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第 46 卷第 1 期 2026 年 1 月 Vol 46 No 1 Jan 2026 环 境 科 学 学 报 Acta Scientiae Circumstantiae 红 蓝 光 配 比 对 东 南 景 天 和 龙 葵 铅 镉 富 集 与 耐 受 性 的 调 控 机 制 张 福 琼 1 曾 维 庆 2 张 员 超 2 岳 志 强 2 鲁 黎 2 刘 彦 红 3 李 会 华 4 周 俊 柔 1 黄 益 宗 1 黄 晶 心 1 1 云 南 师 范 大 学 能 源 与 环 境 科 学 学 院 昆 明 650500 2 玉 溪 市 农 村 能 源 与 农 业 环 境 保 护 中 心 玉 溪 653100 3 元 江 哈 尼 族 彝 族 傣 族 自 治 县 乡 村 建 设 与 社 会 事 业 发 展 中 心 玉 溪 653100 4 新 平 县 农 业 农 村 社 会 事 业 发 展 服 务 中 心 玉 溪 653100 摘 要 为探究红蓝光调控对超富集植物修复 Pb Cd 复合污染土壤的强化效应 本研究以东南景天 Sedum alfredii 和龙葵 Solanum nigrum 为材 料 通过盆栽实验研究不同红蓝光配比对两种植物生长 重金属积累及生理响应的差异化影响 结果表明 Pb Cd 在两种植物中呈差异化分 布 Pb 主要富集于根部 而 Cd 优先向地上部转运 红蓝光处理显著提升两种植物对 Pb Cd 的吸收效率 其中在红光与蓝光的比值为 4 1 处理下 东南景天的 Pb Cd 提取量增幅最大 分别达 384 77 258 32 在红光与蓝光的比值为 5 1 处理下龙葵的 Pb Cd 提取量增幅最大 分别提高 65 66 121 42 表明光质优化可强化重金属提取 红蓝光通过提高光合电子传递效率 东南景天和龙葵分别增加 28 82 和 24 78 及生 物量积累 东南景天和龙葵地上部干重分别增长 147 21 和 26 36 间接促进重金属提取总量 同时激活 SOD POD 等抗氧化酶系统 降低 MDA 含量 有效缓解氧化损伤 研究证实红蓝光通过 光合驱动 生理保护 富集协同 的整合机制提升植物修复效率 为污染土壤的光质调控 修复技术提供实践依据 关 键 词 光质配比 铅镉复合污染 超富集植物 重金属转运 抗氧化酶 光合特性 文 章 编 号 0253 2468 2026 01 0425 11 中 图 分 类 号 X53 文 献 标 识 码 A Optimizing red blue light ratios enhances phytoextraction of lead and cadmium by two hyperaccumulator species ZHANG Fuqiong 1 ZENG Weiqing 2 ZHANG Yuanchao 2 YUE Zhiqiang 2 LU Li 2 LIU Yanhong 3 LI Huihua 4 ZHOU Junrou 1 HUANG Yizong 1 HUANG Jingxin 1 1 School of Energy and Environmental Science Yunnan Normal University Kunming 650500 2 Yuxi Rural Energy and Agricultural Environmental Protection Center Yuxi 653100 3 Yuanjiang Hani Yi and Dai Autonomous County Rural Construction and Social Development Center Yuxi 653100 4 Xinping County Agricultural and Rural Social Development Service Center Yuxi 653100 Abstract Light quality is a critical yet underexplored factor in optimizing phytoremediation This study investigated how modulating red to blue light R B ratios could enhance the