基于根伸長(zhǎng)測(cè)試終點(diǎn)的小白菜Cd 及Se-Cd 物種敏感性分布

胡 翔，李湘凌,2*，張忠恩，趙 燕，盧新哲，魏迎春

1.合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230009

2.安徽省礦產(chǎn)資源與礦山環(huán)境工程技術(shù)研究中心，安徽 合肥 230009

3.自然資源部平原區(qū)農(nóng)用地生態(tài)評(píng)價(jià)與修復(fù)工程技術(shù)創(chuàng)新中心，浙江 杭州 311200

4.浙江省地質(zhì)調(diào)查院，浙江 杭州 311200

Cd(鎘)是一種廣泛存在于土壤環(huán)境中的有毒重金屬[1-2]，可導(dǎo)致植物生物量生產(chǎn)、養(yǎng)分獲取、抗氧化酶活性和光合作用等生理過(guò)程惡化[3-5]，同時(shí)易累積在植物可食用部分并進(jìn)入食物鏈危害人類健康[6-8].2014 年《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，Cd 為我國(guó)農(nóng)田土壤點(diǎn)位超標(biāo)率最高的重金屬[9]，以暴露劑量-效應(yīng)為核心的Cd 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)受到了廣泛關(guān)注[8-11].Se(硒)是人類必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素，攝入適量Se 可提高人體免疫能力，發(fā)展富Se 農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)成為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要措施[12]，而富Se 環(huán)境下的Cd 毒性變化是富Se 農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須考慮的因素.現(xiàn)有研究表明，Se 對(duì)Cd 毒性影響具有雙重效應(yīng)，一方面Se能抑制植物體內(nèi)的過(guò)氧化作用，恢復(fù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性[13-14]，降低重金屬引起的氧化應(yīng)激[15]，減輕重金屬Cd 對(duì)植物的生理毒性[16-17]；另一方面Se 會(huì)破壞細(xì)胞膜增強(qiáng)Cd 滲透作用，導(dǎo)致Cd 毒性加劇[18-19].但是，關(guān)于Se 影響下的Cd 劑量-效應(yīng)關(guān)系及毒性閾值的研究鮮有報(bào)道，因此加強(qiáng)Se-Cd 復(fù)合作用下的相關(guān)研究對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的Cd 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制具有積極意義.

小白菜(Pai-Tsai，Brassica chinensisL.)是我國(guó)種植面積大、產(chǎn)量高、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的葉類蔬菜之一，其品種多樣，不同品種間Cd 毒性效應(yīng)差異較大[20-21].考慮到種子萌發(fā)期是小白菜等植物最早受環(huán)境脅迫的階段[10,22-23]，且由于根直接與污染物接觸、對(duì)污染物敏感性較強(qiáng)，其直接影響后期植物生長(zhǎng)、生物量和品質(zhì)，因此眾多研究者將根伸長(zhǎng)作為污染物毒性效應(yīng)研究的表征終點(diǎn)[3,24-25].該研究以種子萌發(fā)期根伸長(zhǎng)為表征終點(diǎn)開展Cd 暴露劑量-效應(yīng)關(guān)系研究，可有效篩選出小白菜Cd 耐性品種，為小白菜的種植提供參考.

物種敏感性分布 SSD (species sensitivity distribution)常用于水體環(huán)境[26-27]、整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)[28]或同一物種的不同品種[29]的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)閾值研究，該方法通過(guò)概率分布模型將不同物種(品種)的效應(yīng)濃度進(jìn)行合理外推，確定對(duì)環(huán)境中95%物種(品種)具有保護(hù)作用的最大環(huán)境有害濃度HC5(hazardours concentration for 5% of species)[30-31].現(xiàn)有研究主要采用Log-logistic、Log-normal 和Burr-Ⅲ等分布模型進(jìn)行SSD 曲線擬合，其中Burr-Ⅲ分布模型因具有靈活性、擬合特性較好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用[30-33].利用SSD不僅能夠有效估算小白菜的Cd 毒性閾值，而且可以探究Se 對(duì)小白菜Cd 毒性閾值的影響，彌補(bǔ)相關(guān)研究的不足，為富Se 環(huán)境下的Cd 毒性閾值確定提供參考.

