賀 遠(yuǎn)，王樹聲，劉海偉，鹿 瑩，2，常 帥,2，石 屹*

(1.農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點實驗室,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所,青島 266101；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院,北京 100081)

鎘濃度對烤煙幼苗鎘含量及生長和生理指標(biāo)的影響

賀 遠(yuǎn).1,2，王樹聲1，劉海偉1，鹿 瑩1，2，常 帥1,2，石 屹1*

(1.農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點實驗室,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所,青島 266101；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院,北京 100081)

為了探索重金屬鎘對煙草的危害機理，采用水培試驗，調(diào)查了不同鎘濃度處理在煙草幼苗各部位不同提取態(tài)的鎘含量以及煙草幼苗干物質(zhì)積累量、根系活力、葉綠素含量、硝酸還原酶活力和丙二醛含量等生理指標(biāo)的變化。結(jié)果表明，煙草根系鎘(Cd)以去離子水提取態(tài)為主，其次為醋酸提取態(tài)，葉片中 Cd 主要以醋酸結(jié)合態(tài)存在。隨著鎘濃度的提高，Cd 存在由活性弱的化學(xué)形態(tài)向活性強的形態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢，干物質(zhì)量的積累先升高后降低；不同 Cd濃度處理時，煙草幼苗 Cd含量表現(xiàn)為：莖＞根＞葉，隨著 Cd 處理濃度的提高，煙草幼苗中的 Cd 更多的富集在煙苗的根部和莖部。根系活力和葉綠素含量逐漸降低；硝酸還原酶活性呈先升高后降低，丙二醛含量則反之。因此，與對照相比，低濃度Cd處理在一定程度上刺激煙草幼苗的某些生理活性，使其呈現(xiàn)更高的生物活性，但高濃度Cd處理則極顯著抑制煙草幼苗的生長，使其各項生理活動降低，最終影響其正常的生長。

烤煙；鎘；提取；干物質(zhì)量；葉綠素；生理特性

隨著城鎮(zhèn)化的的發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進(jìn),農(nóng)用化肥和農(nóng)藥種類及用量的增加,土壤重金屬污染日趨嚴(yán)重。因鎘(Cd)易被植物吸收,并導(dǎo)致不同的形態(tài)、生理、生化和結(jié)構(gòu)的變化,故而其危害尤為突出[1]。Cd 對植物的影響包括光合作用和生長的抑制,減少葉綠素和水分含量,干擾營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,甚至導(dǎo)致植物死亡[2-5]。大量研究表明,Cd 可破壞光合色素的合成,引起光合速率降低,抑制RuBP 竣化酶活性,影響碳固定、PSII 活力,并可誘導(dǎo)細(xì)胞膜脂過氧化作用[6-8]。

煙草是我國重要的經(jīng)濟作物之一[9],是一種對環(huán)境極其敏感的作物,同時也是一種 Cd的超富集植物[10]。Cd 在煙草中具有毒性大,污染普遍,易在煙葉中累積,且易揮發(fā),在煙氣中的遷移比例高等特點?？刂茻煵葜破分?Cd的含量在減輕煙草重金屬對人體危害方面意義重大。煙草制品中的 Cd主要來源于煙葉生產(chǎn)過程,土壤是其主要途徑之一[12]?？刂?Cd 從土壤向煙草轉(zhuǎn)移的過程是控制煙葉中Cd含量的有效方法。有關(guān) Cd對農(nóng)作物的毒害機理,Cd 怎樣通過對植物的生理生化過程的影響造成農(nóng)作物受害,以及如何降低農(nóng)田土壤中的Cd污染,不少學(xué)者就 Cd對烤煙的大田生長期做了一些研究[13-15],但關(guān)于 Cd 對烤煙幼苗生長生理的影響研究較少,同時針對 Cd在煙草中的賦存提取態(tài)的研究也鮮有報道。針對上述問題,本研究以栽培面積較廣泛的煙草品種 K326 為試驗材料,采用水培試驗探討不同 Cd濃度處理下烤煙幼苗生長及生理生化的變化,揭示重金屬Cd毒害煙草幼苗的作用機制,以期在生產(chǎn)中獲得優(yōu)質(zhì)、低危害的煙苗。