removal of lead Pb and cadmium Cd from co contaminated soil by two hyperaccumulator species Sedum alfredii and Solanum nigrum Our findings reveal that specific R B ratios create a synergistic effect that significantly boosts the plants remediation capacity The primary driver for this enhancement was a marked improvement in plant physiological health and photosynthetic performance under optimized light conditions Specifically we observed increases in photosynthetic electron transport efficiency of up to 28 82 in S alfredii and 24 78 in S nigrum which directly fueled a substantial accumulation of shoot biomass a 147 21 increase for S alfredii and 26 36 for S nigrum Concurrently these tailored light spectra fortified the plants defense systems evidenced by elevated antioxidant enzyme SOD POD activity and lower malondialdehyde MDA content thereby mitigating heavy metal induced oxidative stress These physiological improvements translated directly into superior DOI 10 13671 j hjkxxb 2025 0308 张福琼 曾维庆 张员超 等 2026 红蓝光配比对东南景天和龙葵铅镉富集与耐受性的调控机制 J 环境科学学报 46 1 425 435 ZHANG Fuqiong ZENG Weiqing ZHANG Yuanchao et al 2026 Optimizing red blue light ratios enhances phytoextraction of lead and cadmium by two hyperaccumulator species J Acta Scientiae Circumstantiae 46 1 425 435 收 稿 日 期 2025 06 17 修 回 日 期 2025 08 18 录 用 日 期 2025 08 20 基 金 项 目 国家自然科学基金项目 No 32360317 32471709 云南省应用基础研究面上项目 No 202301AT070077 云南省国际科技特派员项 目 No 202403AK140052 云南省 2024 年大学生创新训练计划 No 202410681047X 作 者 简 介 张福琼 2000 女 E mail zhangfq0326 责 任 作 者 E mail huangjingxin17 环 境 科 学 学 报 46 卷 remediation outcomes S alfredii achieved its peak performance under a 4 1 R B ratio increasing total Pb and Cd extraction by a remarkable 384 77 and 258 32 respectively Meanwhile S nigrum performed optimally at a 5 1 R B ratio with extraction gains of 65 66 for Pb and 121 42 for Cd Our results also confirmed a differential