吳東墨，王宏鑌，王海娟，王忠振，蔡文昌

（昆明理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，昆明 650500）

隨著含砷（As）礦石的開采、冶煉以及含As農(nóng)藥的不合理施用，環(huán)境中的As污染嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，破壞生態(tài)環(huán)境并威脅人類健康。2010年，中國消耗了33.8億t煤，有可能排放了9000 t As[1]。《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》[2]顯示，我國土壤As的點(diǎn)位超標(biāo)率為2.7%，在8種無機(jī)污染物中僅次于鎘（Cd）和鎳（Ni），位居第三位。另有調(diào)查發(fā)現(xiàn)，廣西南丹大廠超大型錫多金屬礦田的開發(fā)導(dǎo)致刁江沿岸土壤As超過《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—1995）（Ⅲ級）36～276倍[3]。因此，As污染土壤的修復(fù)顯得尤為重要和迫切。

自Ma等[4]和Chen等[5]發(fā)現(xiàn)蜈蚣草（Pteris vittata）超量富集As以來，利用蜈蚣草修復(fù)As污染土壤便受到廣泛關(guān)注。植物修復(fù)技術(shù)因具有操作簡便、經(jīng)濟(jì)有效和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而成為眾多修復(fù)技術(shù)中的優(yōu)選，然而由于重金屬超富集植物普遍具有發(fā)芽率低、生長緩慢和生物量低等缺陷，使得修復(fù)周期長、效率低。為提高植物修復(fù)效率，孫約兵等[6]提出可利用植物激素打破修復(fù)植物的種子休眠、發(fā)芽和快速生長。有研究表明，植物激素對超富集植物的生長和重金屬吸收具有促進(jìn)作用。據(jù)Cassina等[7]報(bào)道，在葉面、土壤和二者聯(lián)合施用細(xì)胞分裂素（CTK）后，Ni超富集植物Alyssum murale的生物量分別增加了53%、41%和75%；鋅（Zn）/Cd超富集植物滇苦菜（Picris divarica?ta）經(jīng) 10 μmol·L-1和 100 μmol·L-1吲哚乙酸（IAA）處理，葉片鉛（Pb）富集量分別上升了28.4%和37.3%[8]；何冰等[9]發(fā)現(xiàn)葉噴一定濃度脫落酸（ABA）、IAA和6-芐氨基嘌呤（6-BA）可提高Zn/Cd超富集植物東南景天（Sedum alfredii）的生物量，并促進(jìn)其對Cd的吸收和富集。

外源植物激素可有效緩解重金屬對植物的毒害，提高植物對重金屬的耐受性和提取能力[10]，但目前單一噴施某一種（類）植物激素的研究較多，而針對不同激素配合施用改善超富集植物重金屬提取效率的研究尚少。植物激素中，生長素（AUX）可調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育、細(xì)胞分裂和伸長生長，而CTK在細(xì)胞擴(kuò)增和分化、種子萌發(fā)及延緩衰老中也起著關(guān)鍵作用。IAA和激動素（KT）分別是AUX和CTK的典型代表，而蜈蚣草是全球公認(rèn)的As超富集植物，因此，探討IAA和KT配合施用對蜈蚣草As提取效率的影響，對協(xié)同使用植物激素以提高超富集植物對重金屬污染土壤修復(fù)效率具有重要意義。為此，我們提出植物激素配合施用可以改善As超富集植物蜈蚣草As提取效率的研究假設(shè)。為驗(yàn)證這一假設(shè)，本文首先采用盆栽正交實(shí)驗(yàn)，在低As污染土壤中種植蜈蚣草，考察2個因素（IAA和KT）、4個不同的激素水平（不施加、低、中和高濃度）下蜈蚣草As提取效率的變化，找出使As提取效率最高的兩種激素的最佳配比。然后研究最佳濃度配比下蜈蚣草生理生化的響應(yīng)，確定與As提取效率具有顯著相關(guān)性的生理生化因素，探究激素聯(lián)合施用提高植物As提取效率的原因，為在重金屬污染土壤修復(fù)中合理使用植物生長調(diào)節(jié)劑提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試植物

