閆秀秀，徐應(yīng)明 ，王 林*，陶雪瑩，孫約兵，梁學(xué)峰

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，天津 300191；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部產(chǎn)地環(huán)境污染防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300191）

鎘（Cd）是對(duì)人體健康威脅最大的重金屬元素之一，而蔬菜是人體膳食Cd攝入的主要來源之一[1]。近年來的調(diào)查顯示，我國部分城市郊區(qū)蔬菜Cd含量超標(biāo)率較高，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)[2-3]，因此，有必要采取有效措施切實(shí)降低蔬菜Cd累積。近年來，篩選和應(yīng)用具有低量積累Cd特征的作物品種即Cd低積累品種，已成為安全利用Cd污染土壤的有效方法之一[1，4]?？紤]到作物基因型和土壤環(huán)境對(duì)作物Cd累積均有顯著影響[5]，在單獨(dú)使用低積累品種仍無法滿足安全生產(chǎn)要求時(shí)，則有必要采取調(diào)控措施，進(jìn)一步減少作物Cd吸收。

錳（Mn）是植物必需的微量元素之一，由于植物吸收轉(zhuǎn)運(yùn)Mn2+和Cd2+會(huì)使用相同的載體蛋白如NRAMP和ZIP等，因此二者在植物體內(nèi)的累積常表現(xiàn)出拮抗作用[6-7]?；谶@種拮抗作用，許多研究通過施用Mn肥來降低作物Cd累積。例如，Huang等[8]研究發(fā)現(xiàn)，噴施或土施EDTA·Na2Mn均能顯著降低兩種水稻的稻米Cd含量，其中土施處理降低效果更好，最大降低率可達(dá)78.6%；而土施MnSO4對(duì)兩種水稻籽粒Cd含量有不同影響，其中Jinzao47沒有顯著變化，而Zhongjiazao32則顯著升高。尹曉輝等[9]研究表明，施用螯合錳、碳酸錳以及硫酸錳對(duì)水稻糙米Cd含量有不同降低效果，基施和噴施聯(lián)合措施的抑制效果明顯優(yōu)于單一措施。綜合上述研究可知，施用Mn肥調(diào)控作物Cd累積的效果與施肥種類、方法以及作物品種等都有密切關(guān)系。因此，要使施用Mn肥成為調(diào)控Cd低積累品種安全生產(chǎn)的有效方法，有必要根據(jù)具體品種開展Mn肥施用方法研究。

近年來，本團(tuán)隊(duì)通過盆栽和小區(qū)試驗(yàn)從35個(gè)葉用油菜（Brassica chinenesis L，以下簡(jiǎn)稱油菜）品種中篩選了2個(gè)Cd低積累品種，并初步揭示了其低量吸收Cd的機(jī)理[10]。在此基礎(chǔ)上，本研究選擇Cd低積累油菜和普通油菜各1種，通過盆栽試驗(yàn)，研究葉面噴施不同濃度的 MnSO4、Mn（CH3COO）2以及 EDTA·Na2Mn對(duì)油菜生長和Cd、Mn含量的影響，確定降低油菜Cd含量的最佳Mn肥施用方法，同時(shí)通過分析Cd在油菜體內(nèi)吸收轉(zhuǎn)運(yùn)規(guī)律以及亞細(xì)胞分布特征來探討其作用機(jī)理，以期為噴施Mn肥降低油菜Cd含量提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試土壤取自河南濟(jì)源市某Cd污染農(nóng)田，土壤類型為潮土，其基本理化性質(zhì)如下：pH值7.65，陽離子交換量13.38 cmol·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量 7.01 g·kg-1，堿解氮含量 81.39 mg·kg-1，有效磷含量 23.65 mg·kg-1，速效鉀含量 93.23 mg·kg-1，Cd、Mn 總量分別為 2.54 mg·kg-1和443.42 mg·kg-1，Cd、Mn有效態(tài)含量（DTPA法浸提）分別為1.36 mg·kg-1和15.17 mg·kg-1。

