油菜對Cs脅迫的響應(yīng)及其對Cs富集規(guī)律的研究

洪曉曦，袁 靜，鄭現(xiàn)明，夏 夢，丁愛中，豆俊峰

油菜對Cs脅迫的響應(yīng)及其對Cs富集規(guī)律的研究

洪曉曦，袁 靜，鄭現(xiàn)明，夏 夢，丁愛中，豆俊峰*

（北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院，北京 100875）

以油菜為受試植物，采用盆栽法將其置于植物管理系統(tǒng)中進行培育，90 d后測定不同濃度Cs水平下油菜的生理生化指標和各個器官的Cs富集量，分析油菜對土壤Cs的脅迫響應(yīng)及富集規(guī)律。結(jié)果表明：低濃度的Cs（≤100 mg·kg－1）對油菜的生長發(fā)育有促進作用，使株高、生物量、葉綠素含量、POD活性都有所增加，表明油菜對Cs有一定的抗脅迫機制；但隨著土壤中Cs濃度的升高，這種協(xié)調(diào)機制被打破，油菜生長受到抑制，株高、生物量、葉綠素含量、POD活性都呈現(xiàn)下降趨勢。此外，隨著土壤中Cs濃度的提高，油菜的Cs富集量也增大。當土壤中Cs濃度≤100 mg·kg－1時，富集情況為莖部＞葉片＞根系；當100 mg·kg－1＜土壤中Cs濃度≤600 mg·kg－1時，富集情況為葉片＞莖部＞根系，表明油菜具有良好的Cs轉(zhuǎn)運能力和富集能力，其在Cs污染土壤修復(fù)方面具有一定的應(yīng)用潛能。

油菜；Cs脅迫；生理生化響應(yīng)；富集規(guī)律

核電事業(yè)的不斷發(fā)展，導(dǎo)致對核燃料的需求不斷增加，鈾礦冶的加速致使鈾尾礦、鈾廢石的大量增加，周邊土壤中的放射性核素濃度也不斷增加。這些放射性核素會帶來一系列環(huán)境問題，并最終會通過生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈進入到人體，導(dǎo)致畸變甚至是癌癥的風(fēng)險[1]。植物修復(fù)技術(shù)具有投資少、操作簡便、效果好、不破壞場地結(jié)構(gòu)、不引起二次污染的特點[2]，而Cs作為主要的放射性核素之一，其化學(xué)性質(zhì)與同族元素K相似，能夠作為K的類似營養(yǎng)物被植物吸收[3]。因此，放射性核素土壤污染的生物效應(yīng)及其植物修復(fù)技術(shù)成為近年來國內(nèi)外學(xué)者研究的重點[4]。

但是目前該領(lǐng)域的研究主要集中在富集植物的篩選及其富集特性和通過加入外源物質(zhì)或微生物來提高植物的富集量。Tjahaja等[5]將印度芥菜（Brassica juncea L.）種植在經(jīng)過EDTA修飾的Cs污染土壤中，其根系的Cs吸收量增加了兩倍。Yang等[6]發(fā)現(xiàn)植物對Ur和Cs的富集方式存在差異，植物通過將Ur固定在根系表面將其富集，而Cs則是被植物吸收利用從而達到富集的效果。Kang等[7]在對象草（Pennisetum purpureum Schum）水培7周后對Cs的最大吸附量達到 26.365 mg·kg－1。Aung 等[8]發(fā)現(xiàn)接種短小芽孢桿菌菌株（Bacillus pumilus）可以增加植物的根體積和根系表面積，從而增加植物對Cs的富集量。Rinaldi等[9]通過將水芋（Calla palustris L.）培養(yǎng)在不同的基質(zhì)中證實了K+的存在會與Cs+造成競爭吸附，使植物對Cs的富集量降低。但鮮有關(guān)于某一種植物對Cs的富集規(guī)律和脅迫響應(yīng)系統(tǒng)的研究。