蜈蚣草初生小苗采自云南省紅河州開遠(yuǎn)市郊區(qū)的桉樹林，進(jìn)行修剪后，在溫室的清潔土壤中培養(yǎng)1個月，選取長勢良好、大小一致的幼苗（高7～8 cm、帶3～4片小葉）進(jìn)行盆栽實(shí)驗(yàn)。

1.2 供試土壤

采集昆明理工大學(xué)呈貢校區(qū)校園土，自然風(fēng)干后過5 mm尼龍篩，將校園土、河沙和腐殖土按2∶1∶1的比例充分混勻。供試土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。

表1 供試土壤基本理化性質(zhì)（n=4）Table 1 Basic physical and chemical properties of soil（n=4）

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在供試土壤中添加 50 mg·kg-1As（以NaAsO2形式加入，As濃度以純As計(jì)）代表輕度污染條件（土壤總As含量為55 mg·kg-1），并加入N、P、K營養(yǎng)元素（N∶P2O5∶K2O=0.15∶0.10∶0.15 g·kg-1土，干質(zhì)量）作基肥，平衡6周后裝盆（1 kg·盆-1，干質(zhì)量），每盆種植2株植物，在室溫自然光下培養(yǎng)，溫度變幅為15～25℃。

激素最佳配比篩選實(shí)驗(yàn)：葉噴IAA濃度為0、25、50、100 mg·L-1，KT濃度為0、20、40、60 mg·L-1，以2因素4水平進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)（表2）。植物種植2個月，每個處理設(shè)置4個重復(fù)，兩種激素噴施量均為10 mL·盆-1，7 d一次。當(dāng)IAA和KT水平為0 mg·L-1時，噴灑相同體積去離子水。

表2 正交實(shí)驗(yàn)方案表Table 2 Orthogonal design of experiment

最佳激素配比下植物生理生化的響應(yīng)實(shí)驗(yàn)：供試As污染土壤和基肥處理同前，As含量仍為55 mg·kg-1。設(shè)IAA和KT的最佳配比為（X，Y），其中X是IAA，Y是KT，設(shè)計(jì)施用濃度為CK（0，0）、IAA（X，0）、KT（0，Y）、IAA+KT（X，Y）。植物種植1個月，噴灑量與方法同前。

1.4 樣品處理及測定

篩選IAA和KT最佳配比的植物培養(yǎng)2個月后收獲。先用自來水清洗，再用0.1 mol·L-1HCl沖洗以去除表面附著的As，最后用去離子水洗凈[11]。用濾紙吸干植物表面水分，測量其株高。將植株分為地上部分（葉柄和葉片）和地下部分（根），于烘箱105℃殺青30 min后，70℃烘干至恒質(zhì)量，稱量各部分干質(zhì)量，再將地上和地下部分分別磨碎混勻，以測定植物含As量。

考慮到冬季氣候條件的影響，IAA和KT最佳配比下植物生理生化響應(yīng)實(shí)驗(yàn)中的植物在種植1個月后收獲。清洗后，測量株高、干質(zhì)量、As含量、根長、根尖數(shù)、根表面積、根系活力、光合色素（葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素）、脯氨酸和可溶性糖含量，以及抗氧化酶活性和細(xì)胞膜脂過氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）含量。植物株高和干質(zhì)量測定方法同前，土壤As消化采用王水-HClO4法，植物As消化采用HNO3-H2O2法，土壤有效態(tài)As浸提采用0.5 mol·L-1NaH2PO4法[12]。土壤和植物As含量均用原子熒光法進(jìn)行測定，具體操作和儀器參照和淑娟等[13]。測定As的工作曲線為：