供試油菜品種為前期研究篩選的Cd低積累品種華駿和普通品種寒綠[10]，油菜種子由天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。供試Mn肥包括硫酸錳（MnSO4·H2O）、乙酸錳[Mn（CH3COO）2·4H2O]以及乙二胺四乙酸二鈉錳（EDTA·Na2Mn），其中前兩者為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，后者純度高于95%，購自TCI公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)處理與方法

本實(shí)驗(yàn)采用三因素完全組合設(shè)計(jì)。第一個(gè)因素為油菜品種，設(shè)置2種油菜。第二個(gè)因素為Mn肥形態(tài)，設(shè)置3種Mn肥。第三個(gè)因素為噴施Mn肥的濃度，每種Mn肥分別設(shè)置3個(gè)水平，其中，硫酸錳噴施濃度為：0.2、0.4、0.6 g·L-1（以Mn計(jì)，下同），分別記作：Mn-S1、Mn-S2、Mn-S3；乙酸錳噴施濃度為：0.1、0.2、0.3 g·L-1，分別記作：Mn-A1、Mn-A2、Mn-A3；螯合錳（EDTA·Na2Mn）濃度為：0.1、0.2、0.3 g·L-1，分別記作：Mn-E1、Mn-E2、Mn-E3；另外設(shè)置對(duì)照處理（CK），噴施去離子水。本實(shí)驗(yàn)共有20個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)。

盆栽實(shí)驗(yàn)于2018年5—7月在玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行，室內(nèi)溫度為20～30℃，自然光照，盆栽器皿按隨機(jī)區(qū)組排列。供試土壤風(fēng)干后過5 mm篩，然后裝入塑料盆中（直徑22 cm，高13.5 cm），每盆裝土2.0 kg，同時(shí)施入分析純 CO（NH2）2（N 150 mg·kg-1）和 K2HPO4（P2O5206 mg·kg-1，K2O 277 mg·kg-1）作為底肥。拌土后每盆加入500 mL去離子水，密封平衡7 d，然后播種，待幼苗長至4片真葉時(shí)每盆間苗至5株。在油菜生長過程中每日以去離子水澆灌，控制土壤含水量為田間持水量的70%左右。在油菜撒播后第30、35、40 d進(jìn)行噴施處理，采用微型噴霧瓶，每盆每次噴施10 mL溶液。油菜播種45 d后收獲。

1.3 樣品處理與分析

收獲的油菜樣品分為地上部和根部，樣品使用去離子水和超純水洗凈，吸干水分，稱取鮮質(zhì)量，部分地上部樣品經(jīng)液氮冷凍后儲(chǔ)存在-80℃冰箱備用。剩余地上部和全部根部樣品在95℃殺青30 min，70℃烘干至恒質(zhì)量，稱量干質(zhì)量，粉碎混勻，加入濃HNO3（優(yōu)級(jí)純），在電熱板上進(jìn)行消解，80℃加熱1.5 h，120℃加熱1.5 h，150℃加熱3 h，180℃趕酸。消解后樣品的Cd和Mn含量使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，ICAPQc，Thermo Fisher Scientific）測(cè)定[11]，采用美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院提供的菠菜葉標(biāo)樣SRM1570a作為油菜元素含量分析的質(zhì)控樣品，Cd和Mn的回收率均在95%～105%范圍內(nèi)。土壤基本理化性質(zhì)按照土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法測(cè)定[12]。

采用離心法分離地上部樣品的亞細(xì)胞組分[13]。準(zhǔn)確稱取4.00 g冷凍保存的地上部樣品置于預(yù)冷的研缽中，加入40 mL預(yù)冷的提取液（蔗糖250 mmol·L-1，Tris-HCl 50 mmol·L-1，DTT 1 mmol·L-1，pH 7.5），研磨勻漿，然后用80m孔徑的尼龍篩網(wǎng)過濾，并用提取液沖洗兩次，所得濾渣即為細(xì)胞壁組分。所得濾液在20 000 r·min-1下離心45 min，上清液和沉淀分別為可溶組分和細(xì)胞器組分。以上操作均在4℃下進(jìn)行。將3個(gè)亞細(xì)胞組分完全轉(zhuǎn)移至消解管中，在電熱板上蒸干，然后采用濃HNO3消解，ICP-MS測(cè)定Cd和Mn含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析及統(tǒng)計(jì)