在進行富集植物的篩選時，應(yīng)選取生長周期短、耐性高、抗病抗蟲害、根系枝葉旺盛的植物[10]。油菜屬十字花科，是世界各地廣泛種植的一種油料作物，具有根系發(fā)達、生長速度快、生物量大的特點。Chou等[11]比較了多種植物對Cs的富集能力，其中油菜具有較高的富集量。植物在對土壤中的Cs進行超富集的同時，自身也會受到一定的損害。唐永金等[12]發(fā)現(xiàn)Cs對油菜種子的萌發(fā)有一定的抑制作用。Lai等[13]通過實驗證實了過量的Cs會引起芥菜（Brassica juncea L.）體內(nèi)細胞的代謝紊亂，使植物生長發(fā)育受到抑制。張曉雪等[14]表明低濃度的Cs對雞冠花（Celosia cristata L.）的生長無顯著影響，但當濃度升高時抑制作用較為顯著。

本試驗通過對Cs脅迫下油菜的各項生理生化指標及其各器官對Cs的富集量的分析，初步闡明Cs對油菜生長發(fā)育的影響以及油菜對Cs的富集規(guī)律，旨在為土壤Cs污染的植物修復(fù)技術(shù)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試土壤采自北京師范大學(xué)植物園試驗場表層土（0～20 cm），其基本理化性質(zhì)如下：pH 7.47，有機質(zhì)含量 49.23 g·kg－1，全氮 1.49 g·kg－1，速效鉀 0.27 g·kg－1，速效磷 0.08 g·kg－1。受試植物為白菜型油菜（Brassia campestris L.），購于中國農(nóng)科院種子公司。放射性核素134Cs和137Cs與其穩(wěn)定同位素133Cs的最外層電子數(shù)是相同的，決定化學(xué)變化性質(zhì)的是原子的最外層電子數(shù)，從而可以用穩(wěn)定同位素133Cs取代放射性核素134Cs和137Cs做冷化學(xué)試驗。133Cs的施加形式為133CsCl，為分析純試劑，由美國Amresco公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

采用盆栽實驗方式，地點在北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院實驗室。將土壤避光風(fēng)干，剔除植物的根系及莖葉和石塊等雜物，研磨過10目篩。采用逐步稀釋法配制污染土壤，設(shè)置5個Cs濃度梯度，分別為0、100、200、400、600 mg·kg－1，每個濃度 3 個重復(fù)，平衡9周后備用。每盆稱重2 kg（干重）土壤，澆施清水至土壤剛好達到飽和持水量，放置過夜后，將種子均勻播種，待出苗后，進行定植以保證每盆中有7株長勢大致相同的幼苗。本試驗設(shè)置了植物管理系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 植物管理系統(tǒng)Figure 1 Plant management system

該系統(tǒng)由反應(yīng)器支架①、植物修復(fù)反應(yīng)器②、復(fù)合污染土壤③、濕度傳感器④、超累積植物⑤、單片機⑥、電源⑦、閥門⑧、噴水裝置⑨、植物補光燈⑩、補光燈支架?、定時器?、電源插座?、水槽?組成。植物管理系統(tǒng)主要分為兩部分，一部分是土壤濕度管理系統(tǒng)，另一部分是植物日照時間管理系統(tǒng)。土壤濕度管理系統(tǒng)的噴水裝置選取直徑為10 cm左右的噴頭，距離植物修復(fù)反應(yīng)器頂端為35 cm，植物修復(fù)反應(yīng)器是一個帶有底座的上底面直徑為25 cm、下底面直徑為15 cm、高為30 cm的圓臺狀容器，反應(yīng)器內(nèi)裝填2 kg復(fù)合污染土壤，濕度傳感器插入到距離反應(yīng)器底端10 cm的位置。單片機分別與濕度傳感器和電源相連，電源連接閥門，單片機通過控制電源的開關(guān)間接控制閥門的打開和閉合。當濕度低于70%時，開通電源，閥門打開，為植物澆水；當濕度高于70%時，斷開電源，閥門關(guān)閉，停止?jié)菜?，使田間持水量保持在70%左右。植物日照時間管理系統(tǒng)的植物補光燈為全光譜LED燈，長0.9 m，功率70 W，距離植物修復(fù)反應(yīng)器的頂端為70 cm。植物補光燈固定在補光燈支架上，與定時器相連，定時器連接電源插座，設(shè)置每天的補光時間為 8：00—19：00。

種植90 d后，測量植物的株高，取植物頂端葉片的同一位置用蒸餾水洗凈后進行生理生化指標的測定，收獲后按根、莖、葉洗凈，測量鮮重，烘干至恒重，測量干重，將其磨碎過60目，測量133Cs的含量。