式中：y為熒光強(qiáng)度；x為標(biāo)樣As濃度，μg·L-1。

As的加標(biāo)回收率為94%～97%，符合As測定質(zhì)量控制要求。根長、根尖數(shù)和根表面積的測定先用掃描儀（HP Laser Jet M1005 MEP）掃描完整根系圖像，再用Winrhizo根系系統(tǒng)分析軟件分析[14]；根系活力測定采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法，光合色素測定采用95%乙醇提取-分光光度法，脯氨酸測定采用酸性茚三酮法，可溶性糖測定采用苯酚法，超氧化物歧化酶（SOD）活性測定采用氮藍(lán)四唑法，過氧化氫酶（CAT）活性測定采用高錳酸鉀滴定法，過氧化物酶（POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法，MDA含量的測定采用硫代巴比妥酸法，具體見文獻(xiàn)[15]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Microsoft Excel 2010處理，用SPSS 20.0進(jìn)行方差和相關(guān)分析，Origin 9.0繪圖。運(yùn)用Tukey′s HSD（Honestly significant difference）法進(jìn)行多重比較，顯著性差異水平取0.05，極顯著性差異水平取0.01。指標(biāo)計(jì)算所用公式如下：

植物提取As量=植物地上部分As含量×植物地上部分干質(zhì)量

As提取效率=植物提取As量/（土壤As含量×土壤干質(zhì)量）×100%

植物As富集系數(shù)（Bioconcentration factor，BCF）=地上部分As含量/土壤As含量

植物As轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（Translocation factor，TF）=地上部分As含量/地下部分As含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 IAA和KT配合施用對蜈蚣草As提取效率的影響

2.1.1 對蜈蚣草株高和干重的影響

55 mg·kg-1As處理下，IAA和KT的不同配比對蜈蚣草株高和干重的影響不同。5、6、8、9、10、13、14、15號處理組（組號具體含義見表2）蜈蚣草株高均顯著高于未施用激素的對照組（1號處理組）（p＜0.05，圖1A）。2、3、4、6、8、10號處理組蜈蚣草地上部分干重與對照組相比顯著增加（p＜0.05，圖1B），4、6、7、8、9號處理組地下部分干重顯著提高（p＜0.05），其余處理組則與對照無顯著差異。可見，6號和8號處理組的激素配比條件下，蜈蚣草的株高、地上和地下部分干質(zhì)量均顯著增加。

2.1.2 對蜈蚣草As吸收和提取效率的影響

圖1 不同濃度IAA和KT配合施用對蜈蚣草株高和干質(zhì)量的影響Figure 1 Effects of IAA and KT with combined application on plant height and dry weight of P.vittata

盆栽2個月后，與對照組相比，9、11、12、13、15處理組的IAA和KT配合施用顯著提高了蜈蚣草地上部As含量和富集系數(shù)（p＜0.05，圖2A，表3），其中地上部As含量顯著增加了56.6%～92.9%。IAA和KT的施用也使植物地下部分As含量顯著增加（p＜0.05，圖2A），且各處理組轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)均大于1（表3）。

另外，除12號處理組As提取效率與對照組無顯著差異外，其余處理組As提取效率均顯著高于對照組（p＜0.05，圖2B）。其中，6號處理組As提取效率最高，為6.49%，是對照的4.7倍。同時，測得6號處理組土壤總As含量為（51.5±1.0）mg·kg-1（n=4），這與植物提取As量基本對應(yīng)。結(jié)合2.1.1結(jié)果，25 mg·L-1IAA和20 mg·L-1KT為使蜈蚣草砷提取效率最佳的配比。

2.2 激素最佳配比下蜈蚣草的生理生化響應(yīng)

2.2.1 蜈蚣草的生長狀況

從圖3可知，種植1個月后，與未施用激素的對照（CK）和單一激素處理相比，最佳配比IAA+KT處理使蜈蚣草株高、地上部和地下部干質(zhì)量顯著增加并達(dá)到最大值（p＜0.05）。

圖2 不同濃度IAA和KT配合施用對蜈蚣草As吸收和提取效率的影響Figure 2 Effects of IAA and KT with combined application on As uptake and extraction efficiency of P.vittata

表3 IAA和KT配合施用下蜈蚣草As富集特征Table 3 Arsenic accumulation by P.vittata with IAA and KT combined application

