不同茶樹(shù)品種吸收累積鎘的差異研究

楊柳，陳鈺佩，方麗，石元值*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部茶樹(shù)生物學(xué)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310008；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081）

根據(jù)原國(guó)家環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部2014 年公布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》，我國(guó)耕地土壤質(zhì)量不容樂(lè)觀，耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%，其中Cd點(diǎn)位超標(biāo)率位居無(wú)機(jī)污染物首位[1]。隨著環(huán)境重金屬污染日趨加重，茶葉重金屬污染問(wèn)題不容忽視。茶樹(shù)是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，截至2018 年，全國(guó)茶葉種植面積約為289.9萬(wàn)hm2，干毛茶總產(chǎn)量為264萬(wàn)t[2]，茶葉種植面積與產(chǎn)量位居世界第一。茶葉質(zhì)量安全問(wèn)題是影響茶產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

近年來(lái)，茶葉重金屬含量超標(biāo)時(shí)有報(bào)道[3-5]，茶葉中的重金屬污染主要來(lái)源于土壤污染[5-6]。目前茶園土壤重金屬污染的研究主要基于野外調(diào)查采樣和盆栽試驗(yàn)。野外調(diào)查結(jié)果顯示，我國(guó)部分茶園出現(xiàn)了土壤重金屬污染的情況，其中Cd 污染較為嚴(yán)重[7-15]。盆栽試驗(yàn)所開(kāi)展的茶園土壤重金屬污染研究主要以Pb為主[4-5，15]，對(duì)Cd 的研究較為匱乏，少部分涉及Cd 的研究主要關(guān)注Cd 對(duì)茶樹(shù)生理指標(biāo)、耐受性的影響以及茶園土壤Cd 有效性的變化[6，13，16-18]。如呂亞敏等[16]研究不同種類磷肥對(duì)茶園土壤中Cd 有效性的影響，發(fā)現(xiàn)土壤pH 與有效態(tài)Cd 呈正相關(guān)；劉東娜[17]基于水培試驗(yàn)研究茶樹(shù)吸收累積Cd的特性，發(fā)現(xiàn)葉面施氮、根部施磷鉀可抑制茶樹(shù)吸收累積Cd，一定濃度的鈣、鋁離子可抑制茶樹(shù)各器官對(duì)Cd的積累。目前茶樹(shù)吸收累積Cd 的機(jī)理研究較少，也鮮見(jiàn)有關(guān)不同品種茶樹(shù)吸收富集鎘的差異比較。本研究從不同茶樹(shù)品種著手，分析茶樹(shù)各部位Cd 含量的變化、Cd 的富集轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)以及Cd 相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因表達(dá)，了解不同品種茶樹(shù)對(duì)Cd 的響應(yīng)差異，為進(jìn)一步揭示茶樹(shù)吸收累積Cd 的機(jī)理奠定基礎(chǔ)，旨在從源頭控制茶樹(shù)Cd 污染，保障茶葉質(zhì)量安全。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取適制綠茶、紅茶、烏龍茶的9個(gè)主栽茶樹(shù)品種，以盆栽的方式種植于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所嵊州綜合實(shí)驗(yàn)基地盆栽場(chǎng)，茶樹(shù)的樹(shù)齡均為四齡。9個(gè)茶樹(shù)品種分別是：黃金芽、安吉白茶（白葉1號(hào)）、中茶108、烏牛早（嘉茗1號(hào)）、浙農(nóng)117、福鼎大白茶、紫娟、丹桂、鐵觀音，供試品種基本特征及適制性如表1所示。

表1 供試品種基本特性及適制性Table 1 Basic information of the tested tea varieties

每盆盆栽含土20 kg，土壤基本理化性狀：pH 4.19、有機(jī)質(zhì)含量17.14 g·kg-1、總氮1.72 g·kg-1、有效磷56.3 mg·kg-1、速效鉀167.7 mg·kg-1、Cd 含量0.142 mg·kg-1。每盆種植茶樹(shù)3株，試驗(yàn)處理前一周對(duì)茶樹(shù)進(jìn)行等高度（40 cm）修剪，每盆施茶樹(shù)專用肥2 g（N∶P2O5∶K2O=22∶8∶12）。設(shè)置兩個(gè)處理：對(duì)照（CK）和Cd處理，其中Cd處理外源添加Cd（NO3）2溶液至土壤Cd含量為1 mg·kg-1，均設(shè)三次重復(fù)，共54盆。期間將土壤含水量保持在田間持水量的65%～70%，及時(shí)去除蟲(chóng)害、雜草，施肥，保證每盆茶樹(shù)培養(yǎng)條件一致。