1.3 測定和計算方法

1.3.1133Cs含量的測定

用去離子水洗凈后，將油菜分根、莖、葉3部分，分別稱其鮮重，然后在105℃下殺青0.5 h，75℃烘干至恒重，分別稱其干重。研磨后的根、莖、葉樣品，每個樣品3個重復(fù)，分別用HNO3和HCl為3∶1的混合試劑進行消解，最后用Thermo Scientific火焰原子吸收光譜儀對根、莖、葉的Cs含量分別進行測定。

1.3.2 生理性指標的測定

油菜葉綠素總量的測定采用95%乙醇比色法[15]（mg·g－1FW），POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[16]（U·g－1·min－1FW），試驗結(jié)果為3次重復(fù)結(jié)果的平均值。

特高壓直流閉鎖引發(fā)送端電網(wǎng)過頻的系統(tǒng)保護方案//邵廣惠,侯凱元,王克非,夏德明,劉明松,劉永奇//(22):26

1.3.3 計算方法

轉(zhuǎn)移系數(shù)（TF）=植株地上部 Cs含量（mg·g－1）/地下部 Cs含量（mg·g－1）

富集系數(shù)（BCF）=油菜體內(nèi) Cs含量（mg·g－1）/土壤 Cs處理濃度（mg·g－1）

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel 2010（美國，Microsoft）和 Origin 6.0 作圖軟件（美國，Microcal）。

2 結(jié)果與分析

2.1 油菜對Cs的脅迫響應(yīng)

2.1.1 Cs對油菜生長的影響

株高、生物量是綜合評價植物生長狀況的生理指標，通過比較Cs處理與空白對照組油菜株高和生物量的差異，可以直觀地看出Cs對油菜生長的影響程度。由圖 2 可知，當土壤 Cs濃度為 100 mg·kg－1時，株高比對照組增高了10.46%，達到最高值；隨著土壤Cs濃度的增加，油菜的株高下降，當Cs濃度為200 mg·kg－1時，比對照組降低了0.13%；當Cs濃度為400 mg·kg－1時，比對照組降低了13.41%；當Cs濃度為600 mg·kg－1時，株高急劇下降，達到最低值，比對照組降低了71.22%。

由圖3可知，油菜生物量的變化趨勢與株高基本一致，在 Cs濃度為 100 mg·kg－1時，生物量達到最高值，比對照組增加了22.19%；在Cs濃度為600 mg·kg－1時，生物量降到最低值，比對照組減少了44.88%。

2.1.2 Cs對油菜葉綠素和POD活性的影響

圖2 Cs對油菜株高的影響Figure 2 Effects of different concentrations of Cs on the height of Brassia campestris L.

圖3 Cs對油菜生物量的影響Figure 3 Effects of different concentrations of Cs on the biomass of Brassia campestris L.

由圖4可知，當土壤Cs濃度一定時，油菜體內(nèi)葉綠素a的含量始終比葉綠素b含量高，但葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量三者的變化趨勢是一致的。當土壤Cs濃度從0變化到100 mg·kg-1時，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量都隨之升高，在100 mg·kg-1時達到最大值，三者的數(shù)值比對照組分別增加了21.89%、5.35%、10.11%；隨著Cs濃度的不斷增加，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量不斷減少，并在600 mg·kg-1時達到最低值，分別比對照組減少了75.93%、50.51%、63.03%。

由圖5可知，POD酶活性隨著土壤Cs濃度的增加先增加后減小。當土壤Cs濃度由0增加到100 mg·kg-1時，POD 酶活性也隨之增加，在 100 mg·kg-1時達到最大值，比對照組增加了12.51%，而后POD酶活性則隨著Cs濃度的增加而降低，在600 mg·kg-1時降到最低值；在 200、400、600 mg·kg-1時的 POD 活性分別比對照組降低了1.46%、27.93%、95.92%。

2.2 Cs在油菜體內(nèi)的富集規(guī)律

圖4 Cs對油菜葉綠素含量的影響Figure 4 The effects of Cs stress on the content of chlorophyll in Brassia campestris L.

圖5 Cs對油菜POD活性的影響Figure 5 The effects of Cs stress on the activity of POD in Brassia campestris L.