總Cd累積量（μg·株-1）=植物地上部Cd含量×植物地上部干質(zhì)量+植物根部Cd含量×植物根部干質(zhì)量。該指標(biāo)表征植物根部對(duì)Cd的吸收能力[14]。

Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)=植物地上部Cd含量/植物地下部Cd含量。該指標(biāo)反映植物由根部向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)Cd的能力[15]。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 20軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析和Duncan′s新復(fù)極差法分析同一品種不同處理間的差異顯著性，采用Pearson相關(guān)系數(shù)法分析不同參數(shù)間的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施Mn肥對(duì)油菜生物量的影響

如圖1（a）所示，不同Mn肥處理對(duì)油菜地上部生物量的影響與供試品種有關(guān)。就普通品種寒綠來說，與CK處理相比，Mn-A3和Mn-E3處理下油菜地上部生物量顯著降低（P＜0.05），降幅分別為30.4%和45.8%。對(duì)于低積累品種華駿，噴施Mn肥對(duì)其地上部生物量無顯著影響。由圖1（b）可知，噴施Mn肥對(duì)兩種油菜根部生物量均無顯著影響。總體來看，寒綠油菜對(duì)噴施Mn肥較為敏感，噴施高濃度Mn肥會(huì)抑制其地上部生長。

圖1 不同Mn肥處理下油菜干生物量Figure 1 Dry biomass of pak choi under different Mn treatments

2.2 噴施Mn肥對(duì)油菜體內(nèi)Cd含量的影響

由圖2（a）可知，噴施Mn肥對(duì)兩種油菜地上部Cd含量的影響不同。對(duì)于寒綠，噴施3種Mn肥均使其地上部Cd含量降低。其中，在噴施硫酸錳處理組，Mn-S1和Mn-S2處理下油菜地上部Cd含量顯著降低，與CK相比，降幅分別為40.0%和38.0%；在噴施乙酸錳處理組，3個(gè)濃度的處理均使地上部Cd含量顯著降低，降幅范圍為30.0%～39.0%；在噴施螯合錳處理組，Mn-E2和Mn-E3處理下油菜Cd含量顯著降低，降幅分別為16.0%和38.0%。對(duì)于華駿，在噴施硫酸錳處理組，Mn-S2和Mn-S3處理使其地上部Cd含量顯著降低，與CK相比，降幅分別為29.2%和20.0%；在噴施乙酸錳處理組，只有Mn-A2處理降低效果顯著，降幅為31.0%；在噴施螯合錳處理組，Mn-E2和Mn-E3處理下油菜Cd含量呈現(xiàn)升高趨勢(shì)?？傊?，從作用顯著性和降幅來看，噴施Mn肥對(duì)寒綠地上部Cd含量的降低效果優(yōu)于華駿。

圖2 不同Mn肥處理下油菜Cd含量（干基）Figure 2 Cd concentrations（dry weight basis）in the shoots and roots of pak choi under different Mn treatments

由圖2（b）知，噴施不同形態(tài)的Mn肥對(duì)兩種油菜根部Cd含量均有顯著影響。對(duì)于寒綠，與CK相比，所有噴施硫酸錳和乙酸錳處理均使其根部Cd含量顯著降低，降幅范圍分別為22.1%～56.1%和35.3%～46.6%；在噴施螯合錳處理組，在Mn-E2和Mn-E3處理下油菜根部Cd含量顯著降低，降幅分別為22.0%和25.0%，而Mn-E1處理則使Cd含量顯著升高。對(duì)于華駿，噴施硫酸錳和乙酸錳均使其根部Cd含量顯著降低，最大降低率分別為48.7%和56.0%；在噴施螯合錳處理組，Mn-E1和Mn-E2處理下根部Cd含量顯著降低，降幅分別為35.8%和30.9%。對(duì)比不同Mn肥處理下油菜地上部和根部Cd含量的變化規(guī)律可知，噴施Mn肥對(duì)油菜根部Cd含量的影響要強(qiáng)于地上部。