1.2 樣品的制備及測(cè)定

茶樹(shù)種植三個(gè)月后，按照新梢（一芽三葉）、成熟葉、枝干、根系四個(gè)部位分開(kāi)取樣，同時(shí)取茶樹(shù)根際土壤。植物樣品經(jīng)自來(lái)水清洗三次，再用去離子水清洗三次，之后用濾紙吸干表面水分計(jì)鮮質(zhì)量，用微波爐快速殺青后置于烘箱中80 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱取并記錄各部位干物質(zhì)質(zhì)量。植物樣品用植物粉碎機(jī)粉碎后，裝入密封袋保存待用。土壤樣品攤放風(fēng)干，除去礫石等雜質(zhì)，磨碎過(guò)100目篩裝入密封袋保存待用。

稱?。?.200 0±0.001）g植物樣品于聚四氟乙烯管中，加入4 mL HNO3和4 mL HF，放入微波消解儀（MARS6，美國(guó)CEM 公司），設(shè)定程序使植物樣品在25 min 內(nèi)升溫至180 ℃，并在180 ℃保持20 min。冷卻至室溫于通風(fēng)櫥取出，趕酸儀150 ℃趕酸至僅剩1 mL 液體，用3%硝酸溶液（V/V）定容至50 mL 容量瓶中，50 mL離心管保存待測(cè)。稱?。?.200 0±0.001）g土壤樣品于聚四氟乙烯管中，加入6 mL HNO3、2 mL HCl和1 mL HF，放入微波消解儀，設(shè)定程序使土壤樣品在30 min內(nèi)升溫至190 ℃，并在190 ℃保持30 min，其余步驟同上。使用高分辨電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（HR-ICP-MS，ELEMENTⅡ，美國(guó)熱電）測(cè)量樣品中Cd 含量。所用酸試劑均為色譜純，塑料器皿及微波消解所用的聚四氟乙烯管使用之前均用10%硝酸溶液浸泡24 h，經(jīng)自來(lái)水清洗三次，去離子水清洗三次后待干使用。

1.3 儀器工作條件

使用1 μg·L-1的Ba、B、Co、Fe、Ga、In、K、Li、Lu、Na、Rh、Sc、Tl、U、Y 調(diào)諧溶液對(duì)儀器條件進(jìn)行最優(yōu)化選擇，使1 μg·L-1的Li 計(jì)數(shù)大于106cps。MoO/O≤0.2%，具體ICP-MS 工作參數(shù)：RF 功率1 245 W，冷卻氣流速15.99 L·min-1，輔助氣流速0.99 L·min-1，載氣流速0.971 L·min-1，采樣深度-2.40 mm，采集時(shí)間20 s，掃描次數(shù)9次。

1.4 指標(biāo)定義與計(jì)算公式

重金屬富集系數(shù)（Bioconcentration factor，BCF）是指植物某一部位的重金屬元素濃度與其所在土壤中同一種重金屬元素濃度的比值，BCF＞1，說(shuō)明植物具有較強(qiáng)富集能力。

重金屬轉(zhuǎn)移系數(shù)（Biological transfer factor，BTF）是指植物的地上部位中重金屬濃度與地下部位相應(yīng)重金屬的濃度之比，BTF＞1，說(shuō)明植物在體內(nèi)運(yùn)輸重金屬的能力較強(qiáng)[19]。