不同的土壤Cs濃度下，油菜不同器官的富集情況也不相同。由圖6可知，隨著土壤Cs濃度的增加，油菜的根、莖、葉中Cs含量也隨之增加，而根系Cs的富集量始終小于莖部和葉片，當土壤Cs濃度從200 mg·kg-1增加到 400 mg·kg-1時，根、莖、葉對 Cs的富集量都有明顯增加。當土壤Cs濃度小于100 mg·kg-1時，油菜的葉片Cs含量比莖部低；當Cs濃度達到200 mg·kg-1時，葉片中Cs含量基本與莖部持平；當Cs濃度高于200 mg·kg-1時，葉片對Cs的富集量大于莖部，隨著濃度的增加，兩者富集量的差值增大。

轉(zhuǎn)移系數(shù)反映的是油菜對Cs的轉(zhuǎn)運能力，富集系數(shù)則反映的是油菜對土壤中Cs的富集能力。由表1可知，隨著土壤Cs濃度的增加，轉(zhuǎn)移系數(shù)先增加后減少，在土壤Cs濃度從100 mg·kg-1到200 mg·kg-1時，轉(zhuǎn)移系數(shù)略有增加，在200 mg·kg-1達到最大值3.07，之后呈下降趨勢；在土壤Cs濃度為600 mg·kg-1時達到最小值2.46，比在200 mg·kg-1時的富集系數(shù)降低了24.99%。富集系數(shù)則隨著土壤Cs濃度的增加而降低，在土壤Cs濃度為600 mg·kg-1時達到最低值，比土壤Cs濃度在100 mg·kg-1時降低了18.17%。

3 討論

3.1 Cs對油菜的生長脅迫

當植物受到鹽脅迫、重金屬脅迫等時，其生長會受到抑制，通過判斷其脅迫程度可以看出植物對重金屬的耐性，為植物修復(fù)技術(shù)中超累積植物的篩選提供理論依據(jù)。本試驗選取生物量、株高、葉綠素、過氧化物酶POD活性作為指標來分析油菜對Cs的脅迫響應(yīng)。

圖6 Cs在油菜不同器官的富集情況Figure 6 The content of Cs in different organs

表1 Cs在油菜體內(nèi)的富集情況Table 1 Accumulation of Cs in Brassia campestris L.

試驗表明，低濃度的 Cs處理（≤100 mg·kg-1）會促進油菜的生長，其生物量、株高略有增加，但高濃度的Cs會抑制油菜的生長，且Cs濃度越高，抑制程度也會越大。Choi等[19]認為低濃度的Sr可以促進生長，而高濃度生長受到抑制。Xu等[20]發(fā)現(xiàn)高粱（Sorghum bicolor L.Moench）在 Cs濃度為 100 mg·kg－1時生長狀況良好，而在400 mg·kg－1時受到了抑制，與本試驗得出的結(jié)果相似。

葉綠素作為光合作用的主要色素，正常情況下其在植物中的合成和分解處于一個相對平衡的狀態(tài)，但當受到外界的脅迫時，光合作用顯著下降。在本試驗中，隨著Cs處理水平的增加，葉綠素含量先增加后減小，周璐璐等[21]在研究Sr對油菜幼苗光合作用的影響時也得出了類似的結(jié)論。產(chǎn)生這種現(xiàn)象可能的原因是：低濃度的Cs促進了油菜的生長，光合作用增強，使葉綠素含量增加，但高濃度的Cs可能會抑制葉綠素的合成，同時破壞葉綠體的結(jié)構(gòu)和功能，也會使油菜體內(nèi)的活性氧含量增加，使葉綠素被分解。這兩方面的共同作用使得油菜葉片的葉綠素含量降低[22]。

