91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

 焦揚(yáng)，  羅學(xué)剛，  唐永金，  賈文甫，  李波

（1．西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院；

2．西南科技大學(xué)核廢物與環(huán)境安全國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，四川綿陽(yáng)621010；

 3．生物質(zhì)材料教育部工程研究中心，四川綿陽(yáng)621010）

 摘要：通過(guò)盆栽實(shí)驗(yàn)，研究不同鈾濃度(0、25、50、100、250、500 mg/kg)下，鈾對(duì)3種植物（反枝莧、鬼針草、印度芥菜）的根際土壤酶（脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和脫氫酶）活性的影響。結(jié)果表明：鈾對(duì)不同酶活均有抑制作用；脫氫酶、酸性磷酸酶和脲酶與鈾濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，可以作為監(jiān)測(cè)鈾污染的酶學(xué)指標(biāo)，其中脫氫酶最高顯著性可達(dá)到-0.974，對(duì)鈾最為敏感。3種植物均能提高土壤酶活性，但不同植物對(duì)不同土壤酶影響不同：反枝莧對(duì)酸性磷酸酶的提升效果最強(qiáng)，對(duì)脫氫酶保護(hù)作用最強(qiáng)；鬼針草對(duì)蔗糖酶提升效果最強(qiáng)，對(duì)脲酶的保護(hù)作用最強(qiáng)；印度芥菜對(duì)脲酶和脫氫酶提升效果最強(qiáng)，對(duì)酸性磷酸酶和蔗糖酶保護(hù)效果最強(qiáng)。3種植物對(duì)不同酶活均值對(duì)比發(fā)現(xiàn)：反枝莧組巾平均抑制率最低為l1.690/,，平均變化率為21.579fl/0，對(duì)鈾污染土壤酶活修復(fù)效果最好。

 關(guān)鍵詞：鈾污染；土壤酶；酶學(xué)指標(biāo)；酶活修復(fù)

 20世紀(jì)30年代發(fā)核裂變現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，隨著對(duì)核能研究的深入，大量的鈾礦被開(kāi)采和冶煉，因此大量的土壤和水體被鈾尾礦和廢料污染。鈾作為環(huán)境中毒性較強(qiáng)的重金屬之一，除具有化學(xué)毒性外，還具有衰變放射性毒性的特性。鈾發(fā)射射線(xiàn)主要是a射線(xiàn)(鈾-235為4.679 MeV，鈾-238為4.270 MeV)12]而鈾離子主要通過(guò)食物鏈以氣溶膠的形式進(jìn)入人體，長(zhǎng)期處于被鈾污染的環(huán)境中的人更易患癌。有報(bào)道稱(chēng)，在一些鈾冶煉區(qū)附近土壤的鈾濃度高達(dá)幾十到幾百mg/kg，因此對(duì)其修復(fù)勢(shì)在必行。

 在眾多修復(fù)方法中，植物修復(fù)以其修復(fù)價(jià)格低廉、易于實(shí)施、對(duì)環(huán)境擾動(dòng)少和無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，迅速在重金屬污染治理方面受到重視。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于鈾污染土壤的植物修復(fù)研究上進(jìn)行了廣泛的研究并取得了顯著成果，但其主要研究集中于富集植物的篩選上，而對(duì)修復(fù)后的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)方法的研究較少。

 土壤酶作為土壤中生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑，在土壤肥力評(píng)價(jià)、植物營(yíng)養(yǎng)利用效率以及土壤污染消除等方面起著重要作用。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，土壤酶活性與重金屬污染程度存在一定的相關(guān)性，因此，土壤酶活性可以用來(lái)判別土壤重金屬污染程度。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)種植植物對(duì)土壤酶活有修復(fù)作用。因此研究植物根際土壤酶活的變化對(duì)于探索富集植物修復(fù)土壤污染的效果和機(jī)理有重要作用。但放射性核素鈾污染對(duì)富集植物根際土壤酶活的影響的研究還鮮有報(bào)道，值得深入研究。

