鎘脅迫下福美雙對(duì)小麥幼苗鎘積累及生理特征的影響

高志新，米祿琪，劉燁潼，李泊巖，秦旭，孫約兵

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，天津300191；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱150030；3.天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，天津300381；4.天津市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心，天津300193）

鎘（Cd）是植物非必需的重金屬元素，極易污染土壤和水源，并通過(guò)生物富集作用在植物體內(nèi)積累，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育表現(xiàn)出很高的毒性，形態(tài)上表現(xiàn)為植株矮小和產(chǎn)量下降，生理上則會(huì)引起作物的光合能力下降以及氧化脅迫[1-2]。而含有過(guò)量Cd的作物被食用后容易對(duì)人體造成危害，嚴(yán)重威脅身體健康[3]。

小麥（Triticum aestivumL.）是世界三大糧食作物之一。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2022 年糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)的公告顯示，我國(guó)是世界上最大的小麥生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，年產(chǎn)量達(dá)1.38億t。然而由于麥田Cd污染，我國(guó)小麥中Cd超標(biāo)現(xiàn)象時(shí)有出現(xiàn)。Liu 等[4]在甘肅白銀抽樣調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，部分地區(qū)春小麥籽粒中Cd 的平均含量高達(dá)1.88 mg·kg-1，是我國(guó)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量的17.81倍。在河南新鄉(xiāng)部分麥田監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中，有近100%的冬小麥籽粒Cd 含量超標(biāo)[5]。所以麥田Cd 污染問(wèn)題需要引起重視。

小麥的Cd吸收行為受多種因素影響，如土壤理化性質(zhì)、金屬螯合劑、有機(jī)質(zhì)、耕作方式及小麥品種等，其中土壤pH 是最重要因素[6]。Cd 通過(guò)根系進(jìn)入小麥體內(nèi)后，根系分泌物會(huì)改變根際土壤pH值，影響Cd有效態(tài)含量，改變小麥可吸收Cd的比例，根系分泌物還可與Cd2+形成絡(luò)合物，從而影響小麥對(duì)Cd的吸收。小麥莖稈中的Cd 積累取決于Cd 從根系向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)，籽粒中Cd的積累取決于根向莖的轉(zhuǎn)移和莖中木質(zhì)部到韌皮部的運(yùn)輸[7]。韌皮部中蒸騰作用和木質(zhì)部運(yùn)輸?shù)母淖儠?huì)導(dǎo)致Cd 累積的變化，所以Cd 可以通過(guò)韌皮部和蒸騰作用在小麥植株內(nèi)進(jìn)行再分配[8]。

種植小麥需要噴施多種農(nóng)藥來(lái)保障其順利生長(zhǎng)發(fā)育。福美雙（又名二硫化四甲基秋蘭姆，分子式C6H12N2S4）是麥田常用的廣譜高效保護(hù)性殺菌劑，被廣泛用于防治條銹病、赤霉病和紋枯病等各種小麥病害[9-10]。福美雙主要作用于病菌呼吸系統(tǒng)中的乙酰輔酶A，使其失去活性，并抑制線粒體呼吸作用，最終影響能量代謝。也可以作用于其他輔酶，抑制丙酮酸脫氫酶等多種酶的活性，從而影響病菌的正常生理代謝從而起到防治病害的作用[11]。另外，福美雙在一定溫度下可以釋放出活性硫或含硫自由基，而硫（S）是植物第四大必需營(yíng)養(yǎng)元素，不僅在含硫氨基酸和蛋白質(zhì)的合成、光合作用、呼吸作用、脂類合成、生物固氮和糖代謝等生理生化過(guò)程中發(fā)揮重要作用[12]，還在植物的生長(zhǎng)發(fā)育和逆境生存中發(fā)揮重要作用[13]。

有研究顯示，福美雙可以與重金屬Cd 產(chǎn)生一定的毒性協(xié)同作用，比如二者共存時(shí)可誘導(dǎo)酵母細(xì)胞線粒體發(fā)生突變，而二者單獨(dú)存在時(shí)則無(wú)此現(xiàn)象[14]。另外Adamczyk-Szabela 等[15]的研究顯示，福美雙還可以影響植物對(duì)Cd 的吸收和積累。導(dǎo)致Cd 的轉(zhuǎn)移系數(shù)和富集系數(shù)顯著下降。這既與施用福美雙改變了土壤菌群結(jié)構(gòu)從而導(dǎo)致Cd 有效態(tài)含量變化有關(guān)，也和福美雙可以與土壤中的Cd形成螯合物從而阻礙了植物吸收有關(guān)。另外，他們還發(fā)現(xiàn)施用福美雙促進(jìn)了蒲公英的生長(zhǎng)并阻礙蒲公英對(duì)Cd等重金屬的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)[16]。但施用福美雙對(duì)小麥等糧食作物Cd吸收和Cd耐性的影響還未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