POD是酶促反應(yīng)的抗氧化劑，它能夠有效地清除植物在逆境條件下產(chǎn)生的H2O2，降低重金屬對植物的損害。結(jié)果表明，POD活性在土壤Cs濃度較低（≤100 mg·kg－1）時并沒有降低反而增加，之后逐漸降低，與聞方平等[23]、李清飛等[24]得出的結(jié)論一致。由之前的試驗可知，低濃度的Cs不僅促進了植物的生長，葉綠素含量也是逐漸增加，說明此時植物所受的脅迫程度并不大，在植物生長狀況良好的情況下，低濃度的Cs會調(diào)動植物自身的調(diào)節(jié)機制來應(yīng)對外界的脅迫，使POD活性增加。對于油菜這種低濃度水平下良好的抗脅迫機制，可以考慮作為低富集植物予以推廣種植，在實際應(yīng)用中種植油菜，可以保證油菜在含Cs土壤中得以正常生長。但當Cs濃度過高時，調(diào)節(jié)機制被破壞，脅迫作用增強，POD活性降低。關(guān)于植物在受到重金屬脅迫時的自我調(diào)節(jié)機制，韓航等[25]發(fā)現(xiàn)類蘆（Neyraudia reynaudiana）在受到Cd脅迫時可以通過提高根系平均直徑和表面積、提高地上部富集轉(zhuǎn)運能力來減少Cd對根系的傷害，也驗證了植物確實存在一定的自我調(diào)節(jié)機制。

3.2 Cs在油菜體內(nèi)的富集規(guī)律

植物體內(nèi)Cs含量、轉(zhuǎn)移系數(shù)、轉(zhuǎn)運系數(shù)是評價植物富集能力的重要指標。其中轉(zhuǎn)移系數(shù)是植株地上部與地下部Cs富集量的比值，它反映的是Cs在植物體內(nèi)的運輸情況；富集系數(shù)則是植物總富集量與土壤Cs濃度的比值，它體現(xiàn)了植物從土壤中富集Cs的能力大小[26－27]。

本試驗發(fā)現(xiàn)當土壤中Cs含量較低（≤100 mg·kg－1）時，油菜各器官 Cs的富集情況為莖部＞葉片＞根系，油菜會將根系中的大部分Cs轉(zhuǎn)移至莖部，此時莖部的Cs含量大于根系和葉片；當Cs含量較高時，則是葉片＞莖部＞根系。朱靖等[28]、安冰等[29]分別對康定柳和小麥對Cs的富集規(guī)律進行了研究，他們的試驗結(jié)果為根系＞莖部＞葉片，可能是因為土壤中Cs的濃度、土壤類型、植物種類會影響最終的富集結(jié)果。油菜不同于康定柳的這一富集特性，說明高濃度的Cs水平會使油菜根系的Cs大量地轉(zhuǎn)移至地上部。唐永金[30]等比較了13種植物對Cs的富集情況，發(fā)現(xiàn)不同植物間的轉(zhuǎn)移系數(shù)分布于0.91～2.71之間，且科屬間數(shù)值差異較大，說明植物類型的不同對最終的富集結(jié)果影響較大。從試驗結(jié)果還可以看出：根系的Cs含量最小，推測可能的原因是根系作為植物－土壤的聯(lián)系界面，為了降低對根系的損傷，從而更好地從土壤中吸收Cs，油菜將根系的Cs經(jīng)由莖部，最終轉(zhuǎn)運至葉片中貯藏，說明油菜有較為良好的轉(zhuǎn)運機制。這個推測可以通過油菜的轉(zhuǎn)移系數(shù)遠大于1得到證實。

此外，隨著土壤中Cs濃度的增加，富集系數(shù)卻在不斷減小。富集系數(shù)與油菜體內(nèi)Cs的富集量和總生物量有關(guān)，雖然土壤Cs濃度越高，油菜對Cs的富集量也在增大，但隨著油菜受脅迫程度的不斷增加，生物量也在不斷降低，其富集能力也受到了一定的抑制。不同的植物的富集系數(shù)差異較大，鄒玥[31]等計算木耳菜在紫色土壤中不同Cs濃度下的富集系數(shù)，得出的數(shù)值分布在2.76～6.04；姚天月等[32]比較了29種植物地上部Ur富集量系數(shù)，罐罐菜最大為1.06。與鄒玥、姚天月相比，本文得出油菜的富集系數(shù)集中在3.31～3.92，處于較高水平，結(jié)合轉(zhuǎn)移系數(shù)，足以說明油菜對Cs具有較強的富集能力。

3 結(jié)論

（1）油菜在低濃度的 Cs水平下（≤100 mg·kg－1）存在一定的抗脅迫機制，生長發(fā)育得到一定的促進作用，油菜的生物量、株高、葉綠素含量、POD活性都有所提高；但當Cs濃度較高時，其生長發(fā)育受到抑制，且濃度越高抑制程度越大，說明該調(diào)節(jié)機制被打破。

（2）隨著土壤Cs濃度的提高，油菜的富集量也增大，但富集能力略有下降，為了降低Cs對自身的損害，植物會將一部分的Cs由根系向地上部轉(zhuǎn)運，從而更好地吸收Cs。

（3）該試驗表明，油菜在高濃度的Cs土壤中有較好的轉(zhuǎn)運調(diào)節(jié)機制，也具備一定的抗脅迫能力，可以作為修復(fù)受Cs污染土壤的潛力植物。

[1]馮德玉,代其林,崔廣艷,等.油菜對Sr脅迫的生理生態(tài)響應(yīng)[J].植物學(xué)研究,2013,2（5）：125－129.