accumulation pattern with Pb sequestered mainly in the roots and Cd preferentially translocated to the harvestable shoots In conclusion this research elucidates a powerful photosynthesis driven stress mitigated mechanism through which light spectrum management can dramatically elevate phytoremediation efficiency By demonstrating a clear link between optimized light enhanced plant vitality and superior heavy metal uptake this work provides a robust scientific basis for developing innovative light based strategies to improve the predictability and effectiveness of soil remediation technologies Keywords light quality ratio lead cadmium co contamination hyperaccumulator heavy metal translocation antioxidant enzymes photosynthetic characteristics 1 引 言 Introduction Pb Cd 是当前全球矿区污染范围最广的两种重金属元素 通常在矿区共存 Li et al 2014 Guti rrez et al 2016 Kim et al 2017 尾矿中 Pb Cd 会造成土壤污染 影响人类健康 Li et al 2014 因此 迫切需要 对矿区 Pb Cd 污染土壤进行修复 以减少 Pb Cd 污染产生的环境风险和造成的经济损失 植物修复是一种基 于植物吸收和富集能力的生态技术 通过植物系统对重金属的提取 固定或转化作用 实现土壤污染治理的 目标 薛江鹏等 2024 土壤重金属胁迫会破坏叶绿体超微结构 加速叶绿素降解 降低光系统 II PSII 的最 大光化学效率 Fv Fm 和 CO 2 净光合速率 Pn 这些变化会抑制气孔导度 Gs 和蒸腾速率 Tr 从而阻碍光 合作用进程 最终影响植物的正常生长 Jia et al 2015 Vishnupradeep et al 2022 不仅如此 重金属胁迫 也会促进超富集植物细胞活性氧物质的积累 加剧细胞膜的脂质过氧化进程 破坏膜系统的完整性 从而扰 乱了细胞内部的正常代谢机制 Fidalgo et al 2011 重金属胁迫通过干扰植物光合作用和胁迫抗性 影响植 物生长 减少植物生物量 限制其在植物修复中的应用潜力 植物生物量和金属吸收能力是植物修复成功的 关键 可以通过添加螯合剂 接种细菌 施加电场和基因工程来增强 Luo et al 2017 Antonangelo et al 2021 Yang et al 2021 然而 这些方法增加了植物修复成本 增加了修复过程中的环境风险 土壤改良剂 的应用也可能带来一定的环境和健康风险 对于生物炭来说 在制造过程中由于原料类型以及热解温度不 同 可能会产生挥发性有机化合物 VOC 多环芳烃 PAH 二恶英和呋喃 PCDD F 以及持久性自由基 EPFR 等有毒物质 Chen et al 2023 其所含的有毒物质或所吸附的有毒物质和重金属被分解之后 Yi et al 2020 可能会释放到环境中 导致污染增加 影响土壤的理化性质 Qin et al 2021 因此 需要找到一种 广泛且可控的方法来提高植物修复重金属污染土壤的效率 进一步推动植物修复的应用 植物修复是修复重金属污染土壤的常见方法 尽管在过去 30 年中取得了许多突破 但植物修复技术仍 在不断发展 Pb Cd 会导致植物生长受到抑制 光是植物生长发育的重要条件 是植物体内有机物合成的能 源途径 波长作为光的重要参数之一 是影响植物光合作用能量和提供生理反应信号刺激的关键环境因素 