甲醛对室内耐阴观叶植物丙二醛的影响.pdf

第 卷第 期 年 月 山 东 建 筑 大 学 学 报 .收稿日期:基金项目:山东省自然科学基金项目()住房和城乡建设部科技计划项目()山东省住房城乡建设厅科技计划项目()作者简介:鲁敏()女(满族)教授博士主要从事室内外污染气体和污水的植物净化与生态修复技术及抗污吸污植物的选择与应用等方面的研究:.通讯作者:./.甲醛对室内耐阴观叶植物丙二醛的影响鲁敏张晴晴高庆宇姚思远景荣荣(.山东建筑大学 风景园林科学研究中心山东 济南.山东建筑大学 艺术学院山东 济南.济南市历城区全福街道办事处山东 济南)摘要:甲醛会严重威胁人类生命安全并造成环境污染植物对室内化学污染抗性的强弱是持续吸收和净化污染物的前提和基础丙二醛是反映细胞膜质过氧化水平和受损程度、衡量植物耐胁迫能力的重要指标 文章采用密闭熏气法研究了 种不同质量浓度甲醛胁迫对 种室内耐阴观叶植物体内丙二醛的质量摩尔浓度变化的影响分析了供试植物对甲醛污染的抗性能力 结果表明:在.、.、./质量浓度的甲醛胁迫下供试植物丙二醛的质量摩尔浓度均随甲醛质量浓度的升高呈上升趋势其中不夜城芦荟体现抗性最强丙二醛的质量摩尔浓度变化率最小其值分别为.、.、.种供试植物抗性由大到小排序为不夜城芦荟竹柏金钻蔓绿绒黑叶观音莲粉网纹草红网纹草白网纹草关键词:甲醛耐阴观叶植物丙二醛抗性影响中图分类号:.文献标识码:文章编号:()(.):./././.:.:山 东 建 筑 大 学 学 报 年 引言随着人们生活水平的提高室内装饰越来越受到青睐 然而装饰装修材料在满足人们审美需求的同时也将化学污染物带入其中导致室内污染问题日益凸显严重危害公众生命健康 甲醛是一种高容量的毒性物质具有强刺激作用其释放周期长、危害性持久被称为室内化学污染的头号“杀手”其可以通过呼吸系统进入人体引起功能障碍刺激中枢神经和重要免疫系统导致神经麻痹、免疫力下降 过量摄入还会引发基因毒性并致畸、致癌严重威胁了人类的生命安全及污染环境植物具有固碳释氧、杀菌保健的功能且对室内化学污染有着极强的吸收净化能力 耐阴观叶植物作为室内观赏应用较多的植物类型其造型优美、观赏性强也具有较高的净化吸滞能力选择抗污、吸污能力强的耐阴观叶植物修复室内生态已成为治理室内甲醛等污染的重要途径 然而植物对室内化学污染抗性的强弱是决定其在污染环境中能否正常生长发育并持续吸收和净化污染物的前提和基础 因此研究甲醛胁迫下室内耐阴观叶植物的受害程度对污染环境下植物正常生长发育及高效防治室内甲醛污染至关重要正常状态下植物细胞有氧代谢产生的活性氧()类物质与抗氧化防御系统对其的清除作用处于氧化还原的动态平衡 当植物受到污染胁迫时其体内多种代谢途径受阻从而产生大量的 打破了植物体内平衡 过剩的 会攻击细胞膜系统从而导致膜脂中的多不饱和脂肪酸()被氧化而形成丙二醛 丙二醛与碱基进行加成反应会使碱基变性引起生物大分子(蛋白质、核酸等)交联聚合从而破坏生物膜的结构与功能进而影响植物体一系列正常的生理生化反应 甲醛污染下植物能够通过自身抗氧化防御机制的调节作用抵抗甲醛胁迫其抗性越强细胞膜过氧化程度越低丙二醛质量摩尔浓度变化就越小 因此植物体内丙二醛质量摩尔浓度的高、低能够反映细胞膜质过氧化水平及受损程度从而间接反映植物抗性常作为衡量其耐胁迫能力的重要指标丙二醛质量摩尔浓度越高植物受损程度越大目前国内外相关研究多集中在甲醛污染对植物叶绿素()质量分数、过氧化物酶()、过氧化氢酶()和超氧化物歧化酶()等抗氧化酶活性的影响甲醛污染胁迫对植物体内丙二醛质量摩尔浓度变化的研究少见报道仅存在于苯及其与甲醛复合污染胁迫研究中文章选用 种常见的室内耐阴观叶植物为对象通过 次重复的随机区组试验设计研究了 种不同质量浓度甲醛胁迫对供试植物体内丙二醛质量摩尔浓度变化的影响分析了供试植物对甲醛污染的抗性能力为筛选室内甲醛污染下正常生长发育的植物提供理论依据 材料与方法.