FENG De－yu,DAI Qi－lin,CUI Guang－yan,et al.Sr stress on physiological and ecological responses of Brassica napus L.[J].Botanical Research,2013,2（5）：125－129.

[2]楊俊誠,朱永懿,陳景堅,等.植物對137Cs污染土壤的修復(fù)[J].核農(nóng)學(xué)報,2005,19（4）：286－290.

YANG Jun－cheng,ZHU Yong－yi,CHEN Jing－jian,et al.Plant remediation of soil contaminated with137Cs[J].Acta Agriculturae Nucleatae Sinica,2005,19（4）：286－290.

[3]Vinichuk M,Taylor A F,Rosén K,et al.Accumulation of potassium,rubidium and caesium（133Cs and137Cs）in various fractions of soil and fungi in a Swedish forest[J].Science of the Total Environment,2010,408（12）：2543－2548.

[4]Geras′Kin S,Evseeva T,Belykh E,et al.Effects on non－h(huán)uman species inhabiting areas with enhanced level of natural radioactivity in the north of Russia：A review[J].Journal of Environmental Radioactivity,2007,94（3）：151－182.

[5]Tjahaja P,Sukmabuana P,Roosmini D.The EDTA amendment in phytoextraction of134Cs from soil by Indian Mustard（Brassica juncea）[J].International Journal of Phytoremediation,2013,17（10）：951－956.

[6]Yang M,Jawitz J W,Lee M.Uranium and cesium accumulation in bean（Phaseolus vulgaris L.var.vulgaris） and its potential for uranium rhizofiltration[J].Journal of Environmental Radioactivity,2015,140（32）：42－49.

[7]Kang D J,Seo Y J,Saito T,et al.Uptake and translocation of cesium－133 in napiergrass（Pennisetum purpureum Schum.） under hydroponic conditions[J].Ecotoxicology&Environmental Safety,2012,82（4）：122.

[8]Aung H,Djedidi S,Oo A,et al.Growth and137Cs uptake of four Brassica species influenced by inoculation with a plant growth－promoting rhizobacterium Bacillus pumilus in three contaminated farmlands in Fukushima prefecture,Japan[J].Science of the Total Environment,2015,521－522（1）：261－269.

[9]Rinaldi F,Komínková D,Berchová K,et al.Stable cesium133Cs uptake by Calla palustris,from different substrates[J].Ecotoxicology&Environmental Safety,2017,139（41）：301－307.

[10]Couselo J,Corredoira E,Vieitez A,et al.Plant tissue culture of fastgrowing trees for phytoremediation research[J].Methods Mol Biol,2012,877（6）：247－263.

[11]Chou F,Chung H,Teng S,et al.Screening plant species native to Taiwan for remediation of137Cs－contaminated soil and the effects of K addition and soil amendment on the transfer of137Cs from soil to plants[J].Journal of Environmental Radioactivity,2005,80（2）：175－181.

[12]唐永金,羅學(xué)剛,江世杰,等.鍶、銫、鈾對5種植物種子發(fā)芽的影響[J].種子,2013,32（4）：1－4.

TANG Yong－jin,LUO Xue－gang,JIANG Shi－jie,et al.Effects of strontium,cesiumanduraniumonseedgerminationof5 plants[J].Seed,2013,32（4）：1－4.

[13]Lai J L,Tao Z Y,Fu Q,et al.The chemical toxicity of cesium in Indian mustard（Brassica juncea L.） seedlings[J].Journal of Environmental Radioactivity,2016,160（33）：93－101.

[14]張曉雪,王 丹,鐘鉬芝,等.雞冠花（Celosia cristata Linn）對Cs和Sr的脅迫反應(yīng)及其積累特征[J].核農(nóng)學(xué)報,2010,24（3）：628－633.