可见光波段的红蓝光是植物光合作用的主要能量来源和调控植物环境适应性的关键光质 Mastropasqua et al 2012 红蓝光配比强化植物修复重金属污染土壤效率已开始引起科学家们的关注 这是因为相对于 生物与化学方法 调节修复系统中的红蓝光配比更加经济和便捷 且植物修复的过程中 并未观察到明显的 环境风险 Luo et al 2019a 总结前人研究 发现适当的红蓝光配比光可以刺激超富集植物生长并对重金属 污染土壤的修复效果产生影响 Ning et al 2022 Niu et al 2022 在 9 1 的红蓝光配比处理下 蓝桉 Eucalyptus globulus 的生物量显著提高且重金属浓度显著增加 Luo et al 2019b Xie 等 2023 还发现一定 比率的红蓝绿三色光 能促进鬼针草 Bidens pilosa 生长 调节光合作用和抗氧化酶活性 提高根际细菌丰 度 有效诱导其对重金属 Cd 的提取 光配比不仅能影响超富集植物生物量 调节光合作用和抗氧化能力 还 能改变土壤溶解有机物浓度 影响土壤有效态重金属含量 进而影响超富集植物对重金属污染土壤的修复 效率 且不同科属的超富集植物在不同的光配比下 生理响应也不同 对重金属污染土壤的修复效果也不 同 例如拟南芥在红蓝光配比为 5 5 时 生物量最大 修复效率最高 但光合作用并不是最优 而桉树则在红 蓝光配比为 9 1 时生物量达到最大 而只有红光的情况下 根系中 Cd 和 Cu 的浓度最高 地上部则是在只有 蓝光时浓度最高 Luo et al 2019b Chen et al 2021 这可能是因为短波长光谱在光形态发生过程中通过 4261 期 张福琼等 红蓝光配比对东南景天和龙葵铅镉富集与耐受性的调控机制 介导光感受器来激活各种生化指标 Jeong et al 2018 也有可能是因为光影响了基因编码酶的表达 Zhou et al 2012 进而影响植物的重金属提取能力 东南景天 Sedum alfredii 属景天科 龙葵 Solanum nigrum 属茄科植物 两者具有繁殖力强 生长迅速等 特性 均为 Cd 超富集植物与 Pb 富集植物 凭借其较高的 Cd 和 Pb 吸收及累积能力 在植物修复领域中 成为 应对多种重金属污染土壤的优质物种资源 林诗悦等 2017 Guo et al 2022 AL Huqail 2023 Zhao et al 2023 尽管已有研究证实红蓝光配比能增强天蓝遏蓝菜 Thlaspi caerulescens 和蓝桉 Eucalyptus globulus 的 植物修复效率 但关于红蓝光配比对东南景天和龙葵修复 Cd Pb 复合污染土壤的影响尚未见报道 因此 本 研究以 LED 为人工光源 通过分析 红蓝光对东南景天 龙葵富集 Pb Cd 的影响 红蓝光对 Pb Cd 胁迫下 东南景天 龙葵光合特性的影响 红蓝光对 Pb Cd 胁迫下东南景天 龙葵胁迫抗性的影响 探讨不同红蓝 光配比对东南景天 龙葵修复 Pb Cd 复合污染土壤的生理调控机制 2 试 验 与 方 法 Tests and methods 2 1 土 壤 样 品 准 备 试验土壤取自昆明某矿区表层 0 20 cm 参照 HJ T 166 2004 规范采集 样品经自然风干 去除杂质后 过 100 目筛备用 土壤基本参数为 pH 6 85 EC 0 35 S m 1 NO 3 N 17 75 mg kg 1 重金属检测显示 Pb 150 49 mg kg 1 和 Cd 29 69 mg kg 1 超过 土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准 GB 15618 2018 风险筛 选值 其他重金属含量符合标准 2 2 盆 栽 试 验 设 计 2 2 1 供 试 植 物 与 栽 培 管 理 本研究选用超积累生态型东南景天和龙葵作为供试植物 东南景天幼苗采自 浙江省温州市 经育苗盆预培养 5 d 后 选取生长健壮 株高一致的幼苗移栽至试验盆 直径 20 cm 高度 20 cm 每盆 2 株 栽培基质为 2 kg Cd Pb 复合污染土壤 龙葵种子采自云南师范大学校园 经 2 NaClO 溶液表面消毒 30 min 后 用无菌蒸馏水冲洗 3 次 播种于 无污染育苗基质中 待幼苗长出第一对真叶后 选取生长状况一致的幼苗 每盆 2 株 移栽至相同规格的污染 土壤中 2 2 2 试 验 设 计 每种植物设置 