本研究以冬小麥幼苗為供試材料，采用水培方法，探討Cd 脅迫下福美雙對(duì)小麥生理特性以及對(duì)Cd分配和積累的影響及其可能的作用機(jī)制，為研究施用農(nóng)藥這種常規(guī)農(nóng)藝措施對(duì)Cd污染麥田安全生產(chǎn)的影響提供有益探索和理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

小麥品種：百農(nóng)AK58，為市場(chǎng)常見(jiàn)冬小麥品種，購(gòu)自河南省新鄉(xiāng)市某農(nóng)資商店。福美雙制劑：50%可濕性粉劑（有效成分福美雙占比為50%，其余為農(nóng)藥助劑），購(gòu)自山東百農(nóng)思達(dá)生物科技有限公司。Cd 標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 000 mg·L-1，基體為0.1%HNO3）。

1.2 試驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采用雙因素完全組合設(shè)計(jì)。第一個(gè)因素為營(yíng)養(yǎng)液中Cd 濃度，添加量為0、0.1、0.5 mg·L-1和1.0 mg·L-1，分別記作Cd0、Cd0.1、Cd0.5和Cd1；第二個(gè)因素為福美雙施藥量，分別為不施藥（記作F0）、低推薦劑量（800倍稀釋液，記作F1）和高推薦劑量（400倍稀釋液，記作F2）。共12 個(gè)處理：Cd0F0、Cd0.1F0、Cd0.5F0、Cd1F0、Cd0F1、Cd0.1F1、Cd0.5F1、Cd1F1、Cd0F2、Cd0.1F2、Cd0.5F2和Cd1F2，每個(gè)處理3次重復(fù)。

選取飽滿一致的小麥種子用自來(lái)水清洗，用H2O2消毒30 min 后用去離子水沖洗3 遍，均勻置于育種盤上，再加入適量去離子水避光催芽，待發(fā)芽后去掉避光裝置，在育種盤上生長(zhǎng)一周左右移至Hoagland營(yíng)養(yǎng)液中，不間斷曝氣。3 周后轉(zhuǎn)移至日光溫室內(nèi)的2.5 L 水培盆中，每盆4 株苗，在幼苗拔節(jié)初期換無(wú)S營(yíng)養(yǎng)液并進(jìn)行Cd 處理，3 d 和10 d 后對(duì)小麥葉部各噴施一次福美雙，噴施時(shí)水培裝置需遮蓋嚴(yán)密，防止藥液落入營(yíng)養(yǎng)液中對(duì)根系造成污染。末次噴施兩周后采集植株樣品進(jìn)行測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

1.3.1 小麥葉片葉綠素含量和光合作用參數(shù)

葉綠素含量采用乙醇提取法，稱取鮮樣0.10 g，加入乙醇研磨過(guò)濾后，分別在波長(zhǎng)665、649 nm 和470 nm 下比色測(cè)定，計(jì)算葉綠素含量；采用便攜式光合儀（3051D，浙江托普云農(nóng)），在采樣之前控制光照條件下測(cè)定供試小麥葉片的光合速率、蒸騰速率、葉片氣孔導(dǎo)度及胞間CO2濃度，每個(gè)處理設(shè)5次重復(fù)[17]。

1.3.2 抗氧化酶活性以及脂質(zhì)過(guò)氧化參數(shù)

抗氧化酶活性以及脂質(zhì)過(guò)氧化參數(shù)采用紫外可見(jiàn)分光光度法測(cè)定（UV-VIS，TU-1810PC，北京普析）。操作步驟為：樣品經(jīng)液氮研磨后加入4 ℃預(yù)冷的提取液，渦旋混勻，靜置提取20 min 后4 ℃下離心。取一定體積的上清液，加入相應(yīng)酶促反應(yīng)試劑，反應(yīng)一段時(shí)間后在相應(yīng)的波長(zhǎng)下測(cè)定反應(yīng)液的吸光度，最后計(jì)算酶的活性或物質(zhì)含量。測(cè)定波長(zhǎng)：超氧化物歧化酶（SOD）為560 nm，過(guò)氧化物酶（POD）為470 nm，抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）為290 nm，過(guò)氧化氫酶（CAT）為240 nm，過(guò)氧化氫（H2O2）為508 nm，丙二醛（MDA）為600、532 nm和450 nm。