ZHANG Xiao－xue,WANG Dan,ZHONG Mu－zhi,et al.Stress response and accumulation characteristics of Cs and Sr on Celosia cristata Linn[J].Acta Agriculturae Nucleatae Sinica,2010,24（3）：628－633.

[15]楊 晴,郭守華.植物生理生化[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社,2010.

YANG Qing,GUO Shou－h(huán)ua.Plant physiology and biochemistry[M].Beijing：China Agricultural Science and Technology Press,2010.

[16]王學(xué)奎,黃見良.植物生理生化實驗原理與技術(shù)[M].北京：高等教育出版社,2015.

WANG Xue－kui,HUANG Jian－liang.Principle and technology of plant physiological and biochemical experiment[M].Beijing：Higher Education Press,2015.

[17]Baryla A,Carrier P,Franck F,et al.Leaf chlorosis in oilseed rape plants（Brassica napus）grown on cadmium－polluted soil：Causes and consequences for photosynthesis and growth[J].Planta,2001,212（5）：696－709.

[18]萬永吉,鄭文教,方 煜,等.重金屬鉻（Ⅲ）脅迫對紅樹植物秋茄幼苗SOD、POD活性及其同工酶的影響[J].廈門大學(xué)學(xué)報（自然版）,2008,47（4）：571－574.

WAN Yong－ji,ZHENG Wen－jiao,FANG Yu,et al.Cr3+stress on SOD and POD activities and their isoenzyme in the shoot of Kandelia candel[J].Journal of Xiamen University（Natural Science）,2008,47（4）：571-574.

[19]Choi Y,Kang H,Jun I,et al.Transfer of90Sr to rice plants after its acute deposition onto flooded paddy soils[J].Journal of Environmental Radioactivity,2007,93（3）：157-169.

[20]Xu W,Chen C,Wang J.Cs phytoremediation by Sorghum bicolor cultivated in soil and in hydroponic system[J].International Journal of Phytoremediation,2016,19（4）：402-412.

[21]周璐璐,唐運來,陳 霞,等.鍶對油菜幼苗葉片光合作用的影響[J].植物學(xué)報,2013,48（3）：313-319.

ZHOU Lu-lu,TANG Yun-lai,CHEN Xia,et al.Sr effect on photosynthesis of Brassica napus L.leaves[J].Chinese Bulletin of Botang,2013,48（3）：313-319.

[22]Khatun S,Ali M,Hahn E,et al.Copper toxicity in Withania somnifera：Growth and antioxidant enzymes responses of in vitro,grown plants[J].Environmental&Experimental Botany,2008,64（3）：279-285.

[23]聞方平,王 丹,徐長合,等.133Cs、88Sr單一脅迫對甘藍生理生化指標的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,48（1）：114-117.

WEN Fang-ping,WANG Dan,XU Chang-he,et al.Study on the stress responses and the characteristics of uptake and accumulation of Sorghumsudanenseto133Csand88Sr[J].JRadiatResRadiatProcess,2009,27（4）：212-217.

[24]李清飛,仇榮亮.麻瘋樹對鎘脅迫的生理耐性及富集特征研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2012,31（1）：42-47.

LI Qing-fei,QIU Rong-liang.Physiological tolerance and accumulation characteristics of Jatropha curcas L.under cadmium stress[J].Journal of Agro-Environment Science,2012,31（1）：42-47.

[25]韓 航,陳雪嬌,侯曉龍,等.Cd脅迫對類蘆生長及酶活性的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2016,35（4）：647-653.

HAN Hang,CHEN Xue-jiao,HOU Xiao-long,et al.Cd stress on growth and enzyme activity of Neyraudia reynaudiana（Kunth）Keng[J].Journal of Agro-Environment Science,2016,35（4）：647-653.

[26]Straczek A,Duquene L,Wegrzynek D.Differences in U root-to-shoot translocation between plant species explained by U distribution in roots[J].Journal of Environmental Radioactivity,2010,101（27）：258-266.

[27]Sheppard S,Long J,Sanipelli B.Plant/soil concentration ratios for paired field and garden crops,with emphasis on iodine and the role of soil adhesion[J].Journal of Environmental Radioactivity,2010,101：1032-1037.