2.2.2 蜈蚣草根系形態(tài)和根系活力的變化

最佳激素配比下，蜈蚣草根長、根尖數(shù)、根表面積和根系活力均顯著高于CK和單一激素處理（p＜0.05，圖4）。除單獨(dú)KT處理下蜈蚣草根表面積與CK相比顯著降低外（p＜0.05，圖4C），單獨(dú)IAA或KT施用下蜈蚣草根長、根尖數(shù)、根表面積和根系活力均與CK無顯著差異。

2.2.3 蜈蚣草葉片光合色素含量變化

與CK相比，蜈蚣草在IAA+KT處理時，葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素a+b含量均顯著增加（p＜0.05，表4）。而單一激素施用時，除葉綠素b含量顯著增加（p＜0.05）外，其余光合色素含量均與CK無顯著差異。

2.2.4 蜈蚣草葉片脯氨酸和可溶性糖的變化

圖3 激素最佳配比下蜈蚣草的株高和干重Figure 3 Plant height and dry weight of P.vittata under optimum matching of plant hormones

蜈蚣草在施用激素后，葉片脯氨酸含量顯著提高（p＜0.05，圖5A），并在單獨(dú)IAA處理時最高。另外，單獨(dú)KT處理和IAA+KT處理使蜈蚣草葉片可溶性糖含量較CK和單獨(dú)IAA處理顯著增加（p＜0.05，圖5B）。

2.2.5 蜈蚣草葉片抗氧化酶活性和丙二醛含量的變化

與CK相比，單一激素處理使蜈蚣草葉中SOD活性顯著提高（p＜0.05，圖6A），但I(xiàn)AA+KT處理則與CK無顯著差異。蜈蚣草葉片CAT活性在單獨(dú)IAA或激素復(fù)合處理下與CK相比顯著降低（p＜0.05，圖6B），但在KT單獨(dú)處理下與CK無顯著差異。POD活性在IAA+KT處理時較其他處理顯著提高（p＜0.05，圖6C）。從細(xì)胞膜脂過氧化產(chǎn)物MDA的生成情況看，激素配合施用使蜈蚣草葉片MDA含量顯著降低（p＜0.05，圖6D），而單一激素處理則與CK無顯著差異。

表4 激素最佳配比下蜈蚣草葉片光合色素含量Table 4 Contents of photosynthetic pigments in fronds of P.vittata under optimum matching of plant hormones

圖4 激素最佳配比下蜈蚣草的根系形態(tài)和根系活力Figure 4 Root morphology and root activity of P.vittata under optimum matching of plant hormones

圖5 激素最佳配比下蜈蚣草葉片脯氨酸和可溶性糖含量Figure 5 Contents of proline and soluble sugar in fronds of P.vittata under optimum matching of plant hormones

2.2.6 蜈蚣草As吸收和提取效率的變化

如表5所示，與CK相比，蜈蚣草地上部As含量和富集系數(shù)除在單獨(dú)KT處理顯著增加（p＜0.05）外，其余處理均無顯著差異；地下部分As含量在單獨(dú)KT處理和IAA+KT處理下顯著降低（p＜0.05）。然而，蜈蚣草在最佳激素配比下，As提取效率相比其他處理顯著提高（p＜0.05），達(dá)3.31%。

2.2.7 土壤總As含量和有效態(tài)As含量的變化

與CK相比，單獨(dú)KT處理和IAA+KT處理使土壤總As含量顯著降低至（53.7±1.5）mg·kg-1和（53.1 ±1.8）mg·kg-1（p＜0.05，n=4，圖7A），單獨(dú)IAA處理則與對照無顯著差異。不同植物激素處理下土壤有效態(tài)As含量與CK無顯著差異（P＞0.05，圖7B）。

2.2.8 蜈蚣草As提取效率與生理生化指標(biāo)的相關(guān)分析

最佳激素配比下，蜈蚣草As提取效率與各形態(tài)和生理生化指標(biāo)之間的Pearson相關(guān)關(guān)系表明（表6），蜈蚣草As提取效率與其根長、葉綠素a含量、葉綠素b含量、類胡蘿卜素含量、葉綠素a+b值、葉綠素a/b值和POD活性呈顯著正相關(guān)（p＜0.05），與其地上部分干質(zhì)量和根系活力呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）。