2.3 噴施Mn肥對(duì)油菜總Cd累積量和Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的影響

植物地上部Cd含量主要受根部吸收和根部向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)兩個(gè)過程控制，在本研究中分別采用總Cd累積量和Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)兩個(gè)指標(biāo)來表征這兩個(gè)過程。由圖3（a）知，對(duì)于寒綠，與CK相比，除Mn-E1外，其余Mn肥處理均使總Cd累積量顯著下降，降幅范圍為15.1%～65.0%。這表明噴施Mn肥可以有效降低寒綠根系對(duì)Cd的吸收；而與CK相比，寒綠的Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)在Mn-S2和Mn-A3處理下顯著提高。由圖3（b）可知，對(duì)于華駿，在Mn-S2和Mn-A2處理下總Cd累積量與CK相比顯著降低，降幅分別為32.0%和49.2%；華駿的Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)在Mn-S1、Mn-S3、Mn-A1、Mn-A2以及Mn-E2處理下顯著增加。

相關(guān)性分析表明，兩種油菜的地上部Cd含量與總Cd累積量都呈極顯著的正相關(guān)性（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.838（寒綠）和0.867（華駿）；油菜地上部Cd含量與Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為-0.030（寒綠）和-0.124（華駿）（P＞0.05），均無顯著相關(guān)性。另外，對(duì)比兩種油菜地上部Cd含量、總Cd累積量以及Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)的變化規(guī)律可知，地上部Cd含量與總Cd累積量變化趨勢(shì)一致。由此可知，本研究中噴施Mn肥主要是通過抑制油菜根部Cd吸收，來降低地上部Cd含量。

2.4 噴施Mn肥對(duì)油菜體內(nèi)Mn含量的影響

由表1可知，噴施不同形態(tài)的Mn肥可顯著提高油菜體內(nèi)Mn含量。就地上部來說，對(duì)于寒綠，除了Mn-A1、Mn-E1和Mn-E2處理外，其他處理的地上部Mn含量均顯著增加，增幅為CK組的3.56～8.59倍；對(duì)于華駿，除了噴施螯合錳處理組，其他Mn肥處理都使其地上部Mn含量顯著提高，最大增幅為CK組的13.27倍。對(duì)比相同濃度Mn處理下兩種油菜地上部Mn含量可知，3種Mn肥對(duì)油菜地上部Mn含量提高效果的順序?yàn)榱蛩徨i＞乙酸錳＞螯合錳。對(duì)于根部，與CK比較，在Mn-S2、Mn-S3、Mn-A2及Mn-E2處理下，寒綠根部的Mn含量顯著提高，而華駿則在Mn-S3、Mn-A3以及Mn-E3處理下，根部Mn含量顯著增加。這表明噴施Mn肥后，油菜地上部吸收的Mn可以轉(zhuǎn)運(yùn)到根部。

2.5 噴施Mn肥對(duì)油菜Cd亞細(xì)胞分布的影響

由表2可知，對(duì)于寒綠，除了Mn-S3、Mn-A3、Mn-E1處理外，其余Mn肥處理的細(xì)胞壁組分Cd含量與CK相比均顯著降低，降幅范圍為30.3%～83.1%；對(duì)于細(xì)胞器組分，除了Mn-E1處理，其余Mn肥處理的Cd含量與CK相比均顯著降低，降幅范圍為48.6%～83.1%；對(duì)于可溶組分，在Mn-E1處理下，其Cd含量比CK顯著升高，增幅為90.4%，其余處理下則沒有顯著變化。就Cd的分配比例來看（圖4），在噴施硫酸錳和乙酸錳處理組，細(xì)胞器組分Cd的分配比例明顯降低，降幅為6.5%～11.3%，可溶組分比例則明顯升高，增幅為9.0%～33.6%；在噴施螯合錳處理組，細(xì)胞壁和細(xì)胞器組分Cd的分配比例都明顯降低，二者最大降幅分別為22.8%和12.4%，可溶組分比例則明顯升高，最大增幅為33.6%。