1 材料與方法

1.1 供試材料

煙草品種 K326 由中國煙草種質(zhì)資源庫提供,水培營養(yǎng)液采用 1/4 濃度的 Hoagland 完全營養(yǎng)液。Cd 溶液以分析純醋酸鎘[(CH3COO)2Cd?3H2O,分析純]配制,設(shè)置不添加 Cd(CK)、添加 Cd 10和 500 μmol/L 3 個處理,3 次重復(fù),完全隨機排列。

1.2 煙草幼苗培養(yǎng)

煙草種子經(jīng)浸泡、滅菌、消毒后于 28 ℃黑暗條件下催芽,發(fā)芽后移入石英砂培養(yǎng)基中培養(yǎng)至 6葉1心期,選取大小一致的煙苗,用去離子水沖洗干凈后移至營養(yǎng)液中培養(yǎng) 7 d 后放入不同鎘濃度營養(yǎng)液中培養(yǎng)。煙苗培養(yǎng)所用容器為體積 12 L 的塑料盆,每盆定植3株。煙苗培養(yǎng)在玻璃溫室中進(jìn)行,白天用通氣泵進(jìn)行通氣 14 h (6:00—18:00),期間每 2 h 停止通氣 1 h。培養(yǎng)期間每 4 d 更換 1 次營養(yǎng)液,營養(yǎng)液用 0.1 mol/L NaOH 或 0.1 mol/L HCl調(diào)節(jié)溶液 pH 至 6.0 左右。

1.3 測試項目與方法

干物質(zhì)質(zhì)量的測定,取樣后 105 ℃殺青,75 ℃烘干至恒重。Cd 含量的測定采用微波消解,ICP-MS法測定[16]。細(xì)胞內(nèi)各化學(xué)提取態(tài)的分離,采用化學(xué)試劑逐步提取法,具體操作參照 Perronnet 的方法[17]。硝酸還原酶(Nitrate Reductase,NR)活性采用磺胺比色法測定；根系活力采用 TTC法測定；葉綠素(Chlorophyll)含量采用乙醇丙酮提取法測定；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法[18]測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用 SPSS 13.0 按單因素 3 重復(fù)完全隨機設(shè)計進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié) 果

2.1 煙草幼苗各部位 Cd 含量

表1是 Cd處理后煙草幼苗各部位Cd含量?？梢钥闯?隨著 Cd 濃度的增加,煙草幼苗中的 Cd含量極顯著地增加,但與 CK 相比,10 μmol/L Cd濃度處理,其莖部和葉片的 Cd含量增加不顯著。在不添加 Cd 處理和 10 μmol/L Cd 處理時,煙草幼苗各部位 Cd 含量為莖＞根＞葉。隨著 Cd 濃度的提高,Cd 主要集中在根部和莖部,在 500 μmol/L Cd處理時,煙草幼苗各部位 Cd 含量莖＞根＞＞葉。

表1 Cd 處理后煙草幼苗各部位 Cd 含量 mg/kgTable 1 Cd content of various parts of tobacco seedling with Cd treatment

2.2 煙草幼苗各部位 Cd 的化學(xué)形態(tài)分布

從表2可以看出,煙草根系和葉片中 Cd在不添加 Cd 處理和 10 μmol/L Cd 濃度處理時以醋酸提取態(tài)和氯化鈉提取態(tài)為主；500 μmol/L Cd 處理時以去離子水提取態(tài)和醋酸提取態(tài)為主。其根系在 500 μmol/L Cd 處理時,去離子水提取態(tài)的 Cd 含量最高,而葉片中則以去離子水結(jié)合態(tài)含量最高。提高Cd處理濃度,Cd存在由活性弱的化學(xué)形態(tài)向活性強的形態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢。

