王運(yùn)強(qiáng)　肖煉　鄒正康　楊道勇　李俊麗　戴照義

摘 ? ?要：為探究碳量子點(diǎn)對(duì)植物鎘脅迫的緩解作用，在含Cd2+的水培系統(tǒng)中加入不同濃度的碳量子點(diǎn)研究其對(duì)甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育的影響。結(jié)果表明，碳量子點(diǎn)能降低甜瓜幼苗根和葉中的Cd2+含量（11.4%～82%），緩解Cd2+對(duì)甜瓜生長(zhǎng)的抑制作用。另外，碳量子點(diǎn)能提高葉綠素含量（8.5%～10.7%），降低根系活力、花青素、MDA含量（12.5%～14.4%）和POD活性，減弱Cd2+對(duì)葉綠素合成的阻礙，并通過(guò)調(diào)節(jié)根中代謝使可溶性蛋白含量增加抵御鎘脅迫，提高根中CAT和葉中APX等酶的防御功能。綜上所述，75 mg·L-1碳量子點(diǎn)對(duì)50 mg·L-1以下Cd2+造成的鎘毒害修復(fù)作用最佳，為碳量子點(diǎn)作為一種新型重金屬毒害修復(fù)劑在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用提供了參考。

關(guān)鍵詞：甜瓜;碳量子點(diǎn);鎘離子;抗氧化酶 ;緩解

Abstract： In order to explore the alleviation effect of carbon quantum dots on cadmium stress in plants， different concentrations of carbon quantum dots were added to hydroponic systems containing cadmium ions （Cd2+） to cultivate melon seedlings. The results showed that carbon quantum dots can reduce the Cd2+（11.4%-82%）content in roots and leaves of melon seedlings， and alleviate the inhibitory effect of Cd2+ on melon seedlings growth. In addition， carbon quantum dots can increase chlorophyll content （8.5%-10.7%）， reduce the root activity， anthocyanin， MDA content （12.5%-14.4%） and POD activity， attenuate the inhibition of Cd2+ on chlorophyll synthesis， and restore soluble protein content to resist cadmium stress by regulating root metabolism， and restore the defense function of enzymes such as CAT in the root and APX in the leaves. In summary， 75 mg·L-1 carbon quantum dots have the best repair effect on cadmium toxicity caused by Cd2+ below 50 mg·L-1. These provide a new reference for the application of carbon quantum dots as a heavy metal poisoning repair agent in agriculture.

Key words： Melon; Carbon quantum dots; Cadmium ion; Antioxidant enzyme; Alleviation

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在追求綠色文明的同時(shí)，環(huán)境污染問(wèn)題也越來(lái)越受到人們的重視[1]。其中重金屬由于毒性大、污染范圍廣、潛伏時(shí)間長(zhǎng)，已經(jīng)嚴(yán)重危害到生態(tài)環(huán)境[2]。鎘（Cd）由于其在環(huán)境中具有很強(qiáng)的遷移轉(zhuǎn)化特性及對(duì)人類健康的高度危害性而被列為第6位危害人類健康的有毒物質(zhì)[3]。食物鏈?zhǔn)擎k對(duì)人類健康造成危害的主要途徑之一，而植物是生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者，因而降低鎘在植物體內(nèi)的積累和毒害作用顯得尤為重要[4-5]。已經(jīng)有很多研究報(bào)道了降低植物鎘毒害的方法，如已經(jīng)發(fā)現(xiàn)硅（Si）可以減輕花生和玉米等植物中鎘的毒性、分布和抗氧化酶的刺激[6-7];Hu等[8]報(bào)道了過(guò)氧化氫預(yù)處理可降低水稻幼苗的鎘毒害和易位;Bai等[9]證明了添加200 μmol·L-1水楊酸可以顯著減輕鎘誘導(dǎo)的生理脅迫并促進(jìn)黑麥草植物生長(zhǎng)。這些方法存在應(yīng)用率不高、使用范圍小、副作用大等缺點(diǎn)，仍需探索更加適宜的方法來(lái)緩解鎘毒害。