圖6 激素最佳配比下蜈蚣草葉片抗氧化酶活性和丙二醛含量Figure 6 Activities of antioxidative enzymes and MDA content in fronds of P.vittata under optimum matching of plant hormones

表5 激素最佳配比下蜈蚣草對As的吸收Table 5 Arsenic uptake by P.vittata under optimum matching of plant hormones

圖7 激素最佳配比下蜈蚣草栽培土壤總As和有效態(tài)As含量Figure 7 Total and bioavailable As contents in soil after planting P.vittata under optimum matching of plant hormones

3 討論

3.1 配合施用IAA和KT能顯著提高蜈蚣草As提取效率

有研究表明，外源植物激素如IAA或KT的應(yīng)用是提高植物生物量、植物重金屬吸收量以及緩解重金屬脅迫導(dǎo)致的植物生長代謝和生理失調(diào)狀況的有效方法[16-17]。然而，這些研究通常僅外源添加單一種類的激素?？紤]到植物激素之間有交叉反應(yīng)（Cross talking），激素間的比例調(diào)控著植物的生理效應(yīng)，因此利用植物激素提高植物重金屬提取效率不應(yīng)局限于單一激素的調(diào)控。盡管向言詞等[18]報(bào)道，15 mg·L-1IAA與100 mg·L-1赤霉素（GA）或40 mg·L-16-BA聯(lián)合作用可協(xié)同強(qiáng)化油菜對Cd的提取，但對As的提取是否有效尚缺乏研究。本研究16種不同IAA和KT濃度組合中，25 mg·L-1IAA和20 mg·L-1KT配合施用使蜈蚣草株高和干質(zhì)量顯著增加（圖1和圖3），在種植2個月后As提取效率達(dá)到6.49%（圖2B）。這表明為提高蜈蚣草的As提取效率，植物激素的配合施用是一個值得考慮的途徑。雖然目前很多提高植物重金屬提取效率的方法主要是通過添加活化劑如乙二胺四乙酸（EDTA）等以增加土壤重金屬有效態(tài)含量，但由于EDTA會對植物根系造成毒害，被活化的重金屬也會隨淋洗液大量流出，進(jìn)而增加環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[19]。

表6 激素最佳配比下蜈蚣草As提取效率與各生理生化指標(biāo)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)Table 6 Pearson correlation coefficients between As extraction efficiency of P.vittata and physiological and biochemical indexes

3.2 配合施用IAA和KT能有效改善植物根系形態(tài)和根系活力

在植物生長過程中，任何一種生理活動都不是受單一激素控制，而是多種激素相互作用的結(jié)果。AUX和CTK通過促進(jìn)植物側(cè)根發(fā)育、調(diào)節(jié)自身代謝和信號傳遞等過程調(diào)控植物對非生物脅迫的耐性和適應(yīng)性[20]。本研究結(jié)果表明，與不添加激素和僅添加一種激素相比，配合添加IAA和KT后，植物的形態(tài)學(xué)指標(biāo)如根長、根尖數(shù)和根表面積改善較大，均顯著增加（p＜0.05）并增加最多（圖4）。這可能是由于低濃度的AUX可以促進(jìn)器官的生長、細(xì)胞核分裂以及側(cè)根和不定根的形成，而CTK促進(jìn)細(xì)胞質(zhì)的分裂、細(xì)胞擴(kuò)大，并延緩葉片的衰老。兩種激素的協(xié)同增效作用較好地改善了植物的生長發(fā)育，根系形態(tài)的變化隨之影響其生理功能的發(fā)揮，根長、根尖數(shù)和根表面積的提高有利于根系活力的增強(qiáng)（圖4D），植物干重也顯著增加（圖3B），從而有利于植物對As的吸收和富集。根系活力是植物生長的重要生理指標(biāo)之一，可反映植物根吸收水和營養(yǎng)物質(zhì)、合成某些化合物以及氧化/還原根際元素的能力[21]。在環(huán)境脅迫下，它還可反映植株的生長健壯程度和抗逆能力[22]。我們先前的研究結(jié)果也表明，IAA的添加促使大葉井口邊草（Pteris cretica var.nervosa）保持較高的根系活力，進(jìn)而有助于其超量富集As[13]。