5 种光照处理 对照组 CK 采用白光 LED 处理组设置不同红蓝光配比 分 别为 1 1 R1B1 4 1 R4B1 5 1 R5B1 和 6 1 R6B1 所有处理的总光照强度保持一致 在确定红蓝光比 例后 使用不含影响植物生长的红蓝光波长的白光光源补充光强至设定值 光照系统由可调光谱 LED 阵列 组 成 红 光 峰 值 波 长 为 660 nm 蓝 光 峰 值 波 长 为 450 nm 光 合 光 子 通 量 密 度 PPFD 统 一 设 定 为 100 mol m 2 s 1 光周期 14 h 10 h 光照 黑暗 每组设 4 个生物学重复 使用 LI 250A 光量子计定期校准光强 处 理 60 d 后取样测定 2 3 测 定 指 标 与 方 法 2 3 1 抗 氧 化 酶 活 性 测 定 过氧化物酶 CAT 活性测定方法 取新鲜叶片样品 0 2 g 加入预冷的 0 05 mol L 1 PBS 缓冲液 pH 7 8 冰浴条件下研磨至匀浆 匀浆液于 4 12000 r min 1 离心 20 min 收集上清液 作为酶提取液 置于冰上备用 取 0 3 mL 30 过氧化氢溶液 加入 200 mL 0 15 mol L 1 PBS 缓冲液 pH 7 0 充分混匀 配制成反应液取 3 mL 反应液 加入 0 1 mL 酶液 立即混匀 以 0 15 mol L 1 PBS pH 7 0 作为空白 对照调零 于 240 nm 波长下测定吸光度 记录反应开始后 1 min 内的吸光值变化 每 5 s 读取一次数据 酶活 性以单位时间内吸光度的降低值计算 超氧化物歧化酶 SOD 活性的测定 酶液制备方法同上 将 0 1 mL 酶液与 3 5 mL 0 05 mol L 1 的 PBS 缓 冲液 pH 7 8 0 5 mL 130 mmol 的甲硫氨酸溶液 0 5 mL 750 mol 的氮蓝四唑溶液 0 5 mL 100 mol 的维生 素 B 2 溶液 0 5 mL 20 mol 的核黄素溶液以及 0 4 mL 蒸馏水混合在一起 并充分摇匀 将此混合液置于 4000 lx 强度的 LED 灯光下照射 20 min 进行反应 反应结束后立即遮光 设置两组对照试验 一组以蒸馏水替代酶 液并在光照下进行反应作为空白对照 另一组同样以蒸馏水替代上酶液但进行遮光处理作为暗室空白对照 在 560 nm 波长下测定各组溶液的吸光度 427环 境 科 学 学 报 46 卷 过氧化氢酶 POD 活性测定方法 酶液制备方法同上 将 75 mL 0 1 mol L 1 的 PBS 溶液 pH 6 0 与 42 L 的愈创木酚加热并搅拌至完全溶解 待其冷却后 再加入 28 5 L 的 30 过氧化氢溶液 混合均匀作为反应 液 从该反应液中取出 3 mL 与 1 mL 酶液混合 在 470 nm 波长下 对此混合溶液进行测定 记录 4 min 内吸光 度的变化 每隔 30 s 读取一次数据 另设一组对照试验 其中用蒸馏水替代酶液 其余操作步骤相同 2 3 2 丙 二 醛 含 量 测 定 取 0 2 g 新鲜植物与 1 6 mL 10 浓度的三氯乙酸 TCA 在研磨钵中充分研磨至匀 浆状态 进行离心处理 12000 r min 1 10 min 以获得上清液 从上清液中取 1 5 mL 与等体积的 0 67 硫代 巴比妥酸 TBA 溶液混合均匀 将此混合液在沸水中加热 30 min 待其冷却后再次进行离心处理 条件与前 述相同 在 450 532 和 600 nm 这 3 个特定的波长下 分别测量并记录该混合溶液的吸光度数值 2 3 3 光 合 特 性 参 数 测 定 叶绿素含量测定 使用便携叶绿素仪 SPAD 502 北京海天友诚科技有限公司 测定植物叶片叶绿素含量 光合指标的测定 使用便携式光合作用测定系统 LI 6800 测定植物叶片净光合速率 Pn 蒸腾速率 Tr 气孔导度 Gs 细胞间 CO 2 浓度 Ci 最大光化学量子产量 Fv Fm 电子传递速率 ETR 光化学猝灭 系数 qP 和非光化学猝灭 NPQ 2 3 4 植 株 生 物 量 和 Pb Cd 含 量 测 定 在生长的第 9 周收获植株进行生物量和 Pb Cd 含量测定 用自来水 洗净后 分离 将其分为地下部和地上部 植物地下部用蒸馏水冲洗 3 5 次 用 120 烘箱进行杀青处理 1 h 后 将烘箱温度降至 75 烘干至恒重后 称量其质量 