納米技術(shù)作為21世紀(jì)的高新科技已經(jīng)被應(yīng)用于能源、信息、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)及國(guó)家安全等各個(gè)領(lǐng)域[10]。納米肥料、納米農(nóng)藥、納米塑料等納米材料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛的應(yīng)用[11]。黃一帆[12]研究發(fā)現(xiàn)，納米二氧化錳明顯減輕了鎘對(duì)水稻幼苗的生物量的影響，但是卻造成了更加嚴(yán)重的氧化應(yīng)激反應(yīng)。這可能是由于金屬納米材料本身會(huì)對(duì)植物造成一定的生理脅迫[13]。相比而言，碳納米材料由于其組分和獨(dú)特的物理化學(xué)特性，具有生物相容性好、細(xì)胞毒性小、易于吸收等優(yōu)良性質(zhì)[14]。已經(jīng)有報(bào)道證實(shí)了碳納米材料對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育存在促進(jìn)作用，表現(xiàn)為促進(jìn)植物的種子萌發(fā)、根系生長(zhǎng)以及生物量積累[15]。此外Song等[16]發(fā)現(xiàn)了碳納米管能降低鎘對(duì)綠豆和蘿卜種子萌發(fā)和根系生長(zhǎng)的毒害作用。這些都證明了碳納米材料在降低植物的重金屬毒害方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

在碳納米材料中，碳量子點(diǎn)（CQDs）以其生產(chǎn)成本低、水溶性好、高熒光穩(wěn)定性等優(yōu)異特性被證實(shí)在生物傳感、生物成像、藥物載體、光催化等眾多領(lǐng)域有優(yōu)異的應(yīng)用價(jià)值[17]。Tripathi和Sarkar[18]報(bào)道了碳量子點(diǎn)能進(jìn)入小麥體內(nèi)，無(wú)植物毒性且能促進(jìn)小麥根和葉的生長(zhǎng)，增加作物產(chǎn)量。但是目前還沒(méi)有關(guān)于碳量子點(diǎn)對(duì)植物重金屬毒害影響的報(bào)道。甜瓜屬葫蘆科，一年生蔓性草本植物，味美香甜，除了富含營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外，還具有消暑熱、解煩渴、利小便等藥用價(jià)值[19]。甜瓜受到鎘毒害后，光合作用被顯著抑制，影響幼苗生長(zhǎng)和后期的結(jié)果[20]。當(dāng)Cd2+濃度達(dá)到5 mg·L-1以上時(shí)，甜瓜幼苗的鮮質(zhì)量會(huì)明顯下降，表現(xiàn)出明顯的生長(zhǎng)受阻現(xiàn)象[21]。基于以上觀點(diǎn)，筆者探究了生理毒性較小的CQDs對(duì)受鎘毒害的甜瓜幼苗體內(nèi)鎘積累量和生理生化影響，以期為CQDs作為新型植物鎘毒害修復(fù)劑的開(kāi)發(fā)提供依據(jù)，也為CQDs在農(nóng)業(yè)上的安全應(yīng)用做出評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 材料

水溶性的碳量子點(diǎn)（CQDs）由武漢理工大學(xué)光纖傳感技術(shù)國(guó)家工程試驗(yàn)室合成，其形狀和大小用Tecnai G2 20 TWIN 透射電子顯微鏡（TEM）（FEI，美國(guó)）測(cè)定，如圖1所示，平均粒徑為3～5 nm。

甜瓜種子（‘HCO14，厚皮甜瓜）由湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所提供，試驗(yàn)中的水培營(yíng)養(yǎng)液為改良型的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年3—7月在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所南湖蔬菜試驗(yàn)基地進(jìn)行。首先挑選籽粒飽滿的甜瓜種子，用55 ℃溫水浸泡并不斷攪拌，待水溫降至室溫后浸泡3 h，撈起種子，洗凈甩干，用濕潤(rùn)的紗布包裹，置于30 ℃的恒溫培養(yǎng)箱里催芽24 h，然后挑選芽長(zhǎng)一致的甜瓜種子播種在消毒滅菌后的無(wú)鎘基質(zhì)土中，然后放置在塑料大棚中培育。待幼苗子葉平展后，將甜瓜幼苗移栽到水培盆中，用去離子水進(jìn)行適應(yīng)性培養(yǎng)，每盆18株，放入溫度為28/18 ℃（16/8 h），光照為20 000/0 lx（16/8 h）的人工氣候箱。3 d后換用含1/4霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液（pH 5.6）培養(yǎng)，每隔5 d更換1次1/4營(yíng)養(yǎng)液。培養(yǎng)10 d后，用從預(yù)試驗(yàn)中得到的對(duì)甜瓜幼苗無(wú)生理毒性且有一定生長(zhǎng)促進(jìn)作用的碳量子點(diǎn)質(zhì)量濃度50和75 mg·L-1，以及對(duì)甜瓜幼苗生長(zhǎng)有一定影響的鎘離子（氯化鎘）質(zhì)量濃度20和50 mg·L-1進(jìn)行處理。將試驗(yàn)分為9個(gè)處理組，每組18株幼苗，每處理組3次重復(fù)，其處理濃度如表1所示。