該研究采用國(guó)際種子檢驗(yàn)協(xié)會(huì)測(cè)試協(xié)議中的培養(yǎng)皿濾紙法[34]，選取種子萌發(fā)期的根伸長(zhǎng)作為測(cè)試終點(diǎn)，探究Cd 及Se-Cd 對(duì)11 種小白菜萌發(fā)期根伸長(zhǎng)的毒性效應(yīng)，采用Log-logistic 模型及低劑量Hormesis興奮效應(yīng)模型進(jìn)行劑量-效應(yīng)曲線擬合，得到不同比例效應(yīng)濃度數(shù)據(jù)，并基于Burr-Ⅲ分布模型外推得到小白菜SSD 曲線和毒性閾值.通過(guò)研究可確定小白菜的Cd 及Se-Cd 暴露劑量-效應(yīng)關(guān)系，篩選出Cd 耐性品種，以期為小白菜Cd 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及控制提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試試劑：分析純氯化鎘(CdCl2·2.5H2O)、亞硒酸鈉(Na2SeO3).

供試小白菜：AJH(矮腳黃)、BBQ(八寶青)、HYG(黑油冠)、GGB(高梗白)、SYM(四月慢)、SG259(蘇冠259)、YDE(油冬兒)、SHQ(上海青)、SZQ(蘇州青)、KR(抗熱)和NY(奶油) 11 種小白菜種子，購(gòu)于合肥市合豐種業(yè)有限公司等多個(gè)蔬菜種子公司.

1.2 試驗(yàn)方法

該研究采用培養(yǎng)皿濾紙法[34]分別開展Cd 及Se-Cd 作用下11 種小白菜萌發(fā)期的根伸長(zhǎng)試驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)際情況稍做修改.

Se、Cd 濃度設(shè)置：根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果確定適宜Se濃度為0.6 mg/L，設(shè)置11 個(gè)Cd 濃度梯度分別為0、0.1、0.5、1、2、5、10、20、30、40、60 mg/L.Cd 處理組分別添加11 個(gè)濃度Cd，Se-Cd 處理組分別添加11 個(gè)濃度Cd 和適宜濃度Se (0.6 mg/L)，其中，對(duì)照樣品(CK)不添加Cd 和Se.每個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)重復(fù).

試驗(yàn)過(guò)程：將種子用去離子水洗凈，3% H2O2浸泡30 min 消毒和打破種子休眠，再用去離子水進(jìn)行洗凈、浮選處理；然后用鑷子將飽滿種子均勻播種在培養(yǎng)皿中的濾紙上，播種粒數(shù)為30 粒，再加入Se、Cd 溶液，蓋好玻璃培養(yǎng)皿，置于人工氣候培養(yǎng)箱(RGX-350ES，350 L，河北博匯儀器有限公司)中避光培養(yǎng)(溫度26 ℃，相對(duì)濕度75%）.培養(yǎng)7 d 后[34-35]，用游標(biāo)卡尺測(cè)定根長(zhǎng)度，計(jì)算不同Cd 及Se-Cd 處理水平下的平均根伸長(zhǎng)，并以對(duì)照樣品(CK)的根伸長(zhǎng)為基準(zhǔn)，計(jì)算相對(duì)根伸長(zhǎng)RRE (relative root elongation).

1.3 劑量-效應(yīng)曲線擬合

一般情況下，采用Log-logistic 模型擬合小白菜Cd 毒性的劑量-效應(yīng)關(guān)系曲線，擬合方程：

式中：Y為不同處理水平下的小白菜相對(duì)根伸長(zhǎng)，%；X為Cd 濃度，mg/L；y0和b為模型參數(shù)；M為EC20Cd或 EC50Cd的自然對(duì)數(shù)值，其中EC20Cd和EC50Cd分別為20%和50%比例效應(yīng)濃度，該研究中，即以對(duì)照樣品CK 的根伸長(zhǎng)為基準(zhǔn)，小白菜RRE 抑制水平為20%和50%時(shí)對(duì)應(yīng)的Cd 濃度.