试验材料供试材料由山东济南花木联合开发公司提供选择长势良好且植物株型、花盆规格、栽培基质等完全一致并于试验开始前一周进行实验室驯化供试植物材料如下:竹柏()罗汉松科竹柏属常绿植物别名为椤树、罗汉柴、椰树等 其喜温暖湿润环境可耐阴且造型优美具有抗污驱虫、净化空气等功效是我国和日本特有的耐阴观叶植物金钻蔓绿绒()天南星科喜林芋属观叶花卉别名为金钻 喜半阴环境气生根发达、叶柄粗壮 可吸收一氧化氮()、氨气()、二氧化硫()等多种有毒气体常作为室内耐阴观叶植物不夜城芦荟()百合科芦荟属多年生肉质草本植物别名为高尚芦荟、不夜城、大翠盘其叶片狭长披针状耐旱、耐盐碱能力较强具一定药用价值黑叶观音莲()天南星科海芋属多年生草本植物别名为黑叶芋、美叶芋 其叶形别致、叶色浓绿具有抗污吸污、吸尘滞尘等功效可作为室内常见耐阴观叶植物红网纹草()爵床科网纹草属多年生草本植物别名为费丽草 其网脉红色密布叶面喜高湿、半阴环境叶脉清晰株型别致常作为室内小型观叶盆栽植物白网纹草(.)爵床科网纹草属多年生常绿草本植物 其网脉白色 第 期 鲁敏等:甲醛对室内耐阴观叶植物丙二醛的影响 喜高湿、半阴环境分枝密集株型健美在室内阴暗环境中生长良好适宜室内美化、绿化粉 网 纹 草()爵床科网纹草属多年生草本植物 其株型小巧叶脉纹理均匀常布置于书房、客厅等亦可作吊挂装饰.试验设计试验在山东建筑大学省级环境实验中心进行参考 等的方法在设计材料厚度约为.、边长为.的玻璃立体熏气箱进行密闭熏气试验 为减少箱外因素干扰箱体四周均用酸性硅酮密封胶涂抹并用凡士林试剂密封箱内配备小风扇(、)以使甲醛溶液快速挥发设置干湿温度计密切监测并随时记录温、湿度变化情况 控制温度、相对湿度分别为(.)和 保证熏气箱内环境基本一致采用 次重复的随机区组试验设计 根据前期研究发现耐阴观叶植物在国家标准室内甲醛质量浓度(./)的(./)、(./)、倍(./)的污染胁迫下 产生速率变化显著设置 种甲醛质量浓度、分别为.、.、./为确保精准度试验前将植物试材的盆土用聚乙烯薄膜包扎密封露出植物(以避免土壤吸收甲醛)并做好标记放入密闭熏气箱内适应 周后进行熏气处理 试验共设 个处理 号熏气箱为空白对照()放入 盆供试植物不做熏气处理 号熏气箱内各放 盆同种供试植物分别熏气 重复 次取 份长势良好、无病虫害、位置相对一致的叶片用蒸馏水洗净晾干测定并计算 种供试植物的丙二醛质量摩尔浓度.丙二醛质量摩尔浓度测定.提取、制备粗酶液待熏气处理结束后从每株供试植物顶部、中部、下部的不同方位随机剪取 份足够数量、完全伸展的叶片组成混合叶群用蒸馏水洗净表面、擦干并剪碎各取.碎叶置于研钵内 量取 的三氯乙酸()溶液少量多次加入研钵中将鲜样叶片充分研磨至匀浆后提取至离心管并于转速 /的 台式高速冷冻离心机中离心 得到样品离心上清液(粗酶液).样品比色测定采用 硫 代 巴 比 妥 酸 比 色 法 选 取 外 径、长度 试管 支分别编号 号其中 号为 号试管中加入.蒸馏水和.、.的硫代巴比妥酸()溶液 号试管中各加入.分别经、处理植株的粗酶液和.