鉛脅迫對大白菜苗期生長及鉛積累的影響

李必元，王五宏，岳智臣，鐘新民

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021)

蔬菜是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚氖澄镏?，也是十分重要的?jīng)濟(jì)作物。蔬菜的食用安全是當(dāng)前人們普遍關(guān)注的重要問題，而重金屬污染又是影響蔬菜食用安全的重要因素之一。鉛是目前最為廣泛的污染元素，鉛隨食物鏈進(jìn)入人體，會對許多系統(tǒng)產(chǎn)生毒害作用［1］。大白菜(Brassica campestris L．ssp pekinensis)起源于中國，栽培歷史悠久，栽培面積很大，是我國重要蔬菜之一。苗用型大白菜又是我國南方夏季重要的葉菜類蔬菜，在城市周邊栽培較多，容易受重金屬污染。有研究證明，不同種類和品種的蔬菜對鉛的吸收和累積表現(xiàn)出較大的差異，通常葉菜類蔬菜能吸收并積累較多的重金屬［2－4］。關(guān)于鉛污染的研究較多，主要集中在鉛的吸收和積累特點(diǎn)、鉛在蔬菜體內(nèi)的分布形態(tài)和對蔬菜的毒害機(jī)制、土壤和蔬菜鉛污染的防治措施等方面［5－9］。但有關(guān)大白菜對鉛吸收、積累、篩選低富集型品種方面報道較少。本研究利用營養(yǎng)液水培法模擬植物生長環(huán)境，在鉛脅迫下對不同基因型大白菜對鉛的吸收積累差異進(jìn)行研究，以期能為鉛低富集型品種的篩選提供鑒定參考指標(biāo)，為培育鉛高耐性、低富集型品種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

參試材料為浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所近年育成的大白菜及苗用型大白菜品種，苗用型大白菜雙耐，大白菜浙白8號，苗用型大白菜早熟5號，苗用型大白菜浙白6號，大白菜浙白4號，品種編號分別為1－5。營養(yǎng)液采用改良 Hoagland營養(yǎng)液配方，鉛處理所用試劑為分析純硝酸鉛［Pb(NO3)2］。

1.2 處理方法

試驗設(shè)3個處理:對照(CK)，不加營養(yǎng)成分的水(含鈣);鉛處理1(Pb1)，含有1 mmol·L－1Pb(NO3)2的水溶液;鉛處理 2(Pb2)，含有2 mmol·L－1Pb(NO3)2的水溶液。試驗過程中處理液與1/2濃度改良 Hoagland營養(yǎng)液交替培養(yǎng)，每24 h更換1次。這樣做的目的為避免可能引起鉛與其他營養(yǎng)元素之間的交互作用。

選擇飽滿一致的大白菜種子，用1%NaClO消毒30 min，然后用蒸餾水清洗干凈后浸泡4 h，放在25℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽2 d。將發(fā)芽一致的種子播種于帶有育苗基質(zhì)的穴盤中育苗。幼苗長到4葉1心時洗去根系基質(zhì)，在1/4濃度的改良Hoagland營養(yǎng)液中緩苗，待新根長出后，將大白菜幼苗定植于含有不同濃度鉛溶液的水培箱中，每品種重復(fù)3次。調(diào)節(jié)營養(yǎng)液pH值6.0～6.4，水培箱采用打氧通氣。生長過程中每3 d換1次營養(yǎng)液。水培20 d后收獲，進(jìn)行有關(guān)項目的檢測分析。

1.3 分析項目及方法

生長抑制率:生長抑制率/%=(對照的生物量－不同濃度鉛處理的生物量)/對照的生物量×100。

大白菜幼苗葉綠素測定:用乙醇丙酮混合提取液比色法。

大白菜地上部鉛含量的測定:將烘干至恒重的大白菜地上部用磨樣機(jī)研磨成粉末，充分混勻，用濕法消解，原子吸收分光光度法測定鉛含量。

數(shù)據(jù)處理用Excel和SPSS10.0軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 地上部鮮重

由表1可知，處理20 d后，與各自的對照相比，各品種大白菜地上部鮮重均呈下降趨勢，除2號品種外，其他品種均顯著低于對照。在不同濃度鉛脅迫下，不同品種地上部鮮重的變化趨勢不同，其中1，2，5號3個品種的地上部鮮重隨鉛脅迫濃度的升高呈先降低后升高趨勢，且處理間差異顯著(除2號品種以外);3，4號2個品種的地上部鮮重隨鉛脅迫濃度的升高呈下降趨勢，但鉛處理間差異不顯著。在1 mmol·L－1鉛處理下，各品種鮮重抑制率大小順序分別為5＞4＞1＞3＞2，在2 mmol·L－1濃度的鉛處理下，各品種鮮重抑制率大小順序分別為4＞3＞5＞1＞2，其中2號品種的鮮重抑制率在2個濃度鉛脅迫下都最低，且鮮重抑制率低于15%，抑制程度較輕。