當(dāng)土壤中低濃度Cd 對(duì)植物產(chǎn)生較強(qiáng)興奮效應(yīng)時(shí)，采用低劑量Hormesis 興奮效應(yīng)模型進(jìn)行毒性效應(yīng)擬合[36]，擬合方程：

鄉(xiāng)土植物資源是城市植物多樣性最重要的組成部分,對(duì)于森林群落來(lái)說(shuō),鄉(xiāng)土樹種的占比越高,其適應(yīng)性、穩(wěn)定性和抗逆性就越好,同時(shí)能維持自身的營(yíng)養(yǎng)平衡,保持自然更新[13]。本研究中鄉(xiāng)土樹種根據(jù)《上海植物志》和《華東五省一市植物名錄》確定[11-12]。

式中，a、b、c、d為模型參數(shù)，k為效應(yīng)比例.當(dāng)k值為20 或50 時(shí)，c為相應(yīng)的效 應(yīng)比例濃度 EC20Cd或EC50Cd.

1.4 物種敏感性分布曲線擬合

根據(jù)1.3 節(jié)中式(1)(2)得到的EC20Cd或 EC50Cd，采用Burr-Ⅲ分布模型擬合得到小白菜Cd 物種敏感性分布曲線，分別計(jì)算得到保護(hù)95%小白菜品種的Cd毒性閾值HC5(基于 EC20Cd和 EC50Cd的Cd 毒性閾值分別為 HC520和HC550)，Burr-Ⅲ分布模型[29,37]：

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Microsoft Excel 2016、Origin 2018 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及圖件制作，使用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析及多重比較.

2 結(jié)果與分析

2.1 Cd 及Se-Cd 作用對(duì)小白菜根伸長(zhǎng)的影響

Cd 處理組中，11 種小白菜的RRE 見圖1(a).品種YDE、HYG 和SZQ 的RRE 隨著Cd 濃度增加，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在Cd 濃度為0.1 mg/L 時(shí)RRE 最 大〔YDE (102.7%)、HYG (102.7%）和SZQ(103.3%)〕，低濃度Cd(≤1 mg/L)對(duì)萌發(fā)期根伸長(zhǎng)具有刺激抗逆性，可能與小白菜胚乳液化和分解能力增強(qiáng)，暫時(shí)產(chǎn)生了積極作用有關(guān)[23].品種AJH、SHQ、SG259、SYM、GGB、NY、BBQ、KR 的RRE 隨著Cd濃度增加而降低.顯著性檢驗(yàn)表明，部分品種在特定Cd 濃度范圍內(nèi)(AJH 中Cd 濃度為5～60 mg/L，YDE、HYG、SG259、BBQ 和KR 中Cd 濃度為1～60 mg/L，SZQ、SYM 和GGB 中Cd 濃度為2～60 mg/L)的RRE均顯著低于CK，而品種SHQ、NY 在全部Cd 濃度下的RRE 均顯著低于CK.

Se-Cd 處理組中，11 種小白菜的RRE 見圖1(b).全部品種小白菜的RRE 隨著Cd 濃度增加均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中，品種YDE、SHQ、SG259、SZQ、SYM 和KR 在Cd 濃度為5 mg/L 時(shí)的RRE 最大，品種AJH、HYG、GGB、NY 和BBQ 在Cd 濃度為10 mg/L 時(shí)的RRE 最大.與Cd 處理組比較，Se-Cd 處理組RRE 峰值的增幅明顯，其中YDE、HYG 和SZQ 的RRE 峰值差為32.6%～40.9%，SG259、SYM 和BBQ 的RRE 峰值差為6.5%～9.2%，其余品種的RRE 峰值差為10%～15%.