重金屬累積量是指單位質(zhì)量的干物質(zhì)試樣中所含重金屬的質(zhì)量，mg·kg-1。

重金屬分布率是指茶樹(shù)某部位的重金屬累積量占整個(gè)茶樹(shù)植株總累積量的百分比值[17]。

計(jì)算公式如下：

BCF=茶樹(shù)體內(nèi)某一部位重金屬含量（mg·kg-1）/土壤中重金屬含量（mg·kg-1）

BTF=茶樹(shù)地上部位重金屬含量（mg·kg-1）/地下部分重金屬含量（mg·kg-1）

重金屬累積量（mg·kg-1）=消解液中重金屬濃度（mg·L-1）×消解液體積（mL）/干物質(zhì)質(zhì)量（g）

重金屬分布率=茶樹(shù)某部位的重金屬累積量（mg·kg-1）/茶樹(shù)植株的重金屬總累積量（mg·kg-1）×100%

1.5 重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

茶葉中重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟化物限量》（NY 659—2003）。

土壤中重金屬污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）。

1.6 茶樹(shù)根部總RNA提取與cDNA合成

取0.1 g 茶樹(shù)根部冷凍樣采用RNAprep pure 多糖多酚植物總RNA 提取試劑盒（Tiangen，北京）進(jìn)行總RNA 的提取，NanoDrop 2000 微量核酸蛋白測(cè)定儀測(cè)定所提取RNA 質(zhì)量及濃度，同時(shí)用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)總RNA 完整性。采用Prime Script RT reagent Kit（TaKaRa，大連）將所提取的根部總RNA 反轉(zhuǎn)錄成cDNA，用于基因表達(dá)分析。

1.7 熒光定量PCR

以試驗(yàn)處理每個(gè)樣品RNA 反轉(zhuǎn)錄成的cDNA 為模板，采用qRT-PCR 對(duì)不同茶樹(shù)品種根部的鎘轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)行表達(dá)分析。熒光定量qRT-PCR 特異引物見(jiàn)表2，內(nèi)參基因?yàn)镚APDH。按照SYBR GreenⅠMaster（TaKaRa，大連）的操作說(shuō)明來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR（Quantitative real time RT-PCR），反應(yīng)體系為：SYBR GreenⅠMaster 5 μL，上、下游引物（10 μmol·L-1）各0.1 μL，cDNA 2 μL，加ddH2O 至終體積10 μL。Roche Light Cycler 480 作為qRT-PCR 的平臺(tái)，反應(yīng)程序：95 ℃預(yù)變性30 s，95 ℃變性5 s，60 ℃退火延伸34 s，40 個(gè)循環(huán)；每個(gè)樣品技術(shù)學(xué)重復(fù)2 次，結(jié)果采用2-ΔCt算法來(lái)計(jì)算。

表2 熒光定量PCR引物序列Table 2 Quantitative PCR primer sequences

1.8 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SigmaPlot 12.5 繪圖，利用SAS 9.4統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA）、α=0.05水平下的LSD檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 Cd對(duì)不同茶樹(shù)品種地上部分干物質(zhì)質(zhì)量的影響

Cd 處理下的生物量大小是植物對(duì)重金屬耐性大小的直接表現(xiàn)。不同品種茶樹(shù)地上部分的干物質(zhì)質(zhì)量如圖1 所示，在未添加Cd 的土壤上種植時(shí)，福鼎大白干物質(zhì)質(zhì)量最小，丹桂最大，其他品種之間差異不顯著；在添加鎘的土壤上種植時(shí)，與對(duì)照相比，大部分品種的干物質(zhì)質(zhì)量都不同程度地增加，其中安吉白茶干物質(zhì)質(zhì)量最小，浙農(nóng)117 最大。研究表明低鎘濃度可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，劉志華等[20]發(fā)現(xiàn)低濃度Cd 對(duì)耐性強(qiáng)的大白菜品種的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用；Zhi 等[21]發(fā)現(xiàn)低鎘濃度能夠促進(jìn)大豆的生長(zhǎng)；劉周莉等[22]發(fā)現(xiàn)低濃度Cd（2.5 mg·L-1）對(duì)忍冬的生長(zhǎng)具有一定促進(jìn)作用，表現(xiàn)出一定程度的毒物興奮效應(yīng)。