表2 煙草幼苗中各種提取劑提取的 Cd 含量（鮮基） mg/kgTable 2 The content of various extract Cd in tobacco seedlings

葉片中的Cd含量在不添加Cd處理時主要以氯化鈉提取態(tài)、醋酸提取態(tài)和鹽酸提取態(tài)存在,添加10 μmol/L Cd 濃度處理后,鹽酸提取態(tài)含量降低,乙醇提取態(tài)和去離子水提取態(tài)的比例上升；添加500 μmol/L Cd 處理后去離子水提取態(tài)和醋酸提取態(tài)所占的比例極顯著的提高。根部在不添加 Cd處理時 Cd主要以醋酸提取態(tài)和氯化鈉提取態(tài)存在,所占比例分別為 51.8%和 32.0%；添加 10 μmol/L Cd濃度處理后去離子水提取態(tài)和乙醇提取態(tài)呈極顯著提高(P＜0.01),添加 500 μmol/L Cd 處理后,去離子水提取態(tài)極顯著的提高,所占比例達(dá)到了59.6%,醋酸提取態(tài)比例降低到了 29.4%。

2.3 煙草幼苗干物質(zhì)積累

煙草幼苗總的干物質(zhì)量均表現(xiàn)為先略微升高后急劇降低,各處理干物質(zhì)量均表現(xiàn)為:葉＞根＞莖。莖部干物質(zhì)重則在低濃度時與對照持平,高濃度時降低,葉片的干物質(zhì)重表現(xiàn)為持續(xù)降低。Cd濃度為10 μmol/L 時根部的干物質(zhì)重與對照之間差異不顯著(圖 1),Cd 濃度達(dá)到 500 μmol/L 時其干物質(zhì)重量極顯著低于對照處理,各處理間幼苗莖部的干物質(zhì)重差異不顯著,Cd 濃度為 10 μmol/L 時葉片的干物質(zhì)重與對照差異不顯著,500 μmol/L Cd 濃度處理下煙草幼苗的葉片干物質(zhì)重極顯著低于對照。

圖1 鎘對煙草幼苗干物質(zhì)重量的影響Fig. 1 Influence of Cd on dry matter weight of tobacco seedling

整株干物質(zhì)重,鎘 500 μmol/L 與對照與 10 μmol/L Cd 處理差異均達(dá)到極顯著水平,但對照與10 μmol/L Cd 濃度處理間差異不顯著。

2.4 煙草幼苗葉綠素及類胡蘿卜素含量

從圖 2可以看出,葉綠素 a、葉綠素 b和總?cè)~綠素含量隨著 Cd濃度的增加顯著降低,其中葉綠素 a 降幅最大,達(dá)到了 37.65%,而葉綠素 b 和總?cè)~綠素含量的降低幅度分別達(dá)到了 34%和 36.78%。類胡蘿卜素含量處理間無顯著差異。

2.5 煙草幼苗其他生理指標(biāo)

與對照相比,添加 10 μmol/L Cd 時,根系活力并沒有受到顯著影響(圖 3A),添加 500 μmol/L-Cd 時,根系活力顯著降低,降幅達(dá) 44.89%,此說明添加大量的 Cd會引起根系活力顯著下降,但少量 Cd(10 μmol/L)并不會影響根系活力。

從圖 3B 可以看出,與對照相比,添加 10 μmol/L Cd使硝酸還原酶活性顯著增加,但過高的 Cd會造成硝酸還原酶活性顯著下降。

圖 3C 顯示了鎘對煙草幼苗葉片丙二醛含量的影響,可以看出 10 μmol/LCd 濃度處理下煙草幼苗丙二醛含量與對照相比降低了 8.52%,但是兩者差異未達(dá)顯著水平。當(dāng) Cd 濃度提高到 500 μmol/L 時,煙草幼苗丙二醛含量比對照高出 35%,但差異未達(dá)到5%顯著水準(zhǔn)。