表1 處理組的Cd2+和CQDs濃度

[處理組 Cd2+質(zhì)量濃度/（mg·L-1） CQDs質(zhì)量濃度/（mg·L-1） CK 0 0 G1 20 0 G2 50 0 T1 0 50 T2 0 75 G1T1 20 50 G1T2 20 75 G2T1 50 50 G2T2 50 75 ]

1.3 方法

待甜瓜幼苗在處理組中生長(zhǎng)7 d后，用直尺測(cè)量植株的根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)和總長(zhǎng)，稱量植株鮮質(zhì)量，105 ℃殺青，然后將其放在60 ℃烘箱中烘至恒重，稱量干質(zhì)量并計(jì)算含水量。

將甜瓜幼苗用EDTA-Na2溶液洗凈，再用去離子水沖洗2～3遍，用不銹鋼工具把樣品的葉、莖和根分開(kāi)，裝入牛皮紙信封，105 ℃殺青，在60 ℃烘箱內(nèi)烘干至恒重。用料理機(jī)粉碎后，稱取適量植物樣品用濃硝酸和H2O2在100 ℃下進(jìn)行消解，冷卻后用原子吸收分光光度計(jì)（GBC，澳大利亞）測(cè)定其中的Cd含量。

取每個(gè)處理組所有甜瓜幼苗的同一位置的葉和根分別剪碎混勻，再分別稱取0.3 g葉和根研磨均勻，將勻漿離心后用磷酸緩沖液（pH=7.8）定容到10 mL并保存在低溫下，用于測(cè)定植物組織的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)。用紅四氮唑（TTC）法測(cè)定根系活力[22];用乙醇浸泡葉片提取葉綠素，并用比色法測(cè)定葉綠素含量[23];用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定可溶性蛋白含量;用鹽酸乙醇（1∶100）浸泡提取并用比色法測(cè)定花青素含量[24];用硫代巴比妥酸（TBA）測(cè)定丙二醛（MDA）含量[25];用氮藍(lán)四唑光化還原法測(cè)定超氧化物歧化酶（SOD）活性[25];用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶（POD）活性[26];用紫外分光光度法測(cè)定過(guò)氧化氫酶（CAT）活性[27];用過(guò)氧化氫啟動(dòng)抗壞血酸（AsA）和酶的反應(yīng)并用比色法測(cè)定抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）活性[28]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Excel 2016和SPSS 22.0進(jìn)行處理，利用Duncan 法進(jìn)行多組樣本間的差異顯著性分析，用Origin 7.5繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 碳量子點(diǎn)和鎘對(duì)甜瓜幼苗生物量的影響

如圖2所示，在只含Cd2+的處理組中（G1和G2），甜瓜幼苗的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、根長(zhǎng)和莖長(zhǎng)都顯著低于對(duì)照，表明Cd2+對(duì)甜瓜幼苗具有很強(qiáng)的生長(zhǎng)抑制作用。而在CQDs的處理組中，甜瓜的鮮質(zhì)量和長(zhǎng)度都與對(duì)照無(wú)明顯差異。相比于G1處理組，G1T1處理組的甜瓜幼苗的鮮質(zhì)量高出27%，干質(zhì)量的差異雖然不顯著，但是在數(shù)值上高19.9%，這證明CQDs的加入明顯緩解了鎘對(duì)甜瓜生物量的毒性。此外，G2處理組比G2T2處理組的根長(zhǎng)短32.4%，莖長(zhǎng)雖然差異不顯著，但是數(shù)值上低13.6%，這些都說(shuō)明了CQDs能減輕Cd2+對(duì)甜瓜幼苗的生長(zhǎng)抑制作用。