1.3.3 重金屬Cd含量

將小麥植株樣品分為地上部和根部，依次用自來(lái)水和去離子水洗凈，稱量鮮質(zhì)量，液氮冷凍后-80 ℃冰箱保存。稱取1.00 g 鮮樣，加入8 mL 濃H3NO4（優(yōu)級(jí)純），加蓋浸泡12 h 后置于電熱板消解。消解順序?yàn)?0 ℃加熱1.5 h，120 ℃加熱1.5 h，150 ℃加熱3 h，之后打開(kāi)塞子，升溫至175 ℃趕酸至管內(nèi)剩1 mL 左右，冷卻后加水定容至50 mL，加蓋搖勻并用濾紙過(guò)濾，用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，ICAPQc，賽默飛科技）測(cè)定Cd含量。

1.3.4 Cd的亞細(xì)胞含量測(cè)定

稱3.00 g 粉碎鮮樣置于50 mL 離心管，加入30 mL提取液[0.25 mol·L-1蔗糖+50 mmol·L-1Tris-HCl緩沖液（pH 7.5）+1.0 mmol·L-1二硫赤鮮糖醇] ，2 000 r·min-1下渦旋5 min，然后用80 μm 孔徑的尼龍網(wǎng)布?jí)|在漏斗里進(jìn)行過(guò)濾，濾液接到冷凍離心專用管中進(jìn)行下一步操作。殘?jiān)贸兯倭慷啻螞_至玻璃消煮管中，為細(xì)胞壁組分；濾液用高速冷凍離心機(jī)以4 ℃、11 900 r·min-1離心45 min，所得上清液為細(xì)胞可溶組分；所得沉淀用超純水少量多次沖至玻璃消煮管中，為細(xì)胞器組分。所有組分烘干，冷卻后消煮，ICP-MS測(cè)定[18]。

1.3.5 Cd的化學(xué)形態(tài)分析

共六種形態(tài)，依次是：乙醇提取態(tài)（FE）、去離子水提取態(tài)（FW）、氯化鈉提取態(tài)（FNaCl）、醋酸提取態(tài)（FHAc）、鹽酸提取態(tài)（FHCl）和殘?jiān)鼞B(tài)（Fr）。提取液依次為FE，80%乙醇，提取以硝酸鹽/亞硝酸鹽、氯化物、氨基酚類鎘為主的無(wú)機(jī)鎘；FW，蒸餾水（d-H2O），提取有機(jī)酸中的水溶性鎘；FNaCl，1 mol·L-1NaCl，提取果膠和蛋白質(zhì)結(jié)合的Cd；FHAc，2%醋酸，提取未溶解磷酸鎘，包括CdHPO4和Cd3（PO4）2；FHCl，0.6 mol·L-1HCl，提取草酸鎘[19]。

具體步驟：稱2.00 g 粉碎鮮樣置于專用冷凍離心管，加入25 mL 相應(yīng)的提取液，25 ℃下振蕩12 h，并于20 000 r·min-1離心10 min，提取液移至50 mL 玻璃消煮管。再加25 mL提取液，25 ℃下振蕩12 h，并于20 000 r·min-1離心10 min，提取液移至50 mL 玻璃消煮管（提取液共50 mL）。將提取液80 ℃下蒸干，145 ℃消煮。定容后用ICP-MS測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2019 和SPSS 20.0 軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，處理間比較采用單因素方差分析，Origin 2021 作圖。利用營(yíng)養(yǎng)液中Cd 濃度與小麥植株各部位Cd 濃度之比計(jì)算生物富集因子（BCF）和轉(zhuǎn)運(yùn)因子（TF）。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cd脅迫下福美雙對(duì)小麥幼苗Cd累積的影響