圖2 煙草幼苗葉綠素會類胡蘿卜素含量Fig. 2 Influence of Cd concentration on chlorophyll and carotenoid content in tobacco leaves

圖3 煙草幼苗根系活力(A)，硝酸還原酶活性(B)和丙二醛含量(C)Fig. 3 Root activity(A)，NR activity (B) and MDA(C) content of tobacco seedling

3 討 論

Cd在煙株地上和地下部的分配模式在不同作物中存在較大差異。Wagner 等[19]通過水培試驗發(fā)現(xiàn),普通煙草主要將 Cd儲存在葉片和根部。袁祖麗[20]通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)土壤中 Cd 的添加量為3～6 mg/kg 時,根中 Cd 的含量要略高于葉片中 Cd的含量,隨著 Cd污染程度的繼續(xù)增加,葉片中的Cd 含量才高于根。Clark[21]通過盆栽試驗研究了 16個煙草品種在不同污染條件下 Cd的分配情況,發(fā)現(xiàn)在未添加外源 Cd 的情況下,葉、莖和根中 Cd的含量分別為 0.7、0.3 和 0.21 mg/kg,當(dāng)向土壤添加 0.25 mg/kgCd 后,Cd 含量分別增至 86.9、14.5和 21.2 mg/kg。本研究結(jié)果表明:在不添加 Cd 處理和 10 μmol/LCd 處理時,煙草幼苗各部位 Cd 含量表現(xiàn)為:莖＞根＞葉,在 500 μmol/LCd 處理時,煙草幼苗各部位 Cd 含量表現(xiàn)為:莖＞根＞＞葉,這表明隨著Cd濃度的提高,Cd主要被富集在根部和莖部。

Cd 在各作物不同部位提取態(tài)存在較大差異,圓錐南芥葉片中以水提取態(tài) Cd為主,根系中乙醇提取態(tài) Cd 的含量最高；當(dāng) Cd 提高到 10 mg/L 時,葉片和根系中 Cd 均以 NaCl提取態(tài)含量最高,說明隨著Cd濃度的增加,Cd與蛋白質(zhì)、果膠酸等形態(tài)結(jié)合是圓錐南芥減輕 Cd 毒害的主要機制[22]。田陽陽等[23]在對煙草中 Cd 賦存形態(tài)的研究表明,煙草根系中Cd以乙醇提取態(tài)為主,葉片中Cd主要以氯化鈉結(jié)合態(tài)和去離子水結(jié)合態(tài)存在。提高 Cd處理濃度,Cd存在由活性強的化學(xué)形態(tài)向活性弱的形態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢。本研究的結(jié)果表明,隨著 Cd濃度的提高,Cd存在由活性弱的化學(xué)形態(tài)向活性強的形態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢,這與前人的研究存在較大差異。而李彥娥等[24]的研究表明根部醋酸提取態(tài)分配比例最高,葉片中氯化鈉提取態(tài)分配比例最高,這與本文的研究存在差異。。

Cd并非煙草生長所需的必需元素,但卻易于被煙草吸收并且 Cd脅迫明顯抑制烤煙的生長,且隨濃度增加其抑制程度加重。有研究表明,鎘脅迫對煙草生長發(fā)育造成嚴(yán)重的傷害,如顯著降低葉片葉綠素含量,增加MDA含量等,同時降低葉片氨基酸含量等[25-26],還有研究表明[27],Cd 脅迫對作物生長發(fā)育造成嚴(yán)重的傷害,能夠顯著的降低作物的生物量,這與本試驗的研究結(jié)果一致。隨著 Cd濃度的升高,煙草幼苗的干物質(zhì)重量明顯下降,但是本研究發(fā)現(xiàn)低濃度的 Cd處理能增加煙草幼苗根部的干物質(zhì)量,表明低濃度的 Cd處理刺激了煙草幼苗根系的生長。