的 溶液 支试管摇匀并置于沸水浴反应 迅速冷却后吸取混合液于转速 /的冷冻离心机中离心 得最终上清液测定并记录上清液在、和 波长下的吸光光度值丙二醛质量摩尔浓度 由式()表示为 ()式中 .()./、分别为、波长下的吸光光度值为待测溶液的总体积为反应后混合液的体积 为叶片重量为与 反应的溶液体积.统计分析方法利用电子表格()和统计产品与服务解决方案().进行一般线性模型中的双因素方差分析通过最小显著差检验()和新复极差法进行多重比较 结果与分析.甲醛污染对供试植物丙二醛质量摩尔浓度的影响 种室内耐阴观叶植物在、等 种甲醛质量浓度梯度下熏气 后其体内的丙二醛质量摩尔浓度变化如图 所示 其中大写字母 表示不同胁迫质量浓度下同种植物间的显著性差异(.)小写字母 表示相同胁迫质量浓度下不同植物种类间显著性差异(.)表示相同胁迫质量浓度下不同植物种类间极显著性差异(红网纹草白网纹草黑叶观音莲金钻蔓绿绒竹柏不夜城芦荟在 质 量 浓 度 下 粉 网 纹 草 的 变 化 率(.)最大受甲醛影响最大红网纹草的变化率(.)次之受甲醛影响较大不夜城芦荟的变化率(.)最小受甲醛影响最小 根据 质量浓度甲醛胁迫下供试植物丙二醛质量摩尔浓度变化率多重比较结果(如图 所示)综合排序 种供试植物受损程度可得:粉网纹草红网纹草金钻蔓绿绒白网纹草黑叶观音莲竹柏不夜城芦荟在 质 量 浓 度 下 红 网 纹 草 的 变 化 率(.)最大受甲醛影响最大粉网纹草的变化率(.)次之受甲醛影响较大不夜城芦荟的 第 期 鲁敏等:甲醛对室内耐阴观叶植物丙二醛的影响 变化率(.)最小受甲醛影响最小 根据 质量浓度甲醛胁迫下供试植物丙二醛质量摩尔浓度变化率多重比较结果(如图 所示)综合排序 种供试植物抗性可得:红网纹草粉网纹草黑叶观音莲白网纹草竹柏金钻蔓绿绒不夜城芦荟综合 种质量浓度甲醛污染胁迫下 种植物丙二醛质量摩尔浓度变化情况对供试植物受损程度进行综合排序可得:白网纹草红网纹草粉网纹草黑叶观音莲金钻蔓绿绒竹柏不夜城芦荟胁迫条件下植物质膜透性增大膜伤害程度增加丙二醛质量摩尔浓度上升且胁迫质量浓度越高植物受损越严重 试验中甲醛胁迫下供试植物的丙二醛质量摩尔浓度均呈上升趋势与前期研究所得结论基本一致 李翠芬等发现单一质量浓度甲醛胁迫下 种盆栽植物丙二醛质量摩尔浓度均随胁迫时间增加而增加而文章仅测定了 种耐阴观叶植物在不同甲醛质量浓度胁迫 后的丙二醛质量摩尔浓度至于不同质量浓度下甲醛胁迫时间对植物丙二醛的影响有待于进一步研究随甲醛胁迫质量浓度的升高竹柏、金钻蔓绿绒、不夜城芦荟、黑叶观音莲的丙二醛质量摩尔浓度上升幅度较其他植物减小可能是植物受到胁迫时其细胞内保护酶系统被激活从而进行自由基的清除抑制丙二醛产生已产生的丙二醛和细胞中蛋白质、酶等物质交联聚合共同作用以致丙二醛质量摩尔浓度相对减少 孙慧群等通过分析甲醛处理下蚕豆叶片抗氧化酶活性可知短时间的胁迫诱导叶片抗氧化防御机制应激性加强亦可解释文章试验所得结果何香等研究发现不同杜鹃花品种在逆境下其体内丙二醛质量摩尔浓度的变化都有不同程度的增加且不同品种间存在显著差异同时不同试验植物对不同质量浓度的甲醛胁迫反应存在一定差异产生这一结果的原因可能与供试植物叶片形态、细胞结构存在一定差异有关不夜城芦荟叶片肉质细胞结构不易被破坏而网纹草细胞壁相对较薄受害更明显逆境胁迫下膜脂过氧化会造成细胞膜系统损伤使植物受损 丙二醛作为膜脂过氧化的最终产物能在一定程度上反映细胞膜结构的完整性与植物抗性密切相关 等亦认为可利用丙二醛质量摩尔浓度的高低来反映细胞膜受损程度及植物抗性 