将碾磨的土壤和植物样品过 100 目筛网后进行化学分 析 用微波消解系统 Touchwin2 0 奥普乐 将 0 2 g 样品粉末用浓 HCl 和 HNO 3 3 1 V V 混合溶液消解并赶 酸后 用 3 硝酸 HNO 3 将消解液稀释定容至 50 mL 后进行过滤处理 使用吸收分光光度计 AA7000 岛津 测定过滤后的上清液中的 Pb Cd 含量 实验中采用国家生物成分分析标准物质 茶叶样品 GBW10016 作为 质量控制标准 Pb 的平均回收率为 96 Cd 的平均回收率为 93 均在可接受范围内 2 4 数 据 处 理 与 分 析 通过 IBM SPSS Statistics 26 分析数据 使用 Origin 2025 软件绘制图表 使用单因素方差分析比较试验数 据 使用邓肯检验 p 0 05 评估处理的显著性 根据先前研究中描述的方法计算植物修复中的常见参数 包括生物富集系数 BCF 转运系数 TF 和总 重金属提取量 TE 以评估植物积累 迁移和消除重金属的能力 计算公式分别见式 1 3 BCF C plant C soil 1 式中 BCF 为生物富集系数 C plant 为植物组织中重金属的含量 mg kg 1 C soil 为土壤中重金属含量 mg kg 1 TF C shoots C roots 2 式中 TF 为转运系数 C shoots 为植物地上部的重金属含量 mg kg 1 C roots 为植物地下部的重金属含量 mg kg 1 TE C plant M plant 3 式中 TE 为总重金属提取量 C plant 为植物组织中重金属的含量 mg kg 1 M plant 为植物组织干重 g 3 研 究 结 果 Research results 3 1 不 同 红 蓝 光 配 比 对 东 南 景 天 和 龙 葵 生 物 量 的 影 响 由图 1 可知 在 Pb Cd 胁迫下 与对照组 CK 相比 在不同红蓝光配比的处理下 东南景天地下部 地上 部干重分别显著增加 174 33 281 82 124 77 147 21 与 CK 相比 在 R4B1 红蓝光配比处理下观察到 最高的地下部和地上部干重 分别为 1 79 13 52 g 株 1 除 R1B1 处理组之外 不同红蓝光处理下 龙葵地上部 生物量均大于 CK 组 增加了 6 79 26 36 在 R4B1 和 R5B1 处理下 龙葵的地下部生物量无明显变化 但是 在 R1B1 和 R6B1 处理下 地下部分的生物量出现显著下降 具体分别降低了 31 25 和 29 39 3 2 不 同 红 蓝 光 配 比 对 东 南 景 天 和 龙 葵 Pb Cd 分 布 以 及 富 集 转 运 的 影 响 由图 2 可知 在不同红蓝光处理下 随着红光占比的增加 东南景天和龙葵各组织中的 Cd 含量呈现出先 增加后减少的趋势 且各组织中的 Cd 含量均高于 CK 组 在各红蓝光处理下 东南景天地上部 地下部 Cd 含 量分别增加了 50 65 70 94 11 38 56 22 其中 在 R4B1 处理下东南景天地上部 地下部 Cd 含量出现 4281 期 张福琼等 红蓝光配比对东南景天和龙葵铅镉富集与耐受性的调控机制 最大值 龙葵地上部 地下部 Cd 含量分别增加了 38 67 110 71 2 02 38 86 其中 在 R5B1 处 理下龙葵地上部 Cd 含量出现最大值 在 R4B1 处理 下龙葵地下部 Cd 含量出现最大值 随着红光比例的 增加 东南景天和龙葵地下部的 Pb 含量先增加后降 低 在 R4B1 和 R5B1 处理下 分别观察到了最大值 与 CK 相比 分别提高了 127 34 和 48 42 与对照 组相比 东南景天地上部 Pb 含量在 R4B1 处理下明 显上升 增幅为 52 98 而龙葵地上部的 Pb 含量则 在 R1B1 处 理 下 显 著 增 加 增 幅 达 到 了 137 81 p 0 05 由图 2 可知 在不同红蓝光处理下 东南景天和 龙葵对 Cd 的生物富集系数都随着红光占比的增加 呈现出先增加后减少的趋势 与 CK 相比 东南景天 地下部和地上部分对 Cd 生物富集系数分别提高了 11 34 56 21 50 63 94 19 与 CK 相比 龙葵地下 部和地上部对 Cd 的生物富集系数分别增加了 20 00 38 83 38 67 110 69 都在 R4B1 处理下出现最 大值 各处理中 