3.3 配合施用IAA和KT能有效提高植物光合色素含量、滲透調(diào)節(jié)能力和過氧化物酶活性

通常，AUX能促進(jìn)葉綠體的光合磷酸化和碳同化，并提高葉綠體的高能態(tài)[23]；CTK也可刺激原生質(zhì)體到葉綠體的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)葉綠體超微結(jié)構(gòu)和葉綠素合成[24]。外源添加IAA或KT通過提高植物生物量和光合色素含量來促進(jìn)植物的光合效率，從而改善重金屬脅迫導(dǎo)致的植物光合功能下降[25-26]。此外，研究表明，植物受重金屬脅迫時葉片ABA/CTK比值顯著增加，CTK含量顯著降低，高水平的ABA抑制植物氣孔開度和蒸騰作用，而IAA和CTK促進(jìn)氣孔開放并抵消ABA誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉[27-28]。本研究發(fā)現(xiàn)，IAA和KT最佳配比下，蜈蚣草光合色素（葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素）含量顯著提高（表4）。因此，As處理下，IAA和KT的配合施加可能相比單一激素更有利于植物調(diào)節(jié)內(nèi)源激素平衡，增強(qiáng)其與ABA的拮抗作用，從而提高植物光合作用和蒸騰作用，以維持正常生長代謝能力，促進(jìn)植物生長和對As的提取。

脯氨酸和可溶性糖可作為滲透劑和活性氧（ROS）清除劑來保護(hù)細(xì)胞免受重金屬脅迫帶來的損害。外源添加植物激素能顯著增加脯氨酸和可溶性糖含量[29]。在環(huán)境脅迫下，植物激素在脯氨酸的合成與代謝中起著重要作用[30]。Singh和Prasad[26]研究發(fā)現(xiàn)，Cd脅迫下外源添加KT能顯著增加茄子（Solanum melongena）幼苗脯氨酸含量。本研究發(fā)現(xiàn)，無論IAA和KT單獨(dú)或者復(fù)合添加，蜈蚣草葉片脯氨酸含量均顯著高于對照，尤其是IAA單獨(dú)處理下增加最多（圖5A）。究其原因：一方面IAA能增加植物根尖H2O2的含量[31]，此時脯氨酸大量積累有利于清除ROS；另一方面，IAA能提高As脅迫下植物的根系活力，從而有利于植物對As的吸收和富集[13]。大量As進(jìn)入植物體后，植物必然會啟動一系列抗性機(jī)制，脯氨酸的合成便是滲透調(diào)節(jié)機(jī)制之一。然而，關(guān)于IAA和KT在植物受As脅迫時調(diào)節(jié)脯氨酸合成、代謝中作用的機(jī)理方面報(bào)道較少，還需要進(jìn)一步深入研究。此外，單獨(dú)KT處理和IAA+KT處理也顯著提高了蜈蚣草葉片可溶性糖含量（圖5B）。這可能是因?yàn)镃TK在誘導(dǎo)細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶和糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)、調(diào)節(jié)糖信號傳導(dǎo)中起重要作用，并介導(dǎo)硝酸鹽活化在植物光合作用中的基因表達(dá)[32]。另外，單獨(dú)KT處理和IAA+KT處理顯著提高蜈蚣草葉綠素b含量（表4），從而提高植物光合效率，促進(jìn)糖的合成。

AUX和CTK能提高一些抗氧化酶的活性，降低活性氧濃度，以緩解重金屬毒害。例如在Cd脅迫下，10 μmol·L-1KT處理使茄子幼苗SOD、CAT和POD活性顯著增加，H2O2和MDA含量顯著降低[26]。何冰等[9]也發(fā)現(xiàn)，添加0.2 mg·L-1IAA或6-BA能顯著提高東南景天葉中SOD活性。本研究也得出了類似的結(jié)果，IAA和KT的配合施用使蜈蚣草葉片POD活性顯著增加（圖6C），MDA含量則顯著降低（圖6D）。POD一方面通過調(diào)節(jié)活性氧水平，催化H2O2等物質(zhì)參與各種氧化反應(yīng)[33]；另一方面，POD對IAA在植物體內(nèi)的分解代謝也起到一定作用。過多的IAA會傷害植物體，此時植物體便會將IAA氧化，如增加吲哚乙酸氧化酶和IAA-POD活性[34]。