圖1 不同濃度水平Cd 及Se-Cd 處理下小白菜相對(duì)根伸長(zhǎng)Fig.1 Relative root elongation response of Pai-Tsai to different concentrations of Cd and Se-Cd

Cd 處理組和Se-Cd 處理組的RRE 隨著Cd 濃度變化具有明顯的差異，在較低Cd 濃度(AJH、YDE、GGB、NY、BBQ、KR、SYM 中Cd 濃度≤20 mg/L；HYG、SZQ 中 C d 濃度≤30 mg/L；SHQ、SG259 中Cd 濃度≤10 mg/L)作用下，Cd 處理組的RRE 均顯著小于Se-Cd 處理組；在較高Cd 濃度作用下，Cd 處理組中大部分品種的RRE 大于Se-Cd 處理組.

2.2 Cd 和Se-Cd 對(duì)小白菜根伸長(zhǎng)毒性的劑量-效應(yīng)關(guān)系

基于Log-logistic 模型和低劑量Hormesis 興奮效應(yīng)模型，分別擬合得到11 種小白菜RRE 在Cd 及Se-Cd作用下的Cd 劑量-效應(yīng)曲線(見圖2).在Cd 處理組中，品種YDE、HYG 和SZQ 的Cd 興奮效應(yīng)較低(RRE<105%)，基于低劑量Hormesis 興奮效應(yīng)模型和基于Log-logistic 模型得到的擬合曲線基本相同，該現(xiàn)象與孫聰?shù)萚29,36]等研究結(jié)果相似.

圖2 不同品種小白菜的Cd 及Se-Cd 劑量-效應(yīng)關(guān)系曲線Fig.2 Cd and Se-Cd dose-effect relationship curves of Pai-Tsai cultivars

與Cd 處理組比較，Se-Cd 處理組所有品種小白菜都具有更明顯的Cd 興奮效應(yīng).Cd 處理組(YDE、HYG 和SZQ)中最大興奮效應(yīng)Cd 濃度為0.1 mg/L，Se-Cd 處理組中最大興奮效應(yīng)Cd 濃度提高為5～10 mg/L.但當(dāng)Cd 濃度超過(guò)興奮效應(yīng)濃度后，Se-Cd 處理組中多數(shù)品種的RRE 迅速降低，其毒性效應(yīng)超過(guò)Cd處理組，該規(guī)律在品種NY 和KR 中尤其突出，但品種SG259 (Cd 濃度為30～60 mg/L)和SYM (Cd 濃度為60 mg/L)受高濃度Cd 作用時(shí)，Se-Cd 處理組的毒性效應(yīng)卻低于Cd 處理組.

基于劑量-效應(yīng)關(guān)系擬合曲線，得到不同品種小白 菜的Cd 效 應(yīng)比例濃度 EC20Cd和 EC50Cd(見表1).Cd處理組中，品種間 EC20Cd和 EC50Cd差異較大，品種SZQ的EC20Cd(25.10 mg/L)和 EC50Cd(40.25 mg/L)最大，分別為品種NY的EC20Cd(2.03 mg/L)和EC50Cd(8.03 mg/L)的12.36 和5.01 倍.Se-Cd 處理組的品種間EC20Cd和 EC50Cd差距小于Cd 處理組，品種SZQ 的EC20Cd(30.12 mg/L)和EC50Cd(48.45 mg/L)最大，分別為品種SG259 的EC20Cd(8.77 mg/L)和 EC50Cd(14.74 mg/L)的3.43 和3.29 倍.

表1 Cd 及Se-Cd 處理組小白菜相對(duì)根伸長(zhǎng)的不同比例效應(yīng)濃度EC20Cd和 EC50Cd Table 1 EC20Cd and EC50Cd of Pai-Tsai cultivars based on relative root elongation response to Cd and Se-Cd mg/L

對(duì)比Cd 處理組與Se-Cd 處理組的結(jié)果表明，適宜濃度Se 可不同程度地提高小白菜的EC20Cd和EC50Cd，其中品種NY的EC20Cd提高了7.9 倍，EC50Cd提高了2.3 倍，而SZQ 和YDE 的EC20Cd和EC50Cd僅提高了1.2 倍左右.