2.2 甜瓜幼苗的鎘積累量

如圖3所示，在只含Cd2+處理組中，甜瓜幼苗根中的鎘含量隨著Cd2+濃度的增加而增大。而在 G2T1和G2T2處理組的根中的鎘含量均顯著低于G2處理組，分別相當(dāng)于G2組的88.6%和58.1%，，表明CQDs能夠有效阻礙Cd2+進(jìn)入根中。G2T2處理組根中的鎘含量低于G2T1中的，表明隨著CQDs濃度的升高，根中的鎘含量降低越顯著。而在甜瓜幼苗的葉中，G2處理組的鎘含量低于G1處理組，可能是由于根中高濃度的Cd2+破壞了根細(xì)胞運(yùn)輸功能，導(dǎo)致根中的Cd2+難以向上轉(zhuǎn)運(yùn)。在G2T1和G2T2處理組中，葉中鎘含量顯著低于50 mg·L-1 Cd2+處理組（分別相當(dāng)于G2組的30.1%和18.0%），證明加入CQDs也降低了葉中的鎘含量。結(jié)合圖2中的數(shù)據(jù)可知，CQDs可以通過(guò)減少Cd2+在植物體內(nèi)的積累來(lái)緩解鎘對(duì)生長(zhǎng)的抑制。

2.3 碳量子點(diǎn)和鎘對(duì)甜瓜幼苗的葉綠素和根系活力影響

如圖4-a所示，在只含Cd2+的處理組中，甜瓜幼苗的根系長(zhǎng)度明顯比對(duì)照短，且須根數(shù)量比對(duì)照組少，表明Cd2+抑制甜瓜幼苗根系生長(zhǎng)。在圖4-b中，只含鎘的處理組的幼苗根系活力顯著高于對(duì)照組，可能是Cd2+刺激了根系活力的增加。另外，我們發(fā)現(xiàn)同時(shí)含有Cd2+和CQDs的處理組的根系活力明顯低于只含Cd2+的處理組，且與對(duì)照組的根系活力相近。圖4-a中，明顯觀察到G2處理組的甜瓜幼苗葉子枯黃，這表明鎘對(duì)葉的強(qiáng)毒害作用。圖4-c中G2處理組的葉綠素含量明顯低于對(duì)照組，但G2T1和G2T2處理組中葉綠素含量比G2處理組分別高8.5%和10.7%，這表明CQDs能緩解鎘對(duì)甜瓜葉的毒害作用。

2.4 碳量子點(diǎn)和鎘對(duì)甜瓜幼苗可溶性蛋白和花青素含量的影響

圖5-a中，只含Cd2+的處理組根和葉中的可溶性蛋白含量隨著Cd2+的濃度增大而增加，表明鎘造成了甜瓜幼苗葉中的氧化脅迫。同時(shí)含有Cd2+和CQDs的處理組中根和葉的可溶性蛋白含量與相同濃度單獨(dú)的Cd2+處理組差異不顯著，但是隨著Cd2+的濃度增大，可溶性蛋白含量依舊增大。圖5-b中，G2處理組根中的花青素顯著高于對(duì)照，表明鎘對(duì)根造成了氧化損傷從而引起花青素含量增加。而在G2T1和G2T2處理組中，CQDs的加入顯著降低了甜瓜幼苗根中花青素含量，且隨著CQDs含量的增加花青素下降越明顯。

2.5 碳量子點(diǎn)和鎘對(duì)甜瓜幼苗葉片MDA含量的影響

在圖6中，G2處理組葉中的MDA含量顯著高于對(duì)照（高46.2%），表明Cd2+對(duì)甜瓜葉片造成了嚴(yán)重的氧化損傷，從而導(dǎo)致葉片中的細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化。而G2T1和G2T2處理組中MDA含量顯著低于G2處理組（分別低14.4%和12.5%），表明CQDs能降低Cd2+對(duì)葉片的氧化刺激使MDA含量下降。

2.6 碳量子點(diǎn)和鎘對(duì)甜瓜幼苗抗氧化酶活性的影響

在圖7-a中，所有處理組根中的SOD活性與對(duì)照組中的比較無(wú)顯著差異，但是G2處理組葉中的SOD活性顯著高于對(duì)照組的（高29.8%）。而G2T1和G2T2處理組的SOD活性與對(duì)照差異不顯著，相對(duì)與G2處理組在數(shù)值上分別下降了6.4%和11.0%。圖7-b中，G1和G2處理組根中的POD活性明顯高于對(duì)照，且G2處理組葉中的POD活性也高于對(duì)照。而G2T1的處理組葉中的POD活性比G2處理組葉中的低25%，根中的雖然差異不顯著但是在數(shù)值上也低5.8%。圖7-c中，只含有Cd2+的處理組根中的CAT活性顯著低于對(duì)照組。而同時(shí)含有Cd2+和CQDs的處理組的CAT活性顯著高于只含Cd2+的處理組，且與對(duì)照組相似。在葉中，只含有Cd2+的處理組的CAT活性高于對(duì)照。同時(shí)加入CQDs的處理組的CAT活性雖然與單獨(dú)含鎘的處理組中的差異不顯著，但是數(shù)值上均存在不同程度的下降。在圖7-d中，所有含Cd2+處理組根中的APX活性均低于對(duì)照，而只含CQDs的處理組的APX活性與對(duì)照無(wú)差異。在葉中，G1處理組的APX活性明顯高于對(duì)照，但在G2處理組的APX活性卻低于G1處理組的。而在G1T1和G2T2處理組中，其APX活性均顯著高于G2處理組，分別高32.7%和90.0%。