 因此，本研究選取普通植物反枝莧、某鈾尾礦優(yōu)勢(shì)植物鬼針草、重金屬修復(fù)模式植物印度芥菜為材料，通過(guò)盆栽控制性實(shí)驗(yàn)，添加外源鈾的方法，對(duì)比鈾污染對(duì)不同植物的根際土壤酶活性的影響，探討不同植物對(duì)土壤酶活的作用，以期為監(jiān)測(cè)土壤鈾污染狀況和評(píng)價(jià)土壤修復(fù)效果提供生物酶學(xué)理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

 供試植物：莧科莧屬反枝莧(Amaranthus retrojlexus)、十菊科鬼針草屬鬼針（Bidens pilosa L）和字花科蕓薹屬印度芥菜（Brassica juncea），植物種子采于某鈾尾礦庫(kù)。

 供試土壤為西南科技大學(xué)水稻試驗(yàn)田中表層土壤(0—20 cm)。該土壤pH值為6.02，有機(jī)質(zhì)含量為23.9 g/kg，全氮1.61 g/kg，堿解氮93.8 mg/kg，全磷0.858 g/kg，有效磷25 mgfkg，全鉀21.3 g/kg，速效鉀135 mgfkg，陽(yáng)離子代換量14.6 cmol/kg，pH 6.02，土壤采回風(fēng)干過(guò)5 mm篩充分混勻備用。

 本實(shí)驗(yàn)在西南科技大學(xué)溫室中進(jìn)行，采用15 cmx20 cm的規(guī)格一致塑料米氏盆，每盆裝入干重1kg土壤，以不同濃度U02(CH3C00)2-2H20溶液為添加物，將其在溫室中穩(wěn)定2個(gè)月后再進(jìn)行兩次深翻，確保U分布均勻。不同濃度添加物與土壤結(jié)合之后每盆土壤中的U含量（以純U計(jì)）分別為CK(O)、U1(25)、U2( 50)、U3(100)、U4(250)、U5(500)，括號(hào)內(nèi)為含量，單位為mg/kg，每個(gè)處理均設(shè)3個(gè)重復(fù)。然后直播3種植物的種子，出苗后每盆定苗2株，另設(shè)一組不種植植物的空白對(duì)照。實(shí)驗(yàn)期間保持土壤含水量為80%。

1.2取樣與測(cè)定

 培養(yǎng)80 d后，將植物從盆中連根完全取出，用抖落法收集根際土壤，同時(shí)分別取無(wú)植物的處理，裝入無(wú)菌紙袋。待自然風(fēng)干后與實(shí)驗(yàn)室條件下過(guò)100目篩，除去土壤樣品中的雜質(zhì)，制成實(shí)驗(yàn)樣品。測(cè)定土樣中的4種酶（脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、脫氫酶）的活性。

 土壤酶酶活性的測(cè)定方法參照關(guān)松蔭的方法。脲酶采取苯酚鈉一次氯酸鈉比色法，活性單位以產(chǎn)生的NH3-N的量表示；酸性磷酸酶采用對(duì)硝基苯比色法，活性單位以產(chǎn)生的對(duì)硝基苯酚的量表示；蔗糖酶采用3，5-=硝基水楊酸比色法，活性單位以產(chǎn)生的葡萄糖的量表示；脫氫酶采用TTC(氯化三苯基四氮唑)還原比色法，活性單位以產(chǎn)生的TTF(2，3，5-三苯基甲月替)的量表示。重復(fù)測(cè)定3次，其中每種酶的測(cè)定均包含無(wú)底物和無(wú)土壤的處理。

1.3數(shù)據(jù)分析

 相對(duì)變化率(R，)%=(植物組土壤酶活性一空白組土壤酶活性)xl00/空白組土壤酶活性，均為相同濃度處理下。用來(lái)表示不同植物對(duì)根際土壤酶活的影響。

 抑制率%一（不同處理濃度下土壤酶活一未添加鈾的土壤酶活）xl00/未添加鈾的土壤酶活，均為同一中植物。用來(lái)表示不同濃度鈾污染對(duì)某一植物的根際土壤酶活的影響。

 采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用DPS 7.5進(jìn)行多重比較和顯著性分析，用SPSS 19.0進(jìn)行顯著性分析，用Origin 8.5作圖。