綜上，適宜濃度Se 對(duì)小白菜Cd 毒性的影響具有雙重性，一方面Se 可緩解低濃度Cd 對(duì)小白菜的毒性效應(yīng)，提高Cd 興奮效應(yīng)；另一方面Se 加劇了高濃度Cd 的毒性效應(yīng)，Se 可有效提高小白菜的不同比例效應(yīng)濃度 EC20Cd和 EC50Cd.

2.3 小白菜物種敏感性分布及HC5 值預(yù)測(cè)

基于小白菜EC20Cd、EC50Cd得到Cd 及Se-Cd 處理組的擬合SSD 曲線(見圖3).結(jié)果表明，品種SZQ、YDE、HYG 表現(xiàn)出較強(qiáng)的Cd 耐性，品種NY、SG259、KR 對(duì)Cd 較為敏感.圖3 顯示，效應(yīng)比例(即抑制水平)和添加Se 均能明顯影響小白菜Cd 敏感性分布.

基于不同比例效應(yīng)濃度(EC20Cd或EC50Cd)得到的小白菜Cd 敏感性排序不同.在不同效應(yīng)比例下，Cd處理組中的Cd 敏感性品種NY 和耐性品種SZQ、YDE 的敏感性排序基本相同，其余品種的敏感性排序均產(chǎn)生了變化.Se-Cd 處理組中，除品種SG259 和耐性品種SZQ 外，其他品種在不同效應(yīng)比例下的敏感性排序不同.

Se 不影響Cd 耐性品種SZQ 的敏感性排序，導(dǎo)致Cd 敏感性品種NY 的敏感性排序后移，對(duì)Cd 較強(qiáng)耐性品種HYG 和YDE 的敏感性影響較復(fù)雜.添加Se 對(duì)基于 EC20Cd的小白菜品種敏感性排序〔見圖3(a)(b)〕的影響大于基于 EC50Cd的敏感性排序影響〔見圖3(c)(d)〕.

圖3 不同小白菜品種基于EC20Cd或EC50Cd 的物種敏感性累計(jì)分布頻次曲線Fig.3 Cumulative frequency of species sensitivity distributions of Pai-Tsai cultivars based on the EC20Cd and EC50Cd

基于EC20Cd和EC50Cd，采用Burr-III 分布模型分別擬合得到毒性閾值HC520和HC550(見表2).Cd 處理組的HC520和HC550分別為2.94 和11.71 mg/L，Se-Cd 處理組的HC520和HC550分別12.00 和16.28 mg/L.添加適 宜濃度Se，HC520提高了約4.0 倍，HC550提高了約1.4 倍，明顯提高了對(duì)95%小白菜品種具有保護(hù)作用的最大Cd 濃度.

表2 基于Burr-Ⅲ分布模型擬合的保護(hù)95%小白菜品種Cd 的毒性閾值(HC5)Table 2 Hazardours concentration for 5% of species (HC5) of Cd to Pai-Tsai determined with Burr-Ⅲ model

綜上，基于不同效應(yīng)比例會(huì)影響小白菜Cd 敏感性順序，適宜Se 濃度會(huì)不同程度影響Cd 對(duì)小白菜RRE 的敏感性順序，且有效提高了保護(hù)95%小白菜品種不受到Cd 脅迫的毒性閾值.