3 討論與結(jié)論

Cd2+對(duì)植物的毒性通常表現(xiàn)為對(duì)生長(zhǎng)特性和生物量的影響[29]。Li等[30]證明碳量子點(diǎn)對(duì)綠豆植物的生物量沒(méi)有顯著影響。本研究結(jié)果也表明CQDs對(duì)甜瓜幼苗無(wú)植物毒性，且能緩解Cd2+對(duì)甜瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的抑制作用。通過(guò)檢測(cè)鎘含量，結(jié)果顯示CQDs降低了甜瓜根和葉中的鎘積累，且隨著CQDs的增加，降低鎘含量的效果越顯著。曾云龍等[31]證明了碳量子點(diǎn)可以通過(guò)吸附作用去除水中的重金屬離子（Cu2+、Hg2+、Pb2+、Ni2+、Cd2+、Cr3+、Fe3+、Co2+、Zn2+、Ag+等），用來(lái)降低環(huán)境污染和重金屬的回收利用。劉阿梅等[32]也報(bào)道了生物碳能降低植物地上部分的鎘含量，從而緩解鎘產(chǎn)生的生理脅迫。因此，我們推測(cè)是由于CQDs特有的納米結(jié)構(gòu)使其能吸附水中的Cd2+，從而降低溶液中游離的Cd2+濃度，導(dǎo)致其不容易被植物吸收進(jìn)入根，葉中的鎘含量也因此降低了。進(jìn)一步的研究顯示，Cd2+對(duì)甜瓜根系活力有刺激作用，黃運(yùn)湘等[33]也發(fā)現(xiàn)了鎘導(dǎo)致大豆幼苗根的根系活力升高的現(xiàn)象。吳恒梅等[34]也發(fā)現(xiàn)，Cd2+濃度為5 mg·L-1處理7 d后絲瓜幼苗的根系活力是高于對(duì)照的，隨著鎘離子濃度的升高根系活力逐漸下降到低于對(duì)照。這些表明Cd2+隨著濃度的增加，對(duì)根系活力的影響是先增加后下降的。本研究中甜瓜幼苗屬于對(duì)鎘抗性較強(qiáng)的植物，所以在20和50 mg·L-1 Cd2+處理下，甜瓜處于Cd2+刺激根系活力增加的濃度。而加入碳量子點(diǎn)根系活力恢復(fù)到與對(duì)照無(wú)明顯差異，表明CQDs對(duì)根中的鎘毒害有修復(fù)作用。此外，Cd2+也抑制甜瓜幼苗中葉綠素的合成，姜永雷等[35]也報(bào)道了Cd2+脅迫引起水蕨幼苗葉綠素含量下降，而CQDs能緩解鎘對(duì)葉綠素合成的抑制作用，進(jìn)一步證明CQDs對(duì)葉也有修復(fù)作用。

另外，植物在重金屬脅迫下可溶性蛋白含量增加，會(huì)調(diào)整蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，有助于維持細(xì)胞的正常代謝[36]。張永平等[20]證明了甜瓜幼苗的可溶性蛋白含量隨著鎘濃度的增加先升后降低。在本研究中，甜瓜根和葉中可溶性蛋白含量隨Cd2+濃度的增加而增加，表明植物的防御機(jī)制被激活，而同時(shí)含Cd2+和CQDs的處理組中可溶性蛋白含量無(wú)明顯變化，一種原因可能是抗氧化系統(tǒng)足以抵御鎘脅迫，其他的原因有待進(jìn)一步研究?；ㄇ嗨厥且环N具有優(yōu)異的抗氧化功能并廣泛存在于植物中的天然色素[37]，其含量的增加有利于抵抗氧化刺激。戴靈鵬等[38]報(bào)道了花青素含量的增加是滿江紅抗性機(jī)理之一，可緩解Cd2+對(duì)植物的毒害。本研究中單獨(dú)的50 mg·L-1 Cd2+處理刺激甜瓜根中花青素含量顯著增加，CQDs的加入使花青素含量降低，表明CQDs緩解了Cd2+對(duì)甜瓜葉造成的氧化損傷。