受Cd危害的植物,其葉綠體的合成受到影響,葉綠體提取量下降,對植物的光合作用將產(chǎn)生不利影響[28]。本研究的結(jié)果更加詳細(xì)的探討了葉綠素 a、b、總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量隨著Cd濃度的變化而發(fā)生的變化,Cd 對葉綠素 a、b 和總?cè)~綠素的影響均達(dá)到顯著水平且葉綠素 a/b 的值呈現(xiàn)降低的趨勢,這與馬新明的研究一致[29],只有在較高的 Cd濃度處理下,類胡蘿卜素的含量才顯著下降,這點與前人的研究不盡相同。在本試驗中,隨 Cd濃度的升高,煙草幼苗的長勢越來越差,葉片出現(xiàn)黃化現(xiàn)象并且隨著處理時間的延長,煙草幼苗出現(xiàn)萎焉現(xiàn)象并伴有根尖黑點,這與郭江波[30]的研究相近。有研究指出隨著 Cd濃度的提高,植物的根系活力逐漸降低[31],本研究的結(jié)果與之相一致。硝酸還原酶是植物氮代謝過程中的關(guān)鍵酶,主要存在于葉綠體和前質(zhì)體中,其活性的高低直接影響植物的氮同化速率。本研究表明,在低濃度鎘處理下,煙草幼苗的硝酸還原酶活性略微的升高而后隨著鎘濃度的提高呈現(xiàn)降低趨勢,這與張秋銀等[32]的研究一致。膜脂過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)的含量是反映細(xì)胞膜過氧化作用強弱的一個指標(biāo)。作物受 Cd脅迫后,體內(nèi) MDA含量顯著增加,質(zhì)膜透性增大,作物生長受到顯著的抑制[33],本研究的結(jié)果證實了這一點,但在本研究中,在 10 μmol/L Cd 處理時煙草幼苗的 MDA 含量出現(xiàn)了微量的減少,而后在 500 μmol/LCd 處理時則急劇降低,其原因有待進(jìn)一步的研究。

4 結(jié) 論

本研究表明,在不添加Cd處理時,Cd主要集中在煙草的莖部,隨著 Cd濃度的增加,葉片中Cd的積累量增加,但是 Cd主要還是積累在根部和莖部。煙草根系中 Cd以去離子水提取態(tài)為主,其次為醋酸提取態(tài),葉片中Cd主要以醋酸結(jié)合態(tài)存在,提高Cd處理濃度,活性強 Cd化學(xué)形態(tài)所占比例升高。Cd抑制了煙草幼苗的生長,降低了煙草幼苗各項生理活性,使其碳氮代謝受到嚴(yán)重影響。低濃度的 Cd處理在一定程度上能使煙草幼苗根部干物質(zhì)重增加,葉片硝酸還原酶活性增強。綜合本研究結(jié)果,我們認(rèn)為要降低煙草中的 Cd含量,必須在苗期嚴(yán)格控制重金屬對幼苗的污染,在烤煙生產(chǎn)中栽種優(yōu)質(zhì)、低危害的煙苗。

[1]秦天才,吳玉樹,王煥校,等. 鎘、鉛及其相互作用對小白菜根系生理生態(tài)效應(yīng)的研究[J]. 生態(tài)學(xué)報. 1998, 18(3):320-325.

[2]López-Climent M F, Arbona V, Pérez-Clement R M. Effects of cadmium on gas exchange and phytohormone contents in citrus[J]. Biol. Plant. 2011, 55∶ 187-190.

[3]Maksymiec W. Effects of jasmonate and some other signalling factors on bean and onion growth during the initial phase of cadmium action[J]. Biol. Plant, 2011, 55∶112-118.

[4]Wójcik M, Tukiendorf A. Glutathione in adaptation of Arabidopsis thaliana to cadmium stress[J]. Biol. Plant.,2011, 55∶ 125-132.

