第36卷，第7期 2016年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.36,No.7:pp2076-2081
July,2016
黄土区金盏菊幼苗根部细胞壁对Pb/Cd复合
胁迫响应的FTIR和Raman光谱
范春辉，高雅琳，杜波
陕西科技大学环境科学与工程学院，陕西西安
710021
摘要植物修复法是新兴的重金属污染土壤修复手段，也是未来极富应用潜力的主流技术之一。植物根部细胞壁作为重金属/土壤/植物相的交界面，天然地成为修复效能调控过程的关键部位和信号通道。植物细胞壁与重金属离子的作用行为具有物理化学和生理生化的双重属性，但以光谱技术为切人点，原位解析植物根部细胞壁对土壤重金属离子的响应关系还不多见。以黄土区修复植物金盏菊幼苗为研究对象，分析 Pb/Cd复合助迫对其根部细胞壁形貌的影响，借助X射线荧光光谱(XRF）、X射线衍射(XRD）、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)揭示细胞壁对Pb/Cd胁迫的响应信号。结果发现：Pb/Cd胁迫导致金益菊根部细胞睡弯曲菱缩，表面分布若干点状深色沉积物颗粒：XRF证实细胞睡Pb/Cd含量增加，但XRD 图谱没有发现典型Pb/Cd结晶峰。FTIR图谱中一OH振动峰定位于3416cm-1处，表明Pb/Cd离子与 0H间可能存在配位键合；1701和1593cm-处的特征峰分别移动到1736和1618cm-，说明Pb/Cd胁迫改变了金盏菊根部细胞壁蛋白质结构属性。Raman光谱中2960cm-附近峰强增加，暗示Pb/Cd胁迫影响了细胞壁纤维素分子排列方向。可以认为，细胞壁组分(果胶、蛋白质、纤维素等)和典型官能团(一OH，
N一H，C一O等)对于减缓Pb/Cd胁迫引起的金盏菊根部细胞壁毒害效应贡献较大。关键调细胞壁：红外光谱拉曼光谱：Pb/Cd助迫：金益菊；黄土
中图分类号：0657.3
文献标识码：A
引言
DOI : 10. 3964/j- issn. 1000-0593(2016 )07-2076-06
作。比如，Vuletic发现重金属可以抑制植物的正常生长发育，Cu/Cd胁迫易导致细胞壁过氧化物酶（POD）活性增加； Konno"认为剑叶舌叶藓能够将过量的Cu积累于其原丝体
植物修复法是重金属污染场地修复的有效途径，具有成本低廉、适用性广、环境扰动少等特点和经济技术上的双重优势，目前已成为全球污染场地修复的主流技术之一}。植物对土壤重金属的修复净化主要通过整合固定、平衡调控、胞内分隔等途径实现：近些年，植物对土壤重金属助迫响应途径和应答机制方面的研究日益引起学者们的广泛关注和兴趣
植物细胞壁是由果胶、纤维素、蛋白质等组成的复杂结构，也是物质转运与信息传递的关键介质通道。植物根部细胞壁是土壤重金属离子跨膜进人植物体的首要屏障，其对重金属胁迫的响应信号能够直接干扰植物代谢过程，进而影响重金属解毒效果和植物修复目标的实现-]。对于植物细胞壁与重金属胁迫闻的分子效应，国内外学者做了大量研究工
收稿日期：2015-06-02，修订日期：2015-10-12
细胞壁中，证实了细胞壁果胶在Cu解毒方面的重要作用。但鉴于植物修复效能的时空差异性和细胞壁微观属性的不确定性，仍有必要深度发掘细胞壁对重金属逆境胁迫的响应信号。
光谱技术为解析植物修复过程机制提供了新手段和新思路，傅里叶变换红外光谱(FTIR）和拉曼光谱（Raman)就是其中两类。这两种方法都能有效识别物质分子的化学键和官能团信息，且检测结果互为补充和验证，有望从量子化学层面提供大量直接证据。前期笔者验证了金益菊对黄土区Pb/ Cd复合污染修复的有效性和高效性，本研究主要分析Pb Cd复合胁迫对金盏菊幼苗根部细胞壁的影响，探讨细胞壁官能团性质及对Pb/Cd助迫的应答信号，以期为后续研究提供参考和借鉴。
基金项目：国家白然科学基金项目(21407103），中国博土后科学基金项目(2012M511968和陕西科技大学科研基金项目(2014xhbz-06)资助
作者简介：范春辉，1982年生，陕西科技大学环境科学与工程学院学院讲
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