2.2 不同茶樹(shù)品種各部位的鎘含量差異

不同茶樹(shù)品種各部位的鎘含量與分布如圖2 所示。從圖2a 可知，對(duì)照處理、Cd 處理下茶樹(shù)新梢Cd含量之間差異顯著，Cd 處理下茶樹(shù)新梢的Cd 含量顯著高于對(duì)照，對(duì)照、Cd 處理下茶樹(shù)新梢Cd 含量范圍依次為0.010～0.085、0.013～0.094 mg·kg-1，平均值分別為0.033、0.044 mg·kg-1。《茶葉中鉻、鎘、汞、砷及氟化物限量》（NY 659—2003）規(guī)定茶葉中Cd≤1 mg·kg-1，因此兩個(gè)處理中茶樹(shù)新梢Cd含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值。對(duì)照處理下，不同茶樹(shù)品種的Cd 含量排序依次為浙農(nóng)117＞紫鵑＞黃金芽＞丹桂＞福鼎大白＞安吉白茶＞中茶108＞鐵觀音＞烏牛早；對(duì)于Cd 處理而言，不同茶樹(shù)品種的Cd 含量排序依次為浙農(nóng)117＞紫鵑＞黃金芽＞鐵觀音＞安吉白茶＞丹桂＞福鼎大白＞中茶108＞烏牛早。兩個(gè)處理下，浙農(nóng)117 新梢中的Cd 含量都較高，烏牛早新梢中的Cd含量最少。

從圖2b 可以看到，對(duì)照、Cd 處理下茶樹(shù)成熟葉Cd 含量范圍依次為0.079～0.110、0.092～0.133 mg·kg-1，平均值分別為0.090、0.112 mg·kg-1，Cd 處理下茶樹(shù)成熟葉的Cd 含量顯著高于對(duì)照。對(duì)照處理下，不同茶樹(shù)品種成熟葉的Cd 含量排序依次為黃金芽＞安吉白茶＞紫鵑＞中茶108 ＞福鼎大白＞鐵觀音＞烏牛早＞浙農(nóng)117＞丹桂；對(duì)于Cd處理而言，不同茶樹(shù)品種成熟葉的Cd含量排序依次為黃金芽＞安吉白茶＞浙農(nóng)117＞丹桂＞鐵觀音＞烏牛早＞福鼎大白＞紫鵑＞中茶108，其中黃金芽與安吉白茶、浙農(nóng)117 差異不顯著。兩種處理下，成熟葉Cd含量最高的茶樹(shù)品種都是黃金芽，而成熟葉Cd 含量最低的品種在對(duì)照、Cd 處理下分別為丹桂、中茶108。

圖2c顯示，對(duì)照、Cd處理下茶樹(shù)枝干Cd含量范圍依次為0.116～0.242、0.134～0.412 mg·kg-1，平均值分別為0.185、0.293 mg·kg-1。對(duì)照處理下，不同茶樹(shù)品種枝干的Cd含量排序依次為黃金芽＞浙農(nóng)117＞中茶108＞丹桂＞鐵觀音＞安吉白茶＞紫鵑＞烏牛早＞福鼎大白，其中黃金芽與浙農(nóng)117差異不顯著；Cd處理下，不同茶樹(shù)品種枝干的Cd含量排序依次為黃金芽＞鐵觀音＞安吉白茶＞浙農(nóng)117＞丹桂＞紫鵑＞中茶108＞烏牛早＞福鼎大白。

圖2d 顯示，對(duì)照、Cd 處理下茶樹(shù)根部Cd 含量范圍依次為0.814～1.88、19.26～42.88 mg·kg-1，平均值分別為1.44、32.79 mg·kg-1。可以看出，茶樹(shù)體內(nèi)鎘含量最高的部位是根部，茶樹(shù)各部位鎘含量呈現(xiàn)出自下而上遞減的規(guī)律。對(duì)照處理下，不同茶樹(shù)品種根的Cd含量排序依次為浙農(nóng)117＞丹桂＞黃金芽＞安吉白茶＞鐵觀音＞烏牛早＞中茶108＞紫鵑＞福鼎大白；Cd 處理下，不同茶樹(shù)品種根部的Cd 含量排序依次為安吉白茶＞烏牛早＞鐵觀音＞紫鵑＞黃金芽＞丹桂＞福鼎大白＞中茶108＞浙農(nóng)117。綜上，Cd 處理下浙農(nóng)117 新梢中Cd含量最高，而根部Cd含量最低。