MDA是植物膜脂質(zhì)過(guò)氧化其產(chǎn)物之一，被用來(lái)衡量植物對(duì)逆境條件反應(yīng)的強(qiáng)弱[39]。陳宏等[40]也發(fā)現(xiàn)了小麥幼苗經(jīng)鎘脅迫后，隨著鎘濃度的增高，葉片中的MDA的含量明顯升高，且葉片中MDA積累量高于根。研究結(jié)果表明CQDs的加入降低MDA的含量，表明CQDs緩解了鎘對(duì)細(xì)胞膜的刺激?？寡趸赶到y(tǒng)是植物抵抗逆境脅迫重要防御體系[41]，其中SOD是活性氧（ROS）的清除劑，將活性氧轉(zhuǎn)化為過(guò)氧化氫來(lái)維持活性氧的代謝平衡[42]。POD、CAT和APX均是可以清除過(guò)氧化氫的酶，用于減少過(guò)氧化物對(duì)細(xì)胞的氧化損傷[43]。50 mg·L-1 Cd2+增加了葉中的SOD活性表明其對(duì)甜瓜幼苗的葉片產(chǎn)生氧化刺激。姜武等[44]報(bào)道了鎘脅迫引起了鐵皮石斛SOD活性升高，且SOD活性與鎘濃度成正相關(guān)。結(jié)果顯示CQDs的加入可以顯著降低SOD活性，表明CQDs減少了活性氧的產(chǎn)生，從而緩解鎘毒害。單獨(dú)鎘處理使POD活性增加，說(shuō)明Cd2+對(duì)甜瓜根和葉都產(chǎn)生了氧化刺激。段云青等[45]發(fā)現(xiàn)了小白菜的POD活性在一定范圍內(nèi)均隨鎘脅迫強(qiáng)度的增加而升高。加入50 mg·L-1 CQDs后降低了甜瓜葉中POD的活性，進(jìn)一步證明CQDs的解毒作用。單獨(dú)鎘處理使根中CAT活性下降，可能由于根中鎘含量較高產(chǎn)生的氧化刺激太強(qiáng)，導(dǎo)致抗氧化系統(tǒng)受損。在葉中單獨(dú)鎘處理卻導(dǎo)致CAT活性升高，表明鎘對(duì)葉產(chǎn)生氧化刺激，引起抗氧化酶活性增加來(lái)清除過(guò)氧化氫。趙士誠(chéng)等[46]報(bào)道了鎘誘導(dǎo)玉米葉中CAT活性增加，且隨著鎘濃度增加，CAT活性逐步下降。本研究中CQDs使CAT的活性保持穩(wěn)定，說(shuō)明其緩解了鎘對(duì)CAT活性的影響。在單獨(dú)鎘處理下，根和葉中APX的活性變化與CAT的相似。范慶等[47]發(fā)現(xiàn)了鎘脅迫導(dǎo)致矮牽牛幼苗葉片的APX活性顯著升高。本研究中在高濃度的鎘脅迫下，APX活性反而低于對(duì)照，可能是細(xì)胞受損嚴(yán)重導(dǎo)致APX功能紊亂，但是CQDs的加入使APX活性恢復(fù)正常，間接證明CQDs對(duì)鎘毒害的修復(fù)效果。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，Cd2+抑制甜瓜幼苗的干質(zhì)量、鮮質(zhì)量、根長(zhǎng)和莖長(zhǎng)等生長(zhǎng)參數(shù)，而CQDs的能減輕鎘對(duì)甜瓜生長(zhǎng)發(fā)育的抑制作用。此外CQDs顯著降低了甜瓜根和葉中的鎘積累量，從而緩解了鎘對(duì)根系活力和花青素的刺激，增加了葉綠素含量。盡管甜瓜本身對(duì)鎘的抗性較強(qiáng)，但50 mg·L-1 Cd2+仍然誘導(dǎo)了甜瓜葉中MDA含量增加和相關(guān)抗氧化酶活性的變化。加入CQDs后 ，除了緩解這些氧化應(yīng)激，還能降低鎘對(duì)CAT、APX等酶活性的破壞，增加抗氧化酶活性來(lái)清除鎘產(chǎn)生的活性氧。這些都證明了CQDs能修復(fù)鎘對(duì)甜瓜幼苗的毒害作用，為其作為新型植物修復(fù)劑奠定了基礎(chǔ)。

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