圖3 不同Mn肥處理下油菜總Cd累積量和Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)Figure 3 Total Cd accumulation and Cd transfer factor of two cultivars of pak choi under different Mn treatments

表1 不同Mn肥處理下兩種油菜體內(nèi)Mn含量（mg·kg-1，干基）Table 1 Mn concentrations in two cultivars of pak choi under different Mn treatments（mg·kg-1，dry weight basis）

對(duì)于華駿，細(xì)胞壁組分Cd含量在噴施3種Mn肥后均顯著降低，降幅范圍為31.3%～59.5%；噴施Mn肥對(duì)細(xì)胞器組分Cd含量沒有顯著影響；對(duì)于可溶組分，噴施Mn-E3處理下其Cd含量比CK顯著升高，增幅為92.0%，其余處理下則沒有顯著變化。由圖4（b）可知，對(duì)于華駿，在Mn-S2、Mn-A3以及所有螯合錳處理下，細(xì)胞壁Cd的分配比例明顯降低，降幅范圍為4.18%～26.27%，可溶組分中Cd的比例則明顯升高，最大增幅為33.57%。總體來說，噴施Mn肥后兩個(gè)油菜品種地上部細(xì)胞壁組分中Cd含量和分配比例呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，而可溶組分中Cd的比例則呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。

表2 不同Mn肥處理下兩種油菜地上部亞細(xì)胞組分中的Cd含量（mg·kg-1，鮮基）Table 2 Cd concentrations（mg·kg-1，fresh weight basis）in three subcellular fractions in shoots of the tested pak choi cultivars under different Mn treatments

圖4 不同Mn肥處理下兩種油菜地上部Cd在亞細(xì)胞組分中的分配比例Figure 4 Cd proportions in three subcellular fractions in shoots of the tested pak choi cultivars under different Mn treatments

2.6 噴施Mn肥對(duì)油菜Mn亞細(xì)胞分布的影響

兩種油菜地上部Mn的亞細(xì)胞組分含量如表3所示。對(duì)于寒綠，噴施螯合錳對(duì)各亞細(xì)胞組分的Mn含量沒有顯著影響；而Mn-S2、Mn-S3以及Mn-A3處理下細(xì)胞壁和可溶組分Mn含量顯著升高。從Mn的分配比例來看（圖5），噴施Mn肥后，細(xì)胞器組分Mn的分配比例明顯降低，降幅范圍為3.7%～6.9%，可溶組分Mn的分配比例明顯升高，增幅范圍為6.8%～20.6%，部分處理細(xì)胞壁組分Mn的比例有所降低，降幅為0.8%～13.7%。對(duì)于華駿，所有硫酸錳以及Mn-A3處理下各亞細(xì)胞組分的Mn含量顯著升高，而其余大部分處理對(duì)各亞細(xì)胞組分Mn含量沒有顯著影響。從Mn的分配比例來看，噴施Mn肥使得細(xì)胞壁中Mn的比例下降，降幅范圍為0.5%～15.1%，可溶組分中Mn的比例升高，最大增幅為19.9%。總體來看，大部分螯合錳處理對(duì)各亞細(xì)胞組分Mn含量沒有顯著影響，而噴施高濃度硫酸錳和乙酸錳顯著提高各組分Mn含量；噴施Mn肥后，油菜細(xì)胞壁Mn的比例呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，可溶組分Mn的比例則明顯升高。

表3 不同Mn肥處理下兩種油菜地上部的亞細(xì)胞組分中的Mn含量（mg·kg-1，鮮基）Table 3 Mn concentrations（mg·kg-1，fresh weight basis）in three subcellular fractions in shoots of the tested pak choi cultivars under different Mn treatments

圖5 不同Mn肥處理下兩種油菜地上部Mn在亞細(xì)胞組分中的分配比例Figure 5 Mn proportions in three subcellular fractions in shoots of the tested pak choi cultivars under different Mn treatments