东南景天和龙葵的地上部对 Cd 富集系数均高于地下部 在不同红蓝光处理下 东南景天对 Pb 的生物富集系数和龙葵地下部对 Pb 的生物富集系数都随着红光占比的增加呈先增加后减少的变化趋 势 与 CK 相比 东南景天地下部对 Pb 的生物富集和龙葵地下部对 Pb 的生物富集系数分别增加了 26 62 127 37 和 13 10 48 53 与 CK 相比 在 R1B1 R5B1 和 R6B1 处理下 龙葵地上部 Pb 的生物富集系数均显 著增加 分别提高了 137 28 60 48 和 78 89 各处理中 东南景天和龙葵 Cd 转运系数均在 1 之上 且在 R5B1 处理下出现最大值 龙葵的 Cd 转运系数在 1 之上 最大值出现在 R5B1 处理下 与 CK 相比分别提高了 52 68 92 76 东南景天和龙葵对 Pb 的转运系数均小于 1 其分别在 CK R1B1 处理下达到最大值 与 CK 相比 各红蓝光处理下东南景天对 Cd 和 Pb 的总金属提取量均显著增加 分别上升了 258 32 384 77 143 89 368 06 且均在 R4B1 处理下出现最大值 与 CK 相比 各红蓝光处理下龙葵 Cd 和 Pb 的总金属提 取量均显著增加 分别上升了 18 70 121 42 20 32 65 66 且均在 R5B1 处理下出现最大值 3 3 红 蓝 光 对 东 南 景 天 和 龙 葵 光 合 参 数 的 影 响 根据表 1 所示 东南景天叶片的净光合速率 Pn 蒸腾速率 Tr 及气孔导度 Gs 响应红光占比的增加 呈现出一个先增后减的变化 在 R4B1 处理条件下 这些生理指标达到了最高值 与对照组 CK 相比 Pn 显 著提升了 131 12 Tr 增加了 18 83 Gs 也上升了 29 53 p 0 05 龙葵叶片的 Pn 和 Gs 也随着红光比列的 图 1 不 同 红 蓝 光 配 比 下 东 南 景 天 和 龙 葵 的 生 物 量 同色条的不同 字母表示不同处理之间存在显著差异 p 0 05 下同 Fig 1 Effects of varying red blue light ratios on biomass accumulation in S alfredii and S nigrum 表 1 不 同 红 蓝 光 配 比 下 东 南 景 天 和 龙 葵 叶 片 的 光 合 参 数 Table 1 Photosynthetic parameters in leaves of S alfredii and S nigrum different red to blue light ratios 超富集植物 东南景天 龙葵 处理 CK R1B1 R4B1 R5B1 R6B1 CK R1B1 R4B1 R5B1 R6B1 光合参数 净光合速率 m 2 s 0 73 0 06 e 0 87 0 02 d 1 70 0 01 a 1 28 0 05 b 1 11 0 10 c 1 86 0 05 d 1 93 0 10 d 2 18 0 14 c 2 70 0 08 a 2 42 0 10 b 蒸腾速率 m 2 s 0 72 0 01 b 0 81 0 05 a 0 85 0 02 a 0 82 0 02 a 0 76 0 03 b 0 78 0 01 d 0 94 0 05 c 0 87 0 05 cd 1 53 0 09 b 1 70 0 09 a 细胞间 CO 2 浓度 mol m 2 s 1 235 69 2 55 a 156 55 5 52 d 160 90 5 70 d 178 70 1 72 c 199 95 1 76 b 339 41 4 20 b 380 77 11 48 a 303 86 10 77 c 266 92 12 88 d 258 06 10 12 d 气孔导度 mol m 2 s 1 23 82 0 80 c 28 79 0 78 b 30 85 0 55 a 15 25 0 40 d 10 74 1 03 e 2 63 0 20 e 3 91 0 04 c 3 44 0 22 d 7 41 0 25 a 6 30 0 23 b 注 同列数字的不同字母表示不同处理之间存在显著差异 p 0 05 429环 境 科 学 学 报 46 卷 增加呈现出先增加后减少的趋势 在 R5B1 处理下出现最大值 与 CK 相比显著增加 45 36 和 181 46 p 0 05 龙葵叶片的 