鎘對(duì)不同品種煙草生長(zhǎng)及牛理生化指標(biāo)的影響

岳吳+楊友才

摘要：分別以2mg/kg鎘（Cd）脅迫培養(yǎng)8個(gè)品種的煙草，通過(guò)形態(tài)指標(biāo)和生理生化指標(biāo)的測(cè)定，探討其Cd耐性形成的生理生化應(yīng)答機(jī)制。結(jié)果表明：Cd脅迫下，供試材料生長(zhǎng)和生理生化代謝均受不同程度抑制，且不同品種煙草對(duì)Cd耐性不同。

關(guān)鍵詞：鎘；煙草；生長(zhǎng)；生理生化指標(biāo)

中圖分類號(hào)：S572.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2015）04-0076-04

鎘是一種存在于空氣、水和土壤中影響植物生長(zhǎng)和發(fā)育且具有毒性和遷移性的重金屬元素，被人體吸收后會(huì)危害身體健康。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，鎘通過(guò)不同途徑影響人類的生活，因此人們?cè)絹?lái)越關(guān)注鎘污染及其對(duì)植物的影響。煙草的生物量較高，對(duì)鎘有較強(qiáng)的吸收和轉(zhuǎn)移能力；但不同品種的煙草對(duì)鎘的吸附能力有差異[1]。研究不同煙草品種積累和耐鎘性的差異對(duì)培育高富集、忍耐鎘的品種以修復(fù)被鎘污染土壤具有一定的實(shí)踐價(jià)值[2]。本試驗(yàn)以8個(gè)不同品種煙草為材料，通過(guò)盆栽試驗(yàn)探討不同品種煙草對(duì)鎘的耐性差異，闡明其生理生化指標(biāo)的變化與受鎘影響的相關(guān)性，以期為篩選耐鎘性強(qiáng)的煙草品種提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用土壤采自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草基地。土樣風(fēng)干后過(guò)篩，充分混勻后測(cè)定土壤基本理化性質(zhì)（表1）。供試煙草品種為：1.K326；2.凈葉黃；3.云煙87；4.湘煙3號(hào)；5.長(zhǎng)脖黃；6.NC82；7.Bananaleaf；8.青梗（曬）。育苗在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)人工氣候室中進(jìn)行，待煙苗長(zhǎng)出5片真葉后移入溫室進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。

收稿日期：2014-09-25

基金項(xiàng)目：湖南省研究生科創(chuàng)項(xiàng)目（cx2013B296）

1.2試驗(yàn)方法

采用盆栽法分別將8個(gè)品種的煙草苗栽植于土壤鎘濃度為2mg/kg的盆中，每個(gè)品種栽種14盆，對(duì)照14盆，在打頂期記錄農(nóng)藝性狀及測(cè)定生理生化指標(biāo)。

1.3測(cè)定指標(biāo)及方法

植株生長(zhǎng)情況：株高、節(jié)距、最大葉長(zhǎng)寬用卷尺測(cè)量，莖圍用游標(biāo)卡尺測(cè)量；葉綠素含量測(cè)定：用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定；丙二醛（MDA）含量測(cè)定：采用硫代巴比妥酸法[3]；超氧化物歧化酶（SOD）活性：采用NBT法[4]；過(guò)氧化物酶（POD）活性測(cè)定：采用愈創(chuàng)木酚法；過(guò)氧化氫酶（CAT）活性測(cè)定：采用紫外分光光度法[5]。

1.4數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用MicrosoftExcel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及作圖。

2結(jié)果與分析

2.1鎘對(duì)煙草生長(zhǎng)的影響

煙草的耐鎘性差異可以由其在鎘脅迫下生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制的程度來(lái)體現(xiàn)[6]。由表2可知，不同品種煙草在Cd脅迫下，其株高、莖圍、量大葉長(zhǎng)×寬、節(jié)距等都受到不同程度的影響。經(jīng)2mg/kgCd處理后，除品種3、4、7株高高于對(duì)照外，其他品種株高均低于對(duì)照；除品種3的莖圍和最大葉長(zhǎng)×寬比對(duì)照增大外，其他品種都有不同程度的減?。浩贩N3、5、7、8的節(jié)距均高于對(duì)照，而其他品種的節(jié)距均低于對(duì)照。綜上可以看出，對(duì)于煙草品種3，2mg/kgCd對(duì)其植株生長(zhǎng)有利，但對(duì)其他品種的生長(zhǎng)均有不同的抑制作用。

2.2鎘對(duì)煙草SOD活性的影響

從圖1中可知，與對(duì)照相比，經(jīng)2mg/kgCd處理后，煙草品種3、4、6的SOD活性明顯增加，而品種1、2、5、7、8的SOD活性下降，且變化不大。在Cd脅迫下，活性氧或其他過(guò)氧化物自由基對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)欲造成傷害或已造成一定傷害[7]，品種3、4、6通過(guò)提高自身SOD活性來(lái)抵抗或防御此種傷害，體現(xiàn)一定耐鎘性；由于Cd脅迫造成了品種1、2、5、7、8細(xì)胞膜的損害，通過(guò)提升SOD的活性，已經(jīng)不再能夠抵抗細(xì)胞膜受到的傷害，所以SOD活性降低，可見(jiàn)這些品種中的SOD活性對(duì)抵抗細(xì)胞膜損傷的作用不大。李元等研究發(fā)現(xiàn)，在一定濃度范圍內(nèi)經(jīng)Cd處理后耐鎘性較強(qiáng)的植物SOD活性能夠維持或提高，但是超過(guò)一定濃度范疇，植物的SOD活性則下降，但下降的幅度相比于耐鎘性弱的植物要小[7，8]。