圖1 不同品種茶樹(shù)地上部分干物質(zhì)質(zhì)量Figure 1 Dry weight in aboveground part of different tea plant varieties

圖2 不同茶樹(shù)品種各部位的Cd含量Figure 2 Content of Cd in different parts of tea plant varieties

2.3 不同茶樹(shù)品種土壤的鎘含量

從圖3 可以看到，對(duì)照、Cd 處理下不同茶樹(shù)品種土壤Cd含量范圍依次為0.185～0.215、0.338～0.761 mg·kg-1，平均值分別為0.194、0.448 mg·kg-1。對(duì)照處理下，不同茶樹(shù)品種土壤的Cd 含量排序依次為安吉白茶＞鐵觀音＞浙農(nóng)117＞黃金芽＞福鼎大白＞丹桂＞烏牛早＞中茶108＞紫鵑；Cd 處理下，不同茶樹(shù)品種根際土壤的Cd 含量排序依次為安吉白茶＞中茶108＞浙農(nóng)117＞黃金芽＞福鼎大白＞烏牛早＞紫鵑＞丹桂＞鐵觀音。

《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）規(guī)定pH≤5.5時(shí)，Cd的農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值為0.3 mg·kg-1，風(fēng)險(xiǎn)管制值為1.5 mg·kg-1。對(duì)照處理下，各個(gè)品種土壤Cd含量低于風(fēng)險(xiǎn)篩選值；Cd 處理下各個(gè)品種土壤Cd 含量介于風(fēng)險(xiǎn)篩選值與風(fēng)險(xiǎn)管控值之間，總體低于1 mg·kg-1，說(shuō)明茶樹(shù)在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)從土壤中吸收Cd運(yùn)輸?shù)襟w內(nèi)。

2.4 Cd在茶樹(shù)-土壤系統(tǒng)的富集和轉(zhuǎn)運(yùn)

從圖4a可以看到，對(duì)照、Cd處理下不同茶樹(shù)品種根部對(duì)Cd 的富集系數(shù)范圍為1.19～2.83、7.17～30.12，平均值分別為1.96、17.94，說(shuō)明無(wú)論土壤是否被Cd污染，茶樹(shù)根部對(duì)Cd 的富集能力均較強(qiáng)，Cd 處理下，茶樹(shù)根部對(duì)Cd 的富集能力表現(xiàn)更強(qiáng)。對(duì)照處理下，不同茶樹(shù)品種根部富集能力依次為丹桂＞黃金芽＞浙農(nóng)117＞烏牛早＞安吉白茶＞鐵觀音＞中茶108＞紫鵑＞福鼎大白；Cd 處理下，不同茶樹(shù)品種根部富集能力依次為鐵觀音＞丹桂＞紫鵑＞烏牛早＞黃金芽＞福鼎大白＞安吉白茶＞中茶108＞浙農(nóng)117。

圖4b顯示對(duì)照、Cd處理下根-枝干的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)范圍分別是0.413～0.760、0.017～0.078，平均值分別為0.55、0.041。對(duì)照處理的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)大于Cd處理，原因是對(duì)照處理下不同茶樹(shù)品種根部Cd 含量較高，而枝干的Cd 含量較低，因此計(jì)算得出對(duì)照處理的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)較大。從圖4b 可以看到，對(duì)照處理下不同茶樹(shù)品種根-枝干的轉(zhuǎn)運(yùn)能力依次為中茶108＞紫鵑＞福鼎大白＞黃金芽＞鐵觀音＞烏牛早＞安吉白茶＞丹桂＞浙農(nóng)117；Cd 處理下，不同茶樹(shù)品種根-枝干的轉(zhuǎn)運(yùn)能力依次為浙農(nóng)117＞中茶108＞黃金芽＞鐵觀音＞丹桂＞安吉白茶＞紫鵑＞福鼎大白＞烏牛早。