2結(jié)果與分析

2.1鈾對(duì)3種植物根際脲酶酶活性的影響

土壤脲酶可以催化尿素的水解生成氨，能夠來(lái)表征土壤中氮的轉(zhuǎn)化狀況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，除鬼針草組外，其他3組處理變化趨勢(shì)類(lèi)似，U1能顯著促進(jìn)土壤脲酶的活性，U2對(duì)酶活影響不顯著，U3、U4、U5對(duì)脲酶活性呈現(xiàn)顯著抑制作用，且抑制率隨著鈾濃度的上升也逐漸升高；而鬼針草組U1、U2、U3對(duì)脲酶活性作用不顯著，U4、U5顯著抑制脲酶活性�？偟膩�(lái)看，鈾對(duì)土壤脲酶有“低促高抑”的現(xiàn)象，陳蘇等研究鉛對(duì)土壤酶活的影響中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的現(xiàn)象。這說(shuō)明鈾對(duì)土壤脲酶具有與其他重金屬類(lèi)似的影響：低濃度的金屬離子作為酶的輔基能促進(jìn)酶活性中心與底物間的酶蛋白的表面電荷結(jié)合，從而增強(qiáng)酶活性；同時(shí)高濃度的金屬離子能夠抑制土壤中微生物的生長(zhǎng)和繁殖，減少微生物體內(nèi)酶的合成和分泌，因此酶活性降低，也可能作用于植物根系使根系分泌物減少直接或間接導(dǎo)致土壤酶活的降低。

 對(duì)比分析如表1所示，相關(guān)系數(shù)表明，除反枝莧組外，土壤脲酶活性與鈾濃度相關(guān)系數(shù)均達(dá)到顯著相關(guān)或極顯著負(fù)相關(guān)，這說(shuō)明土壤脲酶能表征鈾的污染狀況，可作為評(píng)價(jià)鈾污染的指標(biāo)，這與張飛等對(duì)鈾與土壤酶活之間的關(guān)系的研究結(jié)果一致。平均相對(duì)變化率表明，印度芥菜組的平均R最大，表明種植印度芥菜對(duì)土壤脲酶的提升作用最為明顯。平均抑制率顯示，印度芥菜組的平均抑制率最小，由于低濃度鈾對(duì)土壤脲酶有促進(jìn)作用．所以不能采用平均抑制率來(lái)對(duì)比不同植物對(duì)土壤脲酶的保護(hù)作用。而最大抑制率表明，鬼針草組的最大抑制率最小，表明種植鬼針草對(duì)土壤脲酶保護(hù)效果最好。結(jié)合圖l中種植鬼針草組U1、U2、U3對(duì)脲酶活性抑制作用不顯著，綜合分析，3種植物對(duì)根際脲酶酶活性提升效果表現(xiàn)為：印度芥菜>鬼針草>反枝莧，這說(shuō)明是由于印度芥菜的根系提高根際脲酶的活性。但3種植物對(duì)鈾污染條件下對(duì)土壤脲酶的保護(hù)效果表現(xiàn)為鬼針草>印度芥菜>反枝莧，這說(shuō)明鬼針草的根際土壤脲酶所受鈾的毒害較輕。

2.2鈾對(duì)3種植物根際酸性磷酸酶酶活性的影響

有機(jī)磷是土壤中磷的重要成分，通過(guò)磷酸酶把有機(jī)磷催化為無(wú)機(jī)磷后，植物根系才能吸收利用。因此，土壤磷酸酶可以表征有機(jī)磷轉(zhuǎn)化的生化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，反枝莧組與空白組的趨勢(shì)最為相似，U1、U2作用不顯著，U3、U4、U5顯著抑制磷酸酶的活性，隨著鈾濃度的增大抑制作用增強(qiáng)；鬼針草組的U1、U2、U3、U4均顯著抑制磷酸酶活性且這4個(gè)處理間的抑制作用變化不顯著，U5的抑制率最大；印度芥菜組除了U1外，均顯著抑制磷酸酶活性�？偟膩�(lái)看，低濃度的鈾對(duì)土壤磷酸酶的作用不顯著，但高濃度鈾對(duì)土壤磷酸酶有顯著抑制作用且隨著濃度的增加抑制作用逐漸增強(qiáng)。這可能是因?yàn)殁櫯c土壤酶沒(méi)有專(zhuān)一性對(duì)應(yīng)關(guān)系，酶活性不受影響，所以低濃度鈾的作用不顯著；而中高濃度的鈾對(duì)土壤磷酸酶的抑制原理可能與脲酶類(lèi)似。