表1 鉛脅迫下不同品種大白菜地上部鮮重和生長抑制率

2.2 地上部干物質(zhì)含量

從圖1可以看出，處理20 d后，與各自的對照相比，不同品種的地上部干物質(zhì)含量變化趨勢不同。1，4，5號品種隨鉛脅迫濃度的升高，地上部干物質(zhì)含量呈先升高后降低的趨勢;2號品種呈降低的趨勢;而3號品種呈先降低后升高的趨勢。不同品種對不同濃度的鉛脅迫反應(yīng)不同，對1，4，5號品種而言，短期較低濃度的鉛處理對干物質(zhì)積累有促進(jìn)作用。

2.3 葉綠素含量和組成

圖1 不同品種大白菜地上部干物質(zhì)含量

從圖2可以看出，不同品種大白菜幼苗處理20 d后，與各自的對照相比，葉綠素的含量發(fā)生了不同程度的變化。在鉛脅迫下，1，3號品種葉綠素含量比對照降低;2，4，5號品種葉綠素含量比對照升高。在不同濃度的鉛脅迫下，5個品種的葉綠素含量變化趨勢不同。其中2，5號品種隨鉛脅迫濃度的升高，葉綠素含量呈升高趨勢;3號品種呈降低趨勢;1號品種呈先降低后升高的趨勢;而4號品種的變化趨勢與1號品種相反。

圖2 不同品種大白菜葉綠素含量

由圖3可知，與各自的對照相比，在不同濃度鉛脅迫下，各品種葉綠素的組成也發(fā)生了不同程度的變化。隨著鉛處理濃度的升高，1號品種的葉綠素a/b值呈先降低后升高趨勢;2，3號品種呈先升高后降低的趨勢;4，5號品種呈逐漸升高趨勢。除了1號品種葉綠素a/b值在1 mmol·L－1鉛處理下低于對照外，其余各品種在2個濃度的鉛脅迫下的葉綠素a/b值均高于對照。這說明不同品種葉綠素a/b的比值也與鉛耐性的強(qiáng)弱有關(guān)。

圖3 不同品種大白菜葉綠素a/b值

2.4 地上部鉛含量

從表2可以看出，隨著鉛處理濃度的升高，各品種地上部鉛含量顯著增加，除4號品種外，各品種2個濃度的鉛處理間差異顯著。在1 mmol·L－1鉛脅迫下品種間地上部鉛含量大小依次為:4＞5＞2＞3＞1;在2 mmol·L－1鉛脅迫下的大小依次為:3＞5＞4＞2＞1，在2個鉛濃度處理下，1號品種的地上部鉛含量均低于其他品種。

表2 不同品種大白菜地上部干物質(zhì)鉛含量

3 小結(jié)與討論

試驗結(jié)果表明，在不同濃度鉛處理下，各品種大白菜地上部鮮重均呈下降趨勢，且顯著低于各自對照;不同基因型品種的干物質(zhì)含量變化趨勢有所不同。這種不同品種間對不同濃度鉛脅迫反應(yīng)的不同，表明了其在鉛耐性機(jī)理上可能存在的差異，該結(jié)果為進(jìn)一步深入研究其耐性機(jī)制提供了方向［10］。

鉛低積累蔬菜最重要的特征就是植物體尤其是地上部可食部分重金屬含量較低。目前，對于重金屬低積累品種的篩選標(biāo)準(zhǔn)還沒有明確的定義。結(jié)合前人研究成果，作者認(rèn)為，理想的低積累植物應(yīng)該是植物對重金屬毒害具有較高的耐受性，在較高的重金屬污染下能夠正常生長，且地上部重金屬累積量低。本試驗結(jié)果表明，地上部鮮重和鉛含量可以作為高耐低富集品種篩選的輔助鑒定指標(biāo)。試驗的所有大白菜品種地上部鉛含量在不同濃度鉛處理下均超過無公害蔬菜生產(chǎn)的最大容許含量，表明鉛低積累大白菜品種的篩選目前僅適于低污染的土壤，而不適合中、高度污染的土壤。

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