3 討論

3.1 Cd 毒性效應(yīng)差異分析

不同品種小白菜的Cd 毒性效應(yīng)存在較大差異，其中，SZQ、YDE、HYG 為Cd 耐性品種，NY、KR、SG259 為Cd 敏感性品種.耐性品種YDE、HYG 和SZQ 在低濃度Cd (0.1 mg/L)時(shí)出現(xiàn)RRE 峰值，存在一定的Cd 興奮效應(yīng)，其余品種均無(wú)Cd 興奮效應(yīng)，且隨著Cd 濃度增加，全部小白菜均表現(xiàn)出不同程度的毒性效應(yīng).Liu 等[37]發(fā)現(xiàn)，在Cd 濃度為0.658 mg/kg時(shí)對(duì)部分小白菜品種生物量有興奮效應(yīng)，隨著濃度增加，不同小白菜品種的毒性效應(yīng)具有顯著差異.王文光等[38]研究發(fā)現(xiàn)，在低Cd 濃度(≤1 mg/L)下可促進(jìn)番茄種子萌發(fā)，而隨著濃度增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和根伸長(zhǎng)減少，且不同品種番茄種子對(duì)Cd 溶液的敏感性存在一定差異，表達(dá)出不同的耐受能力.可見，由于受體或毒性表征終點(diǎn)不同可導(dǎo)致Cd 興奮效應(yīng)濃度和毒性濃度范圍存在差異.

不同品種小白菜Cd 敏感性的差異較大，該研究發(fā)現(xiàn)小白菜品種間EC20Cd最大值是最小值的12 倍以上，最大、最小 EC50Cd相差超過(guò)5 倍，效應(yīng)比例(抑制水平)越低，品種間的比例效應(yīng)濃度差距越大.孫聰?shù)萚29]選取17 個(gè)水稻品種研究發(fā)現(xiàn)，不同品種Cd 的EC50Cd最大和最小值分別為61.61 和4.3 mg/kg，二者相差約14 倍.張乙涵等[39]探究四環(huán)素對(duì)8 種不同植物的敏感性差異，發(fā)現(xiàn)不同植物之間的EC10Cd相差約16 倍，EC50Cd相差12 倍.因此，選取不同受體或毒性效應(yīng)比例得到的毒性數(shù)據(jù)差異性較大，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)污染物不同毒害程度獲取特定受體的毒性閾值，以保護(hù)多數(shù)的小白菜品種不受Cd 毒害.

Arshad 等[40]發(fā)現(xiàn)，在Cd 脅迫下小麥的SOD、POD活性升高，CAT、AsA 和酚類物質(zhì)活性降低，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)降低.錢雷曉等[41]認(rèn)為，Cd 可導(dǎo)致小白菜對(duì)氮素的吸收代謝紊亂，光合速率降低，且其脅迫響應(yīng)的程度與小白菜的品種有關(guān).Ronzan 等[6]研究表明，Cd 脅迫水稻時(shí)，其根系發(fā)育受到抑制，改變了側(cè)根原基的組織和發(fā)育，對(duì)根系結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了負(fù)面影響，造成生物合成和運(yùn)輸?shù)奈蓙y.

3.2 Se 對(duì)小白菜Cd 毒性效應(yīng)的影響

Se 對(duì)不同品種小白菜的Cd 毒性效應(yīng)影響較大.Se 對(duì)小白菜的Cd 劑量-效應(yīng)影響具有雙重作用，在較低Cd 濃度時(shí)，Se 有效減緩了Cd 對(duì)小白菜的毒性效應(yīng)，主要表現(xiàn)為低Cd 濃度條件下，Se-Cd 處理組Cd 興奮效應(yīng)及峰值RRE 對(duì)應(yīng)的Cd 濃度均顯著大于Cd 處理組；較高Cd 濃度時(shí)，Se 增強(qiáng)了Cd 對(duì)小白菜的毒性效應(yīng)，顯著抑制小白菜的生長(zhǎng)發(fā)育.Se 對(duì)作物Cd 毒性影響的雙重性已有類似報(bào)道，余垚等[42]發(fā)現(xiàn)，添加合適濃度Se 后，部分受Cd 脅迫的青菜地上和地下生物量有上升的趨勢(shì)；Malik 等[43]研究發(fā)現(xiàn)，Se 可以促進(jìn)植物螯合肽(PC)的形成與提高PC 合成酶的活性，因?yàn)镻C 含有大量巰基，巰基可絡(luò)合Cd 離子，將Cd 轉(zhuǎn)化為毒性較小的絡(luò)合形態(tài)，減少對(duì)植物的毒害作用.Ding 等[18-19]發(fā)現(xiàn)高Cd 濃度條件下，添加Se 可顯著降低細(xì)根的比例和破壞細(xì)胞膜，導(dǎo)致根系細(xì)胞對(duì)Cd 滲透增強(qiáng)并加劇Cd 毒性作用.