對(duì)比分析如表2所示，相關(guān)系數(shù)表明，鈾濃度與不同實(shí)驗(yàn)組之間的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，這說(shuō)明土壤磷酸酶能表征鈾的污染狀況，可作為評(píng)價(jià)鈾污染的指標(biāo)這也與張飛等的研究結(jié)果一致。平均相對(duì)變化率表明，反枝莧組的平均R最大，表明種植反枝莧對(duì)土壤磷酸酶的提升作用最為明顯。平均抑制率顯示，印度芥菜組的平均抑制率最小，而最大抑制率表明，印度芥菜組的最大抑制率最小，綜合這2種指標(biāo)說(shuō)明種植印度芥菜對(duì)根際磷酸酶酶活性保護(hù)較好。綜合所有指標(biāo)考慮，種植反枝莧能較高的提升根際磷酸酶酶活活性，種植印度芥菜能更好的保護(hù)土壤磷酸酶酶活使之較少受到鈾污染的抑制。

2.3鈾對(duì)3種植物根際蔗糖酶酶活性的影響

 蔗糖酶能夠增加土壤中易溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此蔗糖酶可用來(lái)表征土壤中生物學(xué)活性強(qiáng)度，而土壤肥力越高，蔗糖酶的活性就會(huì)越高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，不同實(shí)驗(yàn)組間蔗糖酶變化趨勢(shì)并不一致，而且蔗糖酶酶活性隨著鈾濃度的增加會(huì)出現(xiàn)先降低后升高再降低的“抗酶活性”現(xiàn)象，已有研究者證明這種“抗性峰”有時(shí)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)。空白組中，不同濃度鈾對(duì)蔗糖酶的酶活性均有顯著抑制作用，但抑制作用并不隨著鈾濃度的增加而增強(qiáng)，而是出現(xiàn)2個(gè)“抗性峰”；反枝莧組與空白組類(lèi)似，只是“抗性峰”只有一個(gè)；而鬼針草組不同濃度鈾對(duì)酶活性也有抑制作用，在U2和U4處各出現(xiàn)一個(gè)“抗性峰”且U2的抑制作用不顯著；印度芥菜組中除U1外其他濃度的鈾均對(duì)酶活鈾顯著抑制作用，在U4處出現(xiàn)了一個(gè)“抗性峰”。綜合

分析，蔗糖酶酶活性受鈾污染的抑制，但對(duì)鈾污染敏感性較低。這與已有研究發(fā)現(xiàn)蔗糖酶的穩(wěn)定性高，不容易隨著環(huán)境條件變化而發(fā)生強(qiáng)烈的變化的研究結(jié)果一致。

對(duì)比分析如表3所示，相關(guān)系數(shù)表明，蔗糖酶酶活性與鈾濃度無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明蔗糖酶不能表征鈾的污染程度。平均相對(duì)變化率表明，鬼針草最能提高蔗糖酶的酶活性。平均抑制率表明，印度芥菜組中蔗糖酶酶活性受鈾污染的抑制最��；而最大抑制率表明，印度芥菜組的最大抑制率最低，不同實(shí)驗(yàn)組中最大抑制率出現(xiàn)的位置不同，并且均不在最大鈾濃度處。這說(shuō)明印度芥菜最能保護(hù)蔗糖酶酶活性，使之較少的受到鈾污染的抑制，但是鈾濃度的升高并不能較高程度上抑制蔗糖酶的活性。

2.4鈾對(duì)3種植物根際脫氫酶酶活性的影響

脫氫酶是一種只在細(xì)胞內(nèi)有活性的酶，其活性更能表示污染物對(duì)土壤的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，不同實(shí)驗(yàn)組顯示，土壤脫氫酶酶活性均隨著鈾濃度的增加而受到抑制，并且抑制作用隨著鈾濃度的增大而顯著增強(qiáng)。具體來(lái)活，空白組中U1對(duì)脫氫酶的活性的抑制未達(dá)到顯著水平，U2與U3相比差異未達(dá)到顯著水平；反枝莧組，每個(gè)種處理與CK相比均顯著抑制脫氫酶酶活，除U3與U4間未達(dá)到顯著水平外其他每?jī)煞N處理間相比均達(dá)到顯著水平；而鬼針草組和印度芥菜組每種處理間相比均達(dá)到了顯著水平。這與高秀麗等研究發(fā)現(xiàn)的鎘和鉛對(duì)脫氫酶活性有“先抑后促”的現(xiàn)象不同，而脫氫酶是胞內(nèi)酶，說(shuō)明鈾對(duì)細(xì)胞的作用機(jī)理與鎘和鉛不同。