圖4c顯示對(duì)照、Cd處理下根-成熟葉的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)范圍分別是0.043～0.105、0.002～0.007，平均值分別為0.066、0.004。對(duì)照處理下不同茶樹(shù)品種根-成熟葉的轉(zhuǎn)運(yùn)能力依次為福鼎大白＞紫鵑＞中茶108＞烏牛早＞黃金芽＞安吉白茶＞鐵觀音＞浙農(nóng)117＞丹桂；Cd 處理下不同茶樹(shù)品種根-成熟葉的轉(zhuǎn)運(yùn)能力依次為浙農(nóng)117＞中茶108＞黃金芽＞丹桂＞福鼎大白＞紫鵑＞安吉白茶＞烏牛早＞鐵觀音。

從圖4d 可以看到，對(duì)照、Cd 處理下根-新梢的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)范圍分別是0.006～0.073、0.000 3～0.006 1，平均值分別為0.024、0.002。對(duì)照處理下不同茶樹(shù)品種根-新梢的轉(zhuǎn)運(yùn)能力依次為紫鵑＞浙農(nóng)117＞福鼎大白＞黃金芽＞丹桂＞安吉白茶＞中茶108＞鐵觀音＞烏牛早；Cd 處理下不同茶樹(shù)品種根-新梢的轉(zhuǎn)運(yùn)能力依次為浙農(nóng)117＞紫鵑＞黃金芽＞中茶108＞福鼎大白＞丹桂＞鐵觀音＞安吉白茶＞烏牛早。

以上研究結(jié)果表明，Cd 在茶樹(shù)體內(nèi)的分布趨勢(shì)表現(xiàn)為根＞枝干＞成熟葉＞新梢，茶樹(shù)吸收Cd之后主要富集在根部，這與前人的研究結(jié)果相同[16-18]。

2.5 Cd 處理下不同茶樹(shù)品種根部鎘相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白編碼基因的表達(dá)

一般認(rèn)為鎘沒(méi)有特異的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，其通常借助鋅、鐵、鈣、錳等二價(jià)陽(yáng)離子的轉(zhuǎn)運(yùn)體系[23]，包括調(diào)控重金屬向細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)能力的主要基因：鋅鐵調(diào)控蛋白（Zinc-iron regulatory proteins，ZIP 家族）、黃色條紋樣蛋白（Yellow stripe-like，YSL 家族）、天然抗性相關(guān)巨噬細(xì)胞蛋白（Natural-resistance-associated marophage protein，Nramp）等；調(diào)控重金屬在細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存能力的主要基因：ATP 結(jié)合盒（ABC）轉(zhuǎn)運(yùn)器（ATP-binding cassette transporter）、陽(yáng)離子交換體（Cation exchange，CAX）和P1B型ATPases（P1Btype ATPase，HMA）[24-25]。

圖3 不同茶樹(shù)品種土壤的Cd含量Figure 3 Content of Cd in soil of tea plant varieties

圖4 不同茶樹(shù)品種對(duì)Cd的富集及新梢、成熟葉、枝干對(duì)Cd的轉(zhuǎn)運(yùn)Figure 4 Cd accumulation in roots and translocation to young leaves，mature leaves and branches in different tea plant varieties

茶樹(shù)為葉用植物，生產(chǎn)中主要采食新梢部分。由以上研究結(jié)果可以得出，新梢中Cd 含量從高到低依次為浙農(nóng)117＞紫鵑＞黃金芽＞鐵觀音＞安吉白茶＞丹桂＞福鼎大白＞中茶108＞烏牛早，因此挑選新梢Cd 含量最高的兩個(gè)品種（浙農(nóng)117 和紫鵑）和Cd 含量最低的兩個(gè)品種（中茶108 和烏牛早）測(cè)定鎘相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因表達(dá)。從浙農(nóng)117、紫鵑、中茶108和烏牛早在不同部位的鎘分布率（圖5b）來(lái)看，鎘主要分布在茶樹(shù)的根部。因此，重點(diǎn)分析茶樹(shù)根部鎘相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白編碼基因的表達(dá)情況，測(cè)定的基因有CsZIP1、CsZIP2、CsHMA1、CsHMA2和CsCAX2。