3 討論

Mn在植物光合作用、氮代謝以及抗氧化體系等方面發(fā)揮重要作用，Mn可以通過改善植物生理功能以及拮抗作用緩解Cd對(duì)植物的毒害作用[16]。在本研究中，噴施Mn肥對(duì)兩種油菜生長沒有促進(jìn)作用，這可能與供試土壤的Mn有效性和Cd含量有關(guān)。本研究對(duì)照組油菜地上部Mn含量超過80 mg·kg-1，遠(yuǎn)高于植物缺Mn臨界值20 mg·kg-1[17]，這表明供試土壤Mn有效性較高，從而導(dǎo)致施用Mn肥的肥效不佳；而土壤Cd含量為2.54 mg·kg-1，對(duì)照組中油菜生長沒有受到明顯抑制，因此通過Mn/Cd拮抗緩解植物Cd毒害的作用也未得以體現(xiàn)。另外，Mn也是一種重金屬元素。施用高劑量Mn肥會(huì)使植物累積過量的Mn，進(jìn)而導(dǎo)致Mn中毒，顯著抑制植物生長[18-19]。Zhang等[20]研究發(fā)現(xiàn)，噴施0.05 g·L-1和0.5 g·L-1Mn（MnSO4）顯著提高人參根部產(chǎn)量，而噴施5 g·L-1Mn卻使其產(chǎn)量顯著降低。本研究也表明，噴施高濃度乙酸錳和螯合錳顯著降低了寒綠的地上部生物量。值得注意的是，在本研究中，乙酸錳和螯合錳處理組Mn的噴施濃度比硫酸錳低1倍，但是前兩者的高濃度處理使寒綠的地上部生物量顯著降低，后者卻沒有顯著影響，究其原因可能與伴隨陰離子不同有關(guān)。Huang等[8]研究發(fā)現(xiàn)，噴施0.1 g·L-1Mn的MnSO4處理對(duì)水稻地上部生物量沒有顯著影響，而噴施相同濃度的EDTA·Na2Mn卻使水稻生物量顯著降低。張玉先等[21]研究也發(fā)現(xiàn)，噴施高濃度EDTA-Mn（7.8 g·L-1Mn）顯著抑制大豆氮代謝相關(guān)指標(biāo)，進(jìn)而明顯影響大豆產(chǎn)量。

在本研究中，從噴施Mn肥降低油菜地上部和根部Cd含量的效果來看，硫酸錳處理組平均降低率和最大降低率分別為34.0%和56.1%，乙酸錳處理組為34.8%和56.0%，螯合錳處理組為16.1%和38.4%。由此可知，硫酸錳和乙酸錳降低油菜Cd含量的效果明顯優(yōu)于螯合錳。就具體處理來說，0.4 g·L-1Mn的硫酸錳和0.2 g·L-1Mn的乙酸錳兩個(gè)處理降低油菜地上部Cd含量的效果最佳。而就提高油菜地上部Mn含量的效果來看，硫酸錳和乙酸錳的效果也明顯優(yōu)于螯合錳。另外，相關(guān)性分析顯示，油菜地上部和根部Cd含量與地上部Mn含量都呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05，df=58），相關(guān)系數(shù)分別為-0.579和-0.542，這表明油菜在Mn、Cd吸收過程中確實(shí)存在拮抗作用，噴施Mn肥可能通過提高油菜地上部Mn含量，降低了油菜體內(nèi)Cd的累積，這一錳鎘拮抗作用也是硫酸錳和乙酸錳降低油菜Cd含量的效果優(yōu)于螯合錳的重要原因。近年來研究發(fā)現(xiàn)，NRAMP5蛋白是水稻吸收Mn和Cd的重要轉(zhuǎn)運(yùn)載體，而且NRAMP5基因的表達(dá)量不受生長介質(zhì)中Mn濃度的影響，即使在Mn濃度較高時(shí)，其表達(dá)量也沒有顯著變化，這就導(dǎo)致其對(duì)應(yīng)的載體數(shù)量有限，而過量的Mn和Cd競(jìng)爭(zhēng)這些載體，從而造成水稻對(duì)二者的吸收表現(xiàn)為拮抗作用[22-23]。噴施Mn肥抑制油菜Cd吸收是否也有相同的基因調(diào)控機(jī)制，還有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