對(duì)比分析如表4所示，相關(guān)系數(shù)表明，不同實(shí)驗(yàn)組中脫氫酶酶活性與鈾濃度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，能用脫氫酶表征鈾污染狀況。平均相對(duì)變化率顯示，印度芥菜組的根際土壤脫氫酶相對(duì)變化率最高，反枝莧最低。平均抑制率表明，反枝莧組的抑制率最低；而最大抑制率的結(jié)果與平均抑制率的結(jié)果一樣。這表明，印度芥菜對(duì)根際土壤脫氫酶的活性提高效果較好，種植反枝莧能較好的保護(hù)根際土壤脫氫酶活性使之較少的受到鈾污染的抑制。

2.5不同植物與不同土壤酶的關(guān)系比較

  將同一同酶受不同實(shí)驗(yàn)組影響的平均相對(duì)變化率、平均抑制率和最大抑制率進(jìn)行均值對(duì)比（表5）發(fā)現(xiàn)，平均變化率表現(xiàn)為：脫氫酶>酸性磷酸酶>蔗糖酶>脲酶；平均抑制率表現(xiàn)為：脫氫酶>蔗糖酶>酸性磷酸酶>脲酶；最大抑制率表現(xiàn)為：脫氫酶>酸性磷酸酶>蔗糖酶>脲酶。說(shuō)明種植植物后脫氫酶活性的提升最為明顯；添加不同濃度的鈾后脫氫酶受到的抑制作用最強(qiáng)，這也從另一方面反應(yīng)出脫氫酶比其他3種酶更為敏感。

  將不同實(shí)驗(yàn)組的平均相對(duì)變化率、平均抑制率和最大抑制率進(jìn)行均值對(duì)比（表6）發(fā)現(xiàn)，平均變化率方面，印度芥菜組>反枝莧組>鬼針草組；平均抑制率方面，鬼針草組>空白組>印度芥菜組>反枝莧組；最大抑制率方面，印度芥菜組>鬼針草組>空白組>反枝莧組，但是數(shù)值相差不大。說(shuō)明種植3種植物均能提高土壤酶活性，且印度芥菜和反枝莧對(duì)其提升效果最好，而種植反枝莧后土壤酶活受劍的抑制作用最小。

3結(jié)論

 (1)盆栽控制性實(shí)驗(yàn)表明，鈾對(duì)不同實(shí)驗(yàn)組4種酶活均有抑制作用。隨著鈾濃度的變化，土壤脲酶有“低促高抑”的現(xiàn)象；土壤磷酸酶受抑制作用增強(qiáng)；蔗糖酶會(huì)出現(xiàn)1—2個(gè)抗性峰；脫氫酶酶活值顯著下降。脫氫酶、酸性磷酸酶和脲酶，能作為表征鈾的污染的酶學(xué)指標(biāo)，其中脫氫酶最為敏感。

 (2)不同植物對(duì)不同根際酶酶活性的提升方面存在差異。印度芥菜最能提升土壤脲酶和土壤脫氫酶活性；反枝莧最能提高土壤酸性磷酸酶活性；鬼針草最能提高土壤蔗糖酶活性。4種酶活均值發(fā)現(xiàn)：印度芥菜和反枝莧對(duì)土壤酶活的提升效果較好。

 (3)不同植物在保護(hù)不同酶活性使之較少受到鈾污染抑制的效果方面作用不同。鬼針草最能保護(hù)土壤脲酶活性；印度芥菜最能保護(hù)土壤酸性磷酸酶和土壤蔗糖酶活性；反枝莧最能保護(hù)土壤脫氫酶活性。對(duì)比不同酶活均值發(fā)現(xiàn)，反枝莧對(duì)鈾污染土壤酶活保護(hù)效果最好。