[5]Zacchini M, Iori V, Mugnozza S G, et al. Cadmium accumulation and tolerance in Populus nigra and Salix alba[J]. Biol. Plant. 2011, 55∶ 383-386.

[6]Padmaja K, Parsad D D K, Parsad A R K. Inhibition of chlorophyll synthesis in Phaseolus vulgaris L. seedling by cadmium acetate[J]. Photosynthetica, 1990, 24∶399-404.

[7]Sigfridsson K G V, Bernát G, Mamedov F, et al. Molecular interference of Cd2+with Photosystem II[J]. Biochim. biophys. Acta, 2004, 1659∶ 19-31.

[8]Krantev A, Yordanova R, Janda T, Szalai G. Treatment with salicylic acid decreases the effect of cadmium on photosynthesis in maize plants[J]. J. Plant Physiol. 2008. 165∶ 920-931.

[9]黃英華,黃英梅,李寶香. 中國煙草行業(yè)的市場定位及其發(fā)展方向的初步探討[J]. 中國煙草學(xué)報,2008,14 (16):57-61.

[10]Andrea K, Lenka G, Sylva Z,et al. Cytological changes and alterations in polyamine contents induced by cadmiumin tobacco BY-2 cells[J]. Plant Physiology and Biochemistry, 2004, 42(2)∶ 149-156.

[11]張福鎖. 環(huán)境脅迫與植物根際營養(yǎng)[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1998:211.

[12]劉海偉,石屹,梁洪波.煙草和卷煙中重金屬遷移分配的 研 究 進(jìn) 展 [J].中 國 農(nóng) 業(yè) 科 技 導(dǎo) 報 ,2013, 15(2)∶153-158.

[13]趙秀蘭,劉曉. 不同品種煙草生長和鎘及營養(yǎng)元素吸收對鎘脅迫響應(yīng)的差異[J]. 水土保持學(xué)報. 2009,23(1): 117-121,131.

[14]王文興,童 莉,海熱提. 土壤污染物來源及前沿問題[J]. 生態(tài)環(huán)境,2005,14(1):1- 5.

[15]趙中秋,朱永官,蔡運龍. 鎘在土壤-植物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化及其影響因素[J]. 生態(tài)環(huán)境,2005,14(2): 282-286.

[16]侯冬巖,回瑞華,李鐵純,等. 電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)同時測定正山小種紅茶中 18 種微量元素[J]. 中國無機分析化學(xué),2012,2(2):52-56.

[17]Perronnet K, Schwartz C, Gerard E, et al. Distribution of cadmium and zinc in the hyperaccumulator Thlaspi caeru lescens grown on multicontaminated soil[ J]. Plant and Soil, 2003, 249∶ 19- 25.

[18]陳建勛,王曉峰. 植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M]. 廣州∶ 華南理工大學(xué)出版社,2002.

[19]Wagner G J, Yeargan R. Variation in cadmium accumulation potential and tissue distribution of cadmium in tobacco[J]. Plant Physiology, 1986, 82∶274-279.

[20]袁祖麗. Cd, Pb 污染對烤煙生理特性及生長發(fā)育的影響[D]. 鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.

[21]Clarke B, Brennan E. Differential cadmium accumulation and phytotoxicity in sixteen tobacco cultivars [J]. Air & Waste Management Association. 1989, 39∶ 1319-1322.

[22]于方明,湯葉濤,周小勇,等. 鎘在圓錐南芥(Arabis paniculata Franch.)中的亞細(xì)胞分布及其化學(xué)形態(tài)[J].中山大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2007,46(6):88-92.

[23]田陽陽,陳江華,張艷玲,等. 不同 Cd 積累基因型煙草中 Cd 的亞細(xì)胞分布及化學(xué)形態(tài)[J]. 煙草科技,2012 (2):6-70.

[24]李彥娥,趙秀蘭.鎘脅迫下不同品種煙草鎘化學(xué)形態(tài)分布研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報,2013,29(16):69-73. .