[28]朱 靖,陳 珂,張 淵,等.康定柳對銫脅迫的生理生化響應(yīng)及富集能力[J].環(huán)境工程學(xué)報,2016,10（3）：1515-1520.

ZHU Jing,CHEN Ke,ZHANG Yuan,et al.Cesium stress on physiological and biochemical responses and enrichment ability of Salix paraplesia[J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2016,10（3）：1515-1520.

[29]安 冰,唐運來,陳 梅,等.小麥抗氧化能力對Cs+富集響應(yīng)的研究[J].核農(nóng)學(xué)報,2011,25（2）：348-352.

AN Bing,TANG Yun-lai,CHEN Mei,et al.Responses of antioxidant capacity to Cs+bioconcentration in wheat[J].Journal of Nuclear Agricultural Sciences,2011,25（2）：348-352.

[30]唐永金,羅學(xué)剛,曾 峰,等.不同植物對高濃度Sr、Cs脅迫的響應(yīng)與修復(fù)植物篩選[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013,32（5）：960-965.

TANG Yong-jin,LUO Xue-gang,ZENG Feng,et al.Response of different plants to high concentration of Sr and Cs stress and screening of plants[J].Journal of Agro-Environment Science,2013,32（5）：960-965.

[31]鄒 玥,唐運來,王 丹,等.木耳菜在4種土壤中對Cs的吸收與轉(zhuǎn)運研究[J].西北植物學(xué)報,2016,36（1）：147-155.

ZOU Yue,TANG Yun-lai,WANG Dan,et al.Absorption and transport of Cs in Gynura cusimbua in four types of soil[J].Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,2016,36（1）：147-155.

[32]姚天月.鈾的富集植物篩選及其對Ur、Cd的吸收富集特性和生理生化響應(yīng)研究[D].重慶：西南科技大學(xué),2016.

YAO Tian-yue.Uranium enrichment plant screening and its physiological and biochemical responses and accumulation characteristics to U－ranium and Cadmium[D].Chongqing：Southwest University of Science and Technology,2016.

Accumulation and physio-biochemical responses of Brassia campestris L.to Cs stress

HONG Xiao－xi,YUAN Jing,ZHENG Xian－ming,XIA Meng,DING Ai－zhong,DOU Jun－feng*
（College of Water Sciences,Beijing Normal University,Beijing 100875,China）

Herein we planted Brassia campestris L.in a plant management system via the potting method.After 90 days,we examined the physiological indices of Brassia campestris L.and the enrichment of each organ under different Cs stresses in order to discuss the response and accumulations.Our results showed that low Cs concentrations（Cs≤100 mg·kg－1）had certain promotional effects on plant height,biomass,chlorophyll content,and POD activity,thus Brassia campestris L.had certain stress resistance.However,increasing Cs concentrations caused a decline in height,biomass,chlorophyll content,and POD activity.The adjustment mechanism was broken,and plant growth was inhibited.With an increase of Cs content in the soil,the accumulation in every organ also increased.In addition,Brassia campestris L.presented the following accumulation order：stem ＞ leaf＞ root at Cs≤100 mg·kg－1in the soil and stem ＞ leaf＞ root at 100 mg·kg－1≤Cs≤600 mg·kg－1in the soil.These findings indicated that Brassia campestris L.had strong transportation capacity and great potential for phytoremediation of Cs polluted soils.

Brassia campestris L.;Cs stress;physio－biochemical responses;characteristics of enrichment

X171.5

A

1672－2043（2017）12－2394－07

10.11654/jaes.2017－0688

洪曉曦，袁 靜，鄭現(xiàn)明，等.油菜對Cs脅迫的響應(yīng)及其對Cs富集規(guī)律的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2017,36（12）：2394－2400.

HONG Xiao－xi,YUAN Jing,ZHENG Xian－ming,et al.Accumulation and physio－biochemical responses of Brassia campestris L.to Cs stress[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（12）：2394－2400.

2017－05－11 錄用日期:2017－07－24

洪曉曦（1995—），女，河南商丘人，碩士研究生，從事植物修復(fù)土壤重金屬污染研究。E－mail：201521470021@bnu.edu.cn

*通信作者：豆俊峰 E－mail：doujf@bnu.edu.cn

環(huán)保公益性行業(yè)科研專項（201509074）

Project supported：Special Fund for Scientific Research on Public Causes（201509074）