1、SO2 对大丽花生长和发育的影响二氧化硫,作为矿物燃料的消耗的一个副产品, 目前在印度的环境是主要的空气污染物。二氧化硫对植物生长和产量的祸害已有案可稽（Mudd and Kozlowski 1975, Linzon 1978） 。不过,是否在低浓度二氧化硫足以诱使伤害农业和园艺植物造成伤害仍然争论多年。近年来,人们已越来越有兴趣学习二氧化硫药害的机制（Malhotra and Hocking 1976; 3ager 1977; Schlee 1977） 。Takemoto 和 Noble ( 1982 年)和 alscher ( 1984 )研究了 SO2 在有光与黑暗的光合作用和呼吸作用的
2、反应。叶绿素的是在 Rao and LeBlanc (1966)和 Syratt and Wanstall（1969）的低等植物的报道中出现。godzik 和 linskens ( 1974 )指出了菜豆叶中蛋白质含量的减少和其暴露在 SO2 中时间的增加有关系。unsworth et al ( 1972 年)的分析结果表明相对湿度和气孔在 SO2 的暴露有关系。邦泰( 1982 年) 回顾了空气污染物对开花和结果植物的影响。在参照上述报告，本研究的目的在于探讨长时间用 SO2 熏气对大丽花这种受欢迎的观赏植物的叶面，光合色素，蛋白质含量，气孔反应和开花等的影响。材料和方法将大丽花的苗（30
3、天）移植到六个一平米的地里，每株相距约 20 厘米，每行相距 25 厘米。在 60 天的时候对其中两个以 1ppmSO2 熏气，另两个以 2ppmSO2 熏气，用熏气箱每隔两小时纪录到表格 1。其余两个地块的植物不用 SO2 作任何处理与他们作为对照。不过为了充分模拟也需要对其用聚乙烯熏蒸。不过，控制植物也覆盖盖着聚乙烯庭是为了模拟那些被处理的植物。那些定期收集来的被控制和处理的植物标本包括开花 75 天，开花 90 天和开花 105 天，对他们进行光合色素，蛋白质含量，气孔，植株和花卉规模的测定。在每一块地每个时间采来的植物样本都要用水认真清洗。那些完整的植物被分为茎叶根并测量他们的长度。这
4、些植物的部分在 80 度的条件下烘 24 小时以估算 phytomass 的含量。光合色素在用 80%的冰冷处理后发现含有少量的碳酸钠。用分光光度仪在480，510，645，910 纳米下测定吸光度。用 MacLachlam ， Zalik (1963) ， Duxbury 和 Yentsch (1956)发现的公式计算叶绿素 A 和 B 及胡萝卜素的含量。计算叶片中蛋白质含量时用 Layne 在 1957 年发现的方法。用扫描电子显微镜进行研究，通过观察那些被处理和 控制的叶片的表面的气孔反映二氧化硫污染。为了研究需要，那些边缘叶子中叶肉中提取 0.5 平方厘米的小片被放在 FAA 中被消除
5、。材料是经过脱水的乙醇(30%到 100%之间 )。那些叶形狭长的被洒上临界点的二氧化碳进行干燥。干燥后小片树叶（约 1 厘米左右）被剪段成丝。这两个样品用不同的方法被分别处理后然后进行下一步。标本上镀有一层来因黄金（约 200A）在溅射镀膜机然后审根据一项 3eol - 3sm 排除扫描电子显微镜加速电压 10 千伏和 100 孔径。图像观察时倍率范围从 200-5000 ,拍了照片就superpan 爱克发 120 胶卷然后进行研究。结果与讨论从叶片损伤的症状中直接体现了二氧化硫对植物的自然毒性伤害（ Hill et al.1974） 。在本次研究中发现用 1ppm 的二氧化硫处理植株时出
6、现的慢性伤害症状要比用 2ppm 晚上 20 天左右。随着二氧化硫浓度的增加，那些出现在叶片边缘的由慢性伤害症状造成的饿斑点会逐渐变成灰色或褐色的死亡叶组织（Linzon 1967） 。而且还注意到被处理叶片的损伤症状在其表面局部的伤害和成长同时进行（adaxid and abaxid） 。在表格 2 中可看出，那些被 1ppm 和 2ppm 二氧化硫熏蒸过的植株其叶片受伤害的面积约为 63.36 和 88.10 平方厘米，此时植株处于开花后期，污染物的剂量达到 42ppm 和 84ppm.表 2 用二氧化硫处理处于不同生长时期大丽花植株时起叶片受伤害的面积（cm2）生长时期环境条件 开花前期