2.3鎘對(duì)煙草POD活性的影響

POD是植物體內(nèi)一種重要的抗氧化酶，它可以清除H2O2，許多研究表明，在重金屬脅迫下，植物葉片的POD活性表現(xiàn)為增強(qiáng)[9～12]。由圖2可知，經(jīng)2mg/kgCd處理后煙草品種1、2、8的葉片POD活性與對(duì)照相比降低，說(shuō)明在這些品種中POD對(duì)抵抗細(xì)胞膜損傷的作用不大。但品種3、4、5、6、7的POD活性升高，說(shuō)明這些煙草品種可通過(guò)提升體內(nèi)防御系統(tǒng)中POD活性來(lái)抵抗細(xì)胞膜系統(tǒng)的損傷，POD能夠在抗氧化系統(tǒng)中起重要作用。

2.4鎘對(duì)煙草CAT活性的影響

CAT可以分解最活潑、破壞性極強(qiáng)的活性氧-羥基自由基。從圖3可知，與對(duì)照比，經(jīng)過(guò)2mg/kgCd處理后，煙草品種3、7、8的CAT活性增強(qiáng)，說(shuō)明2mg/kgCd能夠啟動(dòng)這3個(gè)品種的CAT活性，在抗氧化系統(tǒng)中起主要作用；而其他品種的CAT活性呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且品種6下降明顯，說(shuō)明2mg/kgCd未能啟動(dòng)其CAT活性，并且CAT在這些煙草品種抗氧化系統(tǒng)中起到的作用不大。

2.5鎘對(duì)煙草MDA含量的影響

膜脂過(guò)氧化可由植物體內(nèi)過(guò)剩的活性氧自由基所引發(fā)，主要產(chǎn)物之一就是MDA，MDA的積累體現(xiàn)了活性氧的毒害損傷作用，可作為膜脂過(guò)氧化的指標(biāo)之一[13，14]。由圖4可知，煙草品種1、2、6、7經(jīng)過(guò)2mg/kgCd處理后，與對(duì)照相比MDA含量增加，說(shuō)明出現(xiàn)了膜脂過(guò)氧化損傷，而品種3、4、5、8經(jīng)2mg/kgCd處理后，因?yàn)閱?dòng)或增強(qiáng)了抗氧化系統(tǒng)中的防御作用，緩解了活性氧造成的損傷，所以MDA含量減少，品種4減少最多。

2.6鎘對(duì)煙草葉綠素含量的影響

由圖5可知，不同煙草品種經(jīng)2mg/kgCd處理后葉綠素含量變化不同，除品種2的SPAD值與對(duì)照相比略微上升，其他品種均呈下降趨勢(shì)。而葉片SPAD值與其葉綠素的相對(duì)含量呈正相關(guān)性，能夠反映葉綠素相對(duì)含量的水平，所以能夠通過(guò)SPAD值來(lái)判定葉綠素相對(duì)含量的高低[15]。葉綠素的含量與光合作用有直接關(guān)系，不同煙草品種經(jīng)鎘處理后，葉綠素含量下降且低于對(duì)照，造成的原因是Cd對(duì)葉綠素酸酯還原酶、氨基-γ-戊酮酸的合成有抑制作用[16]，還與葉綠體的功能、結(jié)構(gòu)被Cd破壞以及Fe、Zn的吸收被干擾有關(guān)[17]。

3結(jié)論

不同品種煙草對(duì)Cd脅迫的反應(yīng)不同?？傮w上品種3對(duì)鎘的耐性較強(qiáng)，2mg/kgCd對(duì)其植株生長(zhǎng)有利，但對(duì)其他煙草品種的生長(zhǎng)有不同的抑制作用。

在2mg/kgCd脅迫下，SOD活性在煙草品種3、4、6的抗氧化系統(tǒng)中有重要作用；CAT在品種3、7、8的抗氧化系統(tǒng)中有重要作用；POD在品種3、4、5、6、7的抗氧化系統(tǒng)有重要作用；而其他品種的SOD、CAT、POD表現(xiàn)均不明顯。

煙草品種3、4、5、8在2mg/kgCd脅迫下，抗氧化系統(tǒng)啟動(dòng)，活性氧的毒害作用得到緩解，因而MDA含量減少。

不同煙草品種經(jīng)2mg/kgCd處理后葉綠素含量變化不同，品種2的葉綠素含量升高，其他品種均下降。

通過(guò)研究金屬鎘對(duì)不同煙草品種生長(zhǎng)及生理生化指標(biāo)的影響，我們可以選出耐鎘性較好的品種進(jìn)一步研究其耐鎘性機(jī)理。endprint