L时POD活性最大，相同时间不同Cu2 浓度处理的植株脯氨酸含量随Cu2 浓度增加呈上升趋势，Cu2 浓度为60 mg/L时脯氨酸含量最多。Cu2 作为SOD、POD等的辅基而参与呼吸代谢，微量Cu2 会促进酶与底物结合，而过量Cu2 显著降低酶的活性[20]。SOD在低浓度Cu2 胁迫下活性较大，而POD和脯氨酸在高浓度Cu2 胁迫下活性较大，含量较高，反映出了狭叶香蒲体内不同物质对Cu2 协迫的抗性具有相互协调的特性。POD、SOD活性，脯氨酸含量在根系中均大于叶片。这可能与Cu2 胁迫特别是高浓度Cu2 胁迫下，地上部生物量降低程度大于地下部且有相关性[21]。
低浓度Cu2 胁迫使根系活力上升，高浓度Cu2 胁迫使根系活力受到抑制。这可能是根系对低浓度Cu2 胁迫有一定的应激能力，通过提高根系中SOD、POD等抗氧化酶的活力及脯氨酸含量等生理代谢来缓解Cu2 胁迫的伤害[25]，但是随着处理时间的延长，强的呼吸代谢造成能量的过多消耗，最终致使植物生长受抑制，根系代谢活力降低。说明抗氧化防御系统的保护作用是有一定局限的。
SOD可忍耐的Cu2 临界浓度为35 mg/L，而POD和脯氨酸为60 mg/L，甚至可能更大。SOD与Cu2 关系密切，对Cu2 胁迫敏感，在抗氧化系统中，SOD处于第一道防线。史吉平等[26]建议用SOD活性作为植物抗重金属毒害的重要生理指标。根系生长的临界浓度也为35 mg/L。因此，综上可以推断狭叶香蒲可忍耐的Cu2 临界浓度为35 mg/L。
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