7、 开花期 开花后期未处理 未伤害 未伤害 未伤害1ppmSO2 未伤害30.462.1563.365.182ppmSO2 未伤害40.184.2888.105.82从那些局部损害症状的外表可清楚的看出二氧化硫被溶解在叶片内部所包含的水中，而不是通过运输而被蒸发（MacClean et al.1968） ，而且这些伤害是由有毒离子所造成的(Malhotra andHocking 1976)。植株本身具有减少有毒离子的能力，从而更大程度上减少了二氧化硫对植物的影响 (Thomas et al 1943,taoda 1973)。那些被用二氧化硫处理过和那些未被处理的植株相比其光合色素的含量水平明显降
8、低。在被处理和未被处理的植株中，其叶绿素a,b和胡萝卜素的含量将在预开花期时达到最大而在植株成熟时将会下降下来，值得注意的一点是叶片中天然色素的减少量随着污染物剂量和植株年龄的增加而增加。用1ppm 二氧化硫处理的植株叶绿素a,b和胡萝卜素的浓度分别减少15.68%，8.13%和3.22%，此时植株处于开花后期污染物的剂量达到42ppm(表格3)。对处于同一生长阶段的植株用2ppmSO2处理时叶绿素a的含量减少22.32%，叶绿素b含量减少了12.25%，胡萝卜素的含量减少了5.16%，此时污染物的剂量达到84ppm。这就表明，和叶绿素b相比，二氧化硫对叶绿素a产生的影响更大，甚至比对胡萝卜素
9、产生的影响高出4倍。由于叶绿素a是植物中进行光合作用的最重要的一种天然色素，它对二氧化硫的高敏感性会对二氧化碳的固定产生不利影响，从而阻碍了植株的生长和发育。被处理的叶片中这些色素含量水平的降低可能归因于是由于二氧化硫导致综合色素含量的降低和减少，它打破了一个由多位科学家提出的一个观点，叶片中叶绿素的移动和镁离子有关而与二氧化硫无关（Rao and LeBlanc 1966; Malhofra 1977; Suwannapinut and Kozlowski 1979)。然而，对此说法学术界依然有所争论，有人认为在光照条件下植株暴露在二氧化硫中时叶绿体的囊膜受到影响从而导致叶绿体的肿胀(Wel
10、lbum 1972)或囊膜的解体(Malhotra 1976; Suwannapinut and Kozlowski 1979).表3 未被处理和被处理的植株叶片中叶绿素a,b和胡萝卜素及总体色素的浓度（mg/g ）光合色素浓度生长时期环境条件 叶绿素 a 叶绿素 b 胡萝卜素 总色素 叶绿素 a/叶绿素 b未处理6.130.044.450.023.810.02 14.39 1.37开花前期 1ppm5.730.064.350.043.750.01 13.83 1.312ppm5.620.074.280.023.700.03 13.61 1.31未处理5.260.054.080.062.540
11、.05 11.88 1.28开花时 1ppm 4.750.0 3.910.0 2.480.0 11.14 1.217 3 22ppm4.620.043.800.052.450.02 10.87 1.21未处理3.450.092.480.021.550.03 7.48 1.39开花后期 1ppm2.900.052.270.051.500.01 6.67 1.272ppm2.670.072.170.041.470.04 6.31 1.23由于二氧化硫的影响，那些处于各个生长发育阶段的植株，在被二氧化硫处理后其叶片中的蛋白质含量和对照组相比其含量也会有所减少（P0.01）。它的最大值出现在开花前期，
12、而且随着植株年龄的增长和污染物含量的增加起含量会逐渐减少。根据表4可看出用1ppm和2ppm 的二氧化硫处理植株时其蛋白质减少量分别为20.13% 和39.27% ，此时污染物的浓度分别为 42ppm和84ppm.蛋白质含量的减少是由Godzik和Linsken(1974)在做菜豆在二氧化硫中暴露时的影响实验时发现的，抑制蛋白质的合成和强迫蛋白质的降解是导致被处理的植株中蛋白质含量降低的一个主要原因（Robe and Kreeb 1940,Sardi 1981）.SEM研究表明，植株在二氧化硫中暴露对其气孔的长宽产生影响，而且也改变了叶片的表面结构（Majernik and Mansfield