Tr 在 R6B1 处理下出现最大值 东南景天叶片的细胞间 CO 2 浓度 Ci 呈现出先减少后增加 的趋势 在 R1B1 处理下出现极小值 与 CK 相比下降了 33 58 龙葵叶片的 Ci 在 R6B1 处理下出现最小值 与 CK 相比降低了 23 97 3 4 红 蓝 光 对 东 南 景 天 和 龙 葵 叶 绿 素 含 量 荧 光 参 数 的 影 响 根据图 3 所示 随着红光比例的上升 东南景天和龙葵的叶绿素含量均展现出一个先上升后下降的趋 势 其中在 R4B1 处理下东南景天达到最高叶绿素值 而在 R5B1 处理下龙葵的叶绿素值达到最大值 与 CK 图 2 不 同 红 蓝 光 配 比 下 东 南 景 天 和 龙 葵 对 Pb Cd 的 提 取 以 及 富 集 转 运 Fig 2 Phytoextraction and accumulation translocation of Pb and Cd in S alfredii and S nigrum under different red to blue light ratios 4301 期 张福琼等 红蓝光配比对东南景天和龙葵铅镉富集与耐受性的调控机制 相比分别增加了 22 27 和 31 44 随着红光比例的增加 东南景天叶片的 Fv Fm ETR 和 qP 值先升高后降 低 相比较 CK 组而言 分别提高了 28 82 72 29 和 234 54 且均在 R4B1 处理下达到最大值 龙葵叶片的 Fv Fm ETR 和 qP 值也先升高后降低 与 CK 相比 分别提高了 24 78 31 89 和 29 41 且均在 R5B1 处理 下出现最大值 而东南景天叶片的 NPQ 值随着红光比例的增加呈现出先降低后增加的趋势 在 R1B1 处理下 出现最小值 龙葵叶片的 NPQ 值也随着红光比例的增加呈现出先降低后增加的趋势 且 NPQ 值均低于 CK 组 降低了 11 30 59 16 3 5 红 蓝 光 对 东 南 景 天 和 龙 葵 抗 氧 化 系 统 的 影 响 由图 4 可知 不同红蓝光处理下 东南景天和龙葵的 SOD 和 POD 酶活性对比 CK 均呈不同程度的升高 其中 R4B1 照射下的东南景天 SOD 和 POD 酶活性最高 分别比 CK 升高 14 57 和 19 32 R5B1 照射下的龙 葵 SOD 酶活性最高 R6B1 照射下的龙葵 POD 酶活性最高 分别比 CK 升高 16 57 24 54 与 CK 相比 各处 理下东南景天和龙葵的 CAT 活性均增加 各上升了 2 38 38 10 6 67 34 67 植物在金属胁迫下被诱 导产生 ROS 组织中的 MDA 含量代表脂质过氧化水平 在不同红蓝光配比处理下 与 CK 相比 东南景天叶片 的 MDA 含量均显著降低 p 0 05 且在 R4B1 红蓝光配比下 出现最小值 6 86 mol g 1 而在 R1B1 R5B1 和 R6B1 各处理组之间 MDA 含量没有显著差异 p 0 05 随着红光比例的增加 龙葵叶片的 MDA 含量先降低 后升高 其中 R5B1 照射下的龙葵 MDA 含量最低 与 CK 相比降低了 49 80 图 3 不 同 红 蓝 光 配 比 下 东 南 景 天 和 龙 葵 的 荧 光 参 数 Fig 3 Chlorophyll fluorescence parameters of S alfredii and S nigrum different red to blue light ratios 431环 境 科 学 学 报 46 卷 4 讨 论 Discussion Pb Cd 对植物生长 发育和繁殖都有毒害作用 本研究结果中 在不同红蓝光处理下 东南景天和龙葵的 生物量均有所增加 特别是在 R4B1 条件的处理下 东南景天的生物量相比较 CK 组显著提高 以及在 R5B1 条件的处理下 龙葵的生物量相比较 CK 组显著提高 本研究揭示 适宜比例的红蓝光配比有利于东南景天 和龙葵生物量积累 据报道 在金属胁迫下 天蓝遏蓝菜在 R50B50 处理中植物生物量显著增加 而蓝桉在 R90B10 光照比下生物量显著增加 Luo et al 2019b 这可能是因为红光使植物体内生长素氧化酶活性降 低 进而内源生长素维持在较高水平 刺激细胞伸长 最终导致茎节间伸长和植株高度增加 而蓝光蓝光提 高生长素氧化酶活性 降低生长素水平 从而抑制细胞伸长