前期研究发现在室内化学污染胁迫下植物通过有效增加体内、抗坏血酸过氧化物酶()等抗氧化酶活性维持 代谢平衡减少丙二醛累积缓解污染对植物造成的氧化胁迫增强其抗性 当累积的 处于抗氧化酶清除能力范围内时丙二醛质量摩尔浓度相对稳定细胞膜可维持正常结构而随胁迫质量浓度的增加植物体内 累积一旦超过抗氧化酶的清除能力细胞膜会发生过氧化反应导致丙二醛质量摩尔浓度增加 因此丙二醛质量摩尔浓度上升幅度的大小顺序与植物抗性强弱的排序相反丙二醛质量摩尔浓度上升幅度越小表明抗氧化酶活性越强其抗性越强与 等的研究结果一致 文章仅探索了甲醛胁迫下室内耐阴观叶植物丙二醛质量摩尔浓度变化至于甲醛污染胁迫下植物抗性的综合评定以及植物对甲醛的吸收净化能力有待进一步研究 结论通过上述研究可知:()在、等 种不同质量浓度甲醛污染的影响下 种室内耐阴观叶植物体内的丙二醛质量摩尔浓度均随甲醛质量浓度的升高呈上升趋势其中不夜城芦荟丙二醛质量摩尔浓度变化率最小分别为.、.、.体现抗性最强在、质量浓度甲醛污染的影响下粉网纹草丙二醛质量摩尔浓度变化率最大其值分别为.、.体现抗性最弱在 质量浓度甲醛污染的影响下红网纹草丙二醛质量摩尔浓度变化率最大其值为.体现抗性最弱()根据、等 种甲醛质量浓度影响下供试植物丙二醛质量摩尔浓度的上升幅度分析其抗性可得 种室内耐阴观叶植物的抗性排序为不夜城芦荟竹柏金钻蔓绿绒黑叶观音莲粉网纹草红网纹草白网纹草参考文献:鲁敏卢佳欢张凌方等.甲醛胁迫下 种室内植物叶绿素含量变化.山东建筑大学学报():.杜立杰于泊蕖.新装修室内空气中甲醛浓度的影响因素及甲醛清除剂去除效果.河北大学学报(自然科学版)():.王凯韩玉珠张晓旭等.甲醛胁迫对叶用甜菜生理特性的影响.北方园艺():.刘俊逸张晓昀李杰等.室内甲醛污染物高效治理新技术研究进展.应用化工():.山 东 建 筑 大 学 学 报 年 .:.:.景荣荣.种室内耐阴观叶植物对甲醛污染的耐胁迫能力及净化能力研究.济南:山东建筑大学.鲁敏张凌方闫红梅等.甲醛污染胁迫下室内植物 活性变化分析.山东建筑大学学报():.:.鲁敏高鹏赵洁等.苯污染胁迫下室内植物 活性与 含量变化分析研究.山东建筑大学学报():.鲁敏吴天缘李文月等.苯和甲醛复合污染对室内植物 和 的影响.山东建筑大学学报():.王丽萍王俊王冬梅等.不同水培植物对室内甲醛污染吸收能力的研究.中南林业科技大学学报():.鲁敏谭蕾王晗等.苯污染胁迫下耐阴观叶植物 活性变化研究.山东建筑大学学报():.鲁敏周智敏谭蕾等.甲醛和苯复合污染下悬垂植物叶绿素含量变化.山东建筑大学学报():.叶旺敏熊德成杨智杰等.大气增温对杉木幼树叶片及细根生理特征的影响.生态学报():.邵文静张今杰盖胜男等.低温胁迫下高粱幼苗叶片生理变化及相关基因表达分析.农业生物技术学报():.魏婧徐畅李可欣等.超氧化物歧化酶的研究进展与植物抗逆性.植物生理学报():.王佳星余国源谢瑛等.土壤镉胁迫对紫金牛生理特性的影响.东北林业大学学报():.李翠芬周俊辉肖志娜等.甲醛胁迫下四种盆栽植物的生理动态反应.广西植物():.孟凡金叶景丰魏忠平等.干旱胁迫对科罗拉多蓝杉幼树生理特性的影响.北方园艺():.李端司建华李继彦等.胡杨()对盐胁迫和干旱胁迫的生理响应特征.中国沙漠():.丁龙赵慧敏曾文静等.五种西北旱区植物对干旱胁迫的生理响应.应用生态学报():.张杰孙叶烁薛一花等.贮藏温度对白菜叶片、活性及 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