3.4 配合施用IAA和KT盡管能顯著提高蜈蚣草As提取效率，但對土壤有效態(tài)As含量無顯著影響

重金屬脅迫下，植物會通過根系分泌物來改變根際微環(huán)境的生物和化學(xué)性質(zhì)，從而提高重金屬的生物有效性，以利于植物的吸收和積累[35]。已有很多研究表明，與非As超富集植物波士頓蕨（Nephrolepis exal?tata）相比，蜈蚣草根系能分泌更多的溶解性有機(jī)碳、草酸和植酸[36]以及提高根際土壤的pH值[37]，從而有利于土壤As的活化。因此，在蜈蚣草根系既吸收和富集As、并不斷活化As的情況下，加之種植時間短（1個月），造成不同激素處理下土壤有效態(tài)As含量并無顯著差異（圖7B）。當(dāng)然，在本研究中我們用NaH2PO4浸提有效態(tài)As，今后需進(jìn)一步用順序提取法分析更多的As形態(tài)及其隨時間的動態(tài)變化。

相比添加活化劑等提高植物提取效率的技術(shù)手段，IAA和KT直接施用于植物，易被植物吸收，并通過酶促反應(yīng)在植物體內(nèi)分解，對土壤質(zhì)量無負(fù)面影響。最近有研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用CTK在提高植物重金屬修復(fù)效率的同時還能顯著減少EDTA引起的滲濾液體積，從而降低重金屬淋溶的風(fēng)險(xiǎn)[19]。此外，廖曉勇等[38]通過田間試驗(yàn)，研究磷肥對58.0～67.7 mg·kg-1As污染土壤植物修復(fù)效率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)種植蜈蚣草7個月后，未施加磷肥的對照組和施磷量200 kg·hm-2的處理組修復(fù)效率分別達(dá)2.31%和7.84%。而本研究中，IAA和KT配合施用下蜈蚣草在1個月時As提取效率便達(dá)到了3.31%（表5）。因此，配合施用植物激素促進(jìn)植物重金屬提取效率的研究應(yīng)得到更多關(guān)注。當(dāng)然，如果將植物激素與化肥配合施用，效果可能更佳。需要說明的是，由于本研究僅限于室內(nèi)盆栽實(shí)驗(yàn)，其實(shí)際效果仍需在大田進(jìn)行驗(yàn)證。由于大田環(huán)境的復(fù)雜性，通過配合施用激素來強(qiáng)化植物修復(fù)As污染土壤的方式仍需進(jìn)一步優(yōu)化，如確定最佳施用量、施用時間、頻率和成本等。此外，本研究僅對輕度As污染土壤應(yīng)用植物激素強(qiáng)化植物修復(fù)技術(shù)，而當(dāng)前土壤中As污染范圍廣，污染程度差異大，且As賦存形態(tài)眾多，因而如何推廣也是今后應(yīng)該關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

4 結(jié)論

（1）IAA和KT的配合施用可有效促進(jìn)超富集植物蜈蚣草快速生長，并提高其As提取效率。輕度As污染條件下，盆栽2個月，復(fù)合施用25 mg·L-1IAA和20 mg·L-1KT使蜈蚣草As提取效率最高，達(dá)到6.49%。

（2）激素最佳配比能改善蜈蚣草As提取效率原因是由于其顯著增加了植物地上部干質(zhì)量、根長、根系活力、光合色素含量和POD活性，As提取效率與這些指標(biāo)成顯著正相關(guān)。因此，保持較高的地上部生物量、根系活力、光合色素含量和POD活性有助于蜈蚣草As提取效率的提高。

致謝：衷心感謝美國加州大學(xué)河濱分校（University of Cali?fornia，Riverside）化學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)段文焱博士協(xié)助修改潤色英文摘要。