圖5 中茶108、烏牛早、浙農(nóng)117和紫鵑鎘的總累積量與分布率Figure 5 Cd total accumulation and distribution in Zhongcha108、Wuniuzao、Zhenong117 and Zijuan

圖5a 為浙農(nóng)117、紫鵑、中茶108 和烏牛早鎘的總累積量，從中可以看出紫鵑與烏牛早鎘的總累積量高于中茶108 和浙農(nóng)117。圖6 為Cd 處理下不同茶樹(shù)品種根部鎘相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白編碼基因的表達(dá)情況，由圖6a、圖6b 可知，CsZIP1、CsZIP2在紫鵑中表達(dá)量最高，圖6c 中CsHMA1在這四個(gè)品種的表達(dá)無(wú)顯著差異，從圖6d、圖6e 中可以看出CsHMA2和CsCAX2在紫鵑中表達(dá)量最高。由此可知，CsZIP1、CsZIP2、CsHMA2 和CsCAX2在茶樹(shù)根部的表達(dá)量與品種間鎘總累積量的差異相一致，推測(cè)CsZIP1、CsZIP2、CsHMA2和CsCAX2在茶樹(shù)吸收累積鎘的過(guò)程中起主要作用，但其相關(guān)機(jī)理需要進(jìn)一步研究。

圖6 Cd處理下不同茶樹(shù)品種根部鎘相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白編碼基因的表達(dá)情況Figure 6 Effect of Cd on gene expression of Cd transporter in different tea varieties

3 結(jié)論

（1）土壤外源添加Cd含量1 mg·kg-1處理下，各品種茶樹(shù)新梢Cd 含量依次為浙農(nóng)117＞紫鵑＞黃金芽＞鐵觀音＞安吉白茶＞丹桂＞福鼎大白＞中茶108＞烏牛早；成熟葉Cd 含量依次為黃金芽＞安吉白茶＞浙農(nóng)117＞丹桂＞鐵觀音＞烏牛早＞福鼎大白＞紫鵑＞中茶108；枝干Cd 含量依次為黃金芽＞鐵觀音＞安吉白茶＞浙農(nóng)117＞丹桂＞紫鵑＞中茶108＞烏牛早＞福鼎大白；根中Cd 含量依次為安吉白茶＞烏牛早＞鐵觀音＞紫鵑＞黃金芽＞丹桂＞福鼎大白＞中茶108＞浙農(nóng)117。綜上，Cd 處理下，浙農(nóng)117 新梢中Cd 含量最高，而根部Cd含量最低。

（2）不同Cd 處理對(duì)茶樹(shù)各部分Cd 含量影響不同，對(duì)照處理下，不同品種茶樹(shù)新梢、成熟葉、枝干、根的平均Cd含量為0.033、0.090、0.185、1.44 mg·kg-1，顯著低于這四個(gè)部位Cd 處理下的平均Cd 含量0.044、0.112、0.293、32.79 mg·kg-1。可以看出，茶樹(shù)體內(nèi)鎘含量最高的部位是根部，茶樹(shù)各部位鎘含量呈現(xiàn)出自下而上遞減的規(guī)律。

（3）本研究中9 種茶樹(shù)品種新梢的Cd 含量都遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值（Cd≤1 mg·kg-1），說(shuō)明當(dāng)茶園土壤Cd 含量介于風(fēng)險(xiǎn)篩選值（0.3 mg·kg-1）與風(fēng)險(xiǎn)管控值（1.5 mg·kg-1）之間時(shí)，茶葉是可以放心采摘的。

（4）從茶樹(shù)根部鎘相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白編碼基因的表達(dá)情況來(lái)看，推測(cè)CsZIP1、CsZIP2、CsHMA2和CsCAX2在茶樹(shù)吸收累積鎘的過(guò)程中起主要作用，但其相關(guān)機(jī)理需要進(jìn)一步研究。