目前關(guān)于Se-Cd 復(fù)合作用下系統(tǒng)性的Cd 毒性研究較少.該研究在人工氣候培養(yǎng)箱中采用水培方式開展相關(guān)研究，但與土壤環(huán)境中的Cd 及Se-Cd 對(duì)小白菜的生態(tài)效應(yīng)仍存在一定的差異，有必要進(jìn)一步采用土培方式開展研究，以提高農(nóng)田土壤Cd 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制的實(shí)踐意義.

3.3 SSD 曲線的應(yīng)用

SSD 是一種置信度較高的統(tǒng)計(jì)學(xué)外推方法，當(dāng)給出特定效應(yīng)時(shí)，可預(yù)測(cè)其發(fā)生的概率[44].Wheeler等[31]建議樣本量至少需要10～15 種，以使得到的HC5更可靠[44].該試驗(yàn)選取了11 種小白菜進(jìn)行研究，樣本量滿足SSD 法的樣本量要求.

EPA 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)推薦使用Log-normal 分布模型，新西蘭和澳大利亞則采用Burr-Ⅲ分布模型[31]進(jìn)行SSD 曲線擬合并確定HC5，王小慶等[32]利用Gamma、Log-normal、Log-logistic、Burr-Ⅲ和Weibull 5 種分布模型來(lái)擬合不同類型土壤銅SSD 曲線，發(fā)現(xiàn)Burr-Ⅲ分布模型最優(yōu).該研究選取Burr-Ⅲ分布模型，基于SSD 探究了Cd 及Se-Cd 對(duì)小白菜的RRE 毒性效應(yīng)，適宜濃度Se 有效提高了小白菜Cd 毒性閾值HC520和HC550，這與Semenzin 等[26]的研究結(jié)果一致.基于EC20Cd和EC50Cd得到的HC520和HC550有較大差異，且保護(hù)的品種可能發(fā)生變化，張乙涵等[39]也發(fā)現(xiàn)基于EC10和EC50得到的四環(huán)素耐性植物分別為萵苣和玉米，而敏感性品種相同.因此，研究物種敏感性分布和毒性閾值時(shí)必須考慮到效應(yīng)比例及其他污染物共同作用的影響.

4 結(jié)論

a) 小白菜品種YDE (油冬兒)、HYG (黑油冠)、SZQ (蘇州青)為Cd 耐性品種，NY (奶油)、SG259 (蘇冠259)、KR (抗熱)為Cd 敏感性品種.低Cd (鎘)濃度(≤1 mg/L)對(duì)耐性品種具有興奮效應(yīng)，且在0.1 mg/L濃度時(shí)其相對(duì)根伸長(zhǎng)RRE 最大，其余品種RRE 均隨Cd 濃度的增加而降低.

b) 適宜濃度Se (硒)對(duì)小白菜Cd 毒性影響具有雙重效應(yīng)，Se 可緩解低濃度Cd 對(duì)小白菜尤其是敏感性品種的毒性，增強(qiáng)了高濃度Cd 對(duì)多數(shù)小白菜品種的毒性，Se 對(duì)不同品種小白菜產(chǎn)生雙重效應(yīng)的Cd 濃度范圍存在較大差異.

c) 適宜濃度的Se 可影響小白菜的Cd 物種敏感性分布，并顯著提高了保護(hù)95%小白菜品種不受到Cd 脅迫的毒性閾值，Se-Cd 作用下的H C520(12.00 mg/L)和 HC550(16.28 mg/L)分別為Cd 作用下的4.0 和1.4倍，研究成果為小白菜種植及富Se 環(huán)境下的Cd 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制提供參考.