13、 1970,1971,Mansfield and Majernik 1970）。这些变化用2ppmSO2处理叶片时比用1ppm处理时的叶片表现的更为明显（图1）。类似的发现也曾在另两位科学家的研究中发现过。图1电子显微镜下大丽花叶片的气孔长宽和表面结构的变化表4处于不同生长时期的大丽花未处理和处理的叶片中蛋白质含量生长时期环境条件开花前期 开花期开花后期未处理 7.32 6.31 3.031ppm 6.16 5.15 2.422ppm 5.15 4.04 1.84图2被二氧化硫的大丽花各个生长时期的色素减少量及根芽的长度变化气孔的开闭是附属细胞的一个主要职能，假定说首先附属细胞能够快速而且很好
14、的吸收二氧化硫，然后改变膜的通透性使细胞肿胀，从而使气孔扩张（Puckett et al,1977 ,Squire and Mansfild 1973,Biscoe et al 1973）。很显然，气孔的扩张能够更好的便于二氧化硫进入，从而对植株造成更大的伤害。那些被二氧化硫处理的植株和未被处理的相比，它的根和芽的长度会有所减少，这就表明了用二氧化硫处理会延缓植物的生长和发育（Shimizu et al,1980）.尽管污染物的浓度会不断增加，但一直到开花后期阶段，被二氧化硫处理的植株和未被处理的植株一样，其根和芽的长度仍然回不断的增长。然而，被二氧化硫处理的植株在起所有的生长和发育阶段，与未
15、被处理的相比，其根和芽的长度会小些。从图2中可明显看出，植株用1ppm和2ppmSO2处理时其整体植株高度最大会减少34.39%和39.33%，此时植株处于开花后期阶段污染物的浓度分别为42ppm和84ppm 。不过用1ppm和2ppmSO2处理时根的长度也分别会减少了34.07%和40.07%，植株处于同一生长阶段。这种根和芽长度的减少最终可归因于二氧化硫对光合作用产生的影响（Sij and Swanson 1974）,而且根系作为营养供给的主要来源也会受到影响。被暴露的植株中其phytomass的积累量会有显著的减少（Shimizn et al）.从图2 中可明显看出，和未被处理的植株一样
16、，被二氧化硫处理的植株在每个生长和发育阶段尽管随着污染物浓度的增加，其phytomass会有所降低，未被处理的植株和用1ppm,2ppmSO2处理的植株其每株植物中phytomass的含量最大为53.01，36.90和34.87克，分别是在植物的开花后期阶段污染物的浓度达到高峰值42和84ppm。和未被处理的植株相比，用1ppm和2ppmSO2处理的植株其phytomass的含量分别减少了36.90%和34.21%。如果将根和芽分别进行处理，则在相同的生长阶段和污染物浓度下，用1ppmSO2处理时他的减少量为34.6%和34.21%，用2ppmSO2处理时的减少量为 45.21%和33.43%
17、。而且还发现在这些处理中根系中的减少量要比芽系中的减少量多。造成这种减少的原因可归因于多种因素，如叶的损伤，叶绿素的退化和扰乱新陈代谢的过程等（Sij and Swanson 1974,Totsuka 1980）。另外，从下降幅度较大的根系中可以看出，那些被二氧化硫处理的植株没有足够的原料地上部分生长的需要，因此其地下部分也受到不利影响。通过观察发现未被处理和被处理的植株其花的大小没有显著变化。与Calendula植物不同的是这些被二氧化硫处理的植物其老龄化的步伐同时加快了（Singh et al 1985）。未被处理和被处理的植株，他们的每株植物上花的数量也是一样的。这就表明像大丽花植物，它的开花和老龄化程度不受在二氧化硫中暴露的影响。最后，我们十分感谢编辑，国家植物研究所等研究机构为我们提供实验室设施，感谢一些知名的科学家为我们提供技术援助。