[25]汪洪,周衛(wèi),林葆. 鈣對鎘脅迫下玉米生長及生理特性的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報. 2001,7(1):78-87.

[26]周靜,汪天,崔健,等. 紅壤水分條件對柑橘葉片氨基酸及多胺含量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)報. 2009,17 (1):85-89.

[27]李新博,謝建治,李博文,等. 印度芥菜-苜蓿間作對鎘脅迫的生態(tài)響應(yīng)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報. 2009,20(7): 1711-1715.

[28]袁祖麗,馬新明,韓錦峰,等. 鎘污染對煙草葉片超微結(jié)構(gòu)及部分元素含量的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報,2005,25 (11):2919-2927.

[29]馬新明,李春明,袁祖麗. 鎘和鉛污染對烤煙根區(qū)土壤微生物及煙葉品質(zhì)的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2005, 16(11):182-186.

[30]郭江波,唐炳,王建英,等. 鎘脅迫對煙草生理特性的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報. 2013,25(6)∶ 1279-1283.

[31]張呈祥,陳為峰. 德國鳶尾對 UC 脅迫的生理生態(tài)響應(yīng)及積累特性[J].生態(tài)學(xué)報. 2013,33(7):2165-2172.

[32]張銀秋,臺培東,李培軍,等. 青鮮素與谷胱甘肽對萬壽菊鎘積累的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志,2010,29(5): 887 -891.

[33]Xu Zhiqiang, Zhou Qixing, Liu Weitao. Joint effects of cadmium and lead on seedlings of four Chinese cabbage cultivars in northeastern China [J]. Journal of Environmental Sciences, 2009, 21(11)∶ 1598-1606.

Effect of Cd Concentration on Cd Content and Growth and Physiological Indices of Tobacco Seedlings

HE Yuan1,2, WANG Shusheng1, LIU Haiwei1, LU Ying1,2, CHANG Shuai1,2, SHI Yi1*
(1. Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing, Ministry of Agriculture, Tobacco Research Institute, CAAS, Qingdao 266101, China; 2. Graduate School of CAAS, Beijing 100049, China)

In order to explore the damage mechanism of cadmium (Cd) on tobacco, effects of cadmium with different concentrations on the growth and the physiological and biochemical activities of tobacco were studied by solution culture. The results showed that the growth of tobacco plant was restrained under the cadmium stress. Acetic acid -extractable Cd was the main chemical form of Cd in root system. In leaves, Cd mainly existed in the forms of binding to Acetic Acid and deionized water. With the increase of Cd concentration, Cd tended to transform from low activity to high activity. The Cd content in different parts of tobacco seedlings under different Cd treatment was∶ stem ＞ root ＞ leaf. The chlorophyll content, nitrate reductase activity, root activity and MDA content changed under different cadmium treatment to tobacco seedlings. With the increase of cadmium concentration, the dry matter accumulation increased firstly and then decreased, chlorophyll content and root activity showed a gradual decreasing trend, nitrate reductase activity increased firstly and then decreased, and MDA content decreased first and then increased. This study suggest that low concentrations of Cd can stimulate tobacco biological activity, but high concentrations of Cd can significantly inhibite the growth of tobacco seedlings, reduce the physiological activity, and ultimately affect their normal growth.

tobacco; cadmium, extract, dry matter weight, chlorophyll, physiological index

S572.043

1007-5119(2014)02-0037-06 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2014.02.007

國家煙草專賣局特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)重大科技專項“低危害煙葉開發(fā)”(Ts-06-20110037)；國家煙草專賣局創(chuàng)新平臺經(jīng)費專項(201304)；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項(22060302)

賀 遠(yuǎn),博士研究生,研究方向為植物生理與作物營養(yǎng)。E-mail:heyuan818@163.com。*通信作者,E-mail:qdshiyi0@163.com。

2014-02-16

2014-04-10