重金屬的亞細(xì)胞分布與其在植物體內(nèi)的累積和轉(zhuǎn)運(yùn)有密切的關(guān)系，它受多種因素影響，諸如元素種類與濃度、植物基因型與器官以及外源物質(zhì)等[13，24]。本研究中，Cd和Mn在油菜莖葉不同亞細(xì)胞組分中的分配比例大小順序?yàn)榭扇芙M分＞細(xì)胞壁＞細(xì)胞器。王俊麗等[25]發(fā)現(xiàn)，在Cd污染土壤種植艾納香，其莖和葉中的Cd大部分累積在可溶組分中，比例高達(dá)69.1%～95.6%。何蔚等[26]研究表明，Mn在欒樹和烏桕體內(nèi)主要分布在細(xì)胞可溶組分，其次為細(xì)胞壁。本研究的結(jié)果與這兩個(gè)研究一致。另外，噴施Mn肥后，Cd和Mn在油菜莖葉細(xì)胞壁的分配比例呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，而在可溶組分的分配比例則呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。鄧華等[27]研究發(fā)現(xiàn)，Mn在短毛蓼莖部細(xì)胞可溶組分的分配比例隨Mn處理濃度升高而增加，從25.1%上升至58.2%，而在細(xì)胞壁中的比例則從66.5%降低至38.0%。徐向華等[28]也發(fā)現(xiàn)，隨著Mn處理濃度的升高，商陸葉片中Mn在細(xì)胞可溶組分的比例逐步升高，而在細(xì)胞壁中的比例則有所降低。而徐莜等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)液中添加0.8 mmol·L-1和1.6 mmol·L-1Mn會(huì)顯著提高水稻地上部Cd在細(xì)胞壁中的比例，降低其在可溶組分中的比例。本研究結(jié)果與鄧華等和徐向華等的研究一致，而與徐莜等的不同。研究發(fā)現(xiàn)，在擬南芥的液泡膜上存在多種轉(zhuǎn)運(yùn)Mn的載體蛋白，例如NRAMP3和CAX2，在Mn脅迫時(shí)植物會(huì)大量合成這些載體，從而向液泡內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)過量的Mn，同時(shí)這些載體也可以轉(zhuǎn)運(yùn)Cd[30-31]。因此我們推測(cè)油菜液泡膜上可能也存在類似的載體，在本研究中噴施Mn肥使油菜地上部Mn含量升高，會(huì)激活相關(guān)基因而導(dǎo)致載體大量合成，將過量的Mn轉(zhuǎn)運(yùn)到液泡，而轉(zhuǎn)運(yùn)Mn的同時(shí)部分Cd可能被協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)，最終造成可溶組分中Mn和Cd的比例都有所提高。

4 結(jié)論

（1）噴施Mn肥對(duì)Cd低積累葉用油菜地上部和根部生物量無顯著影響，噴施高濃度Mn（CH3COO）2和EDTA·Na2Mn顯著降低普通葉用油菜地上部生物量。

（2）噴施 MnSO4和 Mn（CH3COO）2處理降低葉用油菜Cd含量、提高M(jìn)n含量的效果明顯優(yōu)于噴施EDTA·Na2Mn處理，其中，0.4 g·L-1Mn的MnSO4和0.2 g·L-1Mn的Mn（CH3COO）2處理降低Cd低積累葉用油菜地上部Cd含量的效果最佳。

（3）噴施Mn肥顯著降低葉用油菜總Cd累積量，使Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)顯著升高，葉用油菜地上部Cd含量與總Cd累積量呈極顯著的正相關(guān)性（P＜0.01），而與Cd轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)則無顯著相關(guān)性，表明噴施Mn肥降低葉用油菜地上部Cd含量主要是由抑制根部Cd吸收引起。

（4）Cd和Mn在葉用油菜地上部主要分布在細(xì)胞可溶組分中，其次為細(xì)胞壁。噴施Mn肥后，Cd和Mn在細(xì)胞壁組分的分配比例降低，在可溶組分的分配比例升高。