2.1.1 福美雙對(duì)小麥幼苗體內(nèi)Cd含量的影響

隨著Cd 濃度的增加，小麥根系和地上部Cd 含量均呈增加趨勢(shì)（圖1）。噴施福美雙后，各處理間小麥幼苗根部Cd 含量以及Cd 從營(yíng)養(yǎng)液到根部的富集系數(shù)均無(wú)顯著變化規(guī)律；但小麥地上部Cd 含量普遍增加，與不施藥F0 相比，施藥后在Cd0.1、Cd0.5 和Cd1處理中Cd 含量最大增幅分別為8.5%、61.1% 和73.8%，從營(yíng)養(yǎng)液到地上部的富集系數(shù)以及從根到地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)也都有不同程度的提高（表1），說(shuō)明噴施福美雙促進(jìn)了小麥地上部對(duì)Cd的積累。另外還可以看出，營(yíng)養(yǎng)液中Cd含量越高，噴施福美雙后小麥地上部Cd含量增幅就越大。

表1 福美雙處理對(duì)小麥中Cd轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響Table 1 Effects of thiram on the transfer coefficient of Cd in wheat

圖1 福美雙處理對(duì)Cd脅迫下小麥地上部和根部Cd含量的影響Figure 1 Effects of thiram on Cd content in shoot and root of wheat under Cd stress

研究結(jié)果顯示噴施福美雙后，小麥幼苗地上部S含量顯著提高（圖2），表明福美雙為小麥補(bǔ)充了S 元素，小麥幼苗地上部S含量與福美雙的施藥劑量和Cd含量均呈正相關(guān)關(guān)系。Cd0、Cd0.1、Cd0.5 和Cd1 處理中S 含量最大增幅分別為151.2%、20.3%、23.4%和43.2%

圖2 福美雙處理對(duì)Cd脅迫下小麥地上部S含量的影響Figure 2 Effects of thiram on S content in wheat shoot under Cd stress

2.1.2 福美雙對(duì)Cd在小麥體內(nèi)亞細(xì)胞分布的影響

與不施藥相比，噴施福美雙后，Cd0.1、Cd0.5 和Cd1 處理的小麥植株細(xì)胞器官中的Cd 含量均有所增加，細(xì)胞壁中分別提高了2.4%、83.2%和160.5%，細(xì)胞器中分別提高了72.2%、100.0%和160.2%?？梢?jiàn)噴施福美雙后，細(xì)胞各部分Cd 含量的增幅隨著福美雙噴施量增加而增加（圖3）。其中Cd1 處理最為顯著，與不施藥相比細(xì)胞壁、細(xì)胞器和可溶性組分Cd含量由0.82、0.09 mg·kg-1和2.08 mg·kg-1分別提高至2.13、0.25 mg·kg-1和2.57 mg·kg-1。

圖3 福美雙處理對(duì)小麥亞細(xì)胞Cd含量的影響Figure 3 Effects of thiram on subcellular distribution of Cd in wheat

由圖4 可知，亞細(xì)胞組分Cd 含量數(shù)據(jù)表明各處理間Cd含量分布具有以下趨勢(shì)：可溶性組分＞細(xì)胞壁組分＞細(xì)胞器組分。施用福美雙后，與對(duì)照相比，Cd0.1、Cd0.5 和Cd1 處理下細(xì)胞壁Cd 含量占比分別由24.2%、23.2% 和27.5% 增 加 至26.9%、30.7% 和43.1%，增幅與福美雙的施用劑量呈正相關(guān)；可溶性組分Cd 含量占比分別由72.1%、74.5%和69.7%降至66.7%、65.1%和51.9%，降幅與福美雙的施用劑量呈正相關(guān)。

圖4 福美雙處理對(duì)小麥亞細(xì)胞Cd分布的影響Figure 4 Effects of thiram on the percentages of subcellular distribution of Cd in wheat

2.1.3 福美雙對(duì)小麥中Cd化學(xué)形態(tài)的影響

由圖5 可知，在小麥幼苗體內(nèi)，F(xiàn)NaCl、FE、FW和FHAc在Cd 的六種化學(xué)形態(tài)中所占比例最高，四種形態(tài)共占據(jù)99%左右，為主要形態(tài)。其中FNaCl占比最高，超過(guò)50%。隨著營(yíng)養(yǎng)液中Cd添加量的增加，F(xiàn)NaCl所占比例隨之升高，從60.1%增加到68.6%。施用了福美雙之后，F(xiàn)NaCl所占比例下降，最高降幅達(dá)15.8 個(gè)百分點(diǎn)；FE占比上升，最高增加了8.5 個(gè)百分點(diǎn)；而FW在中、高Cd（Cd0.5 和Cd1）處理下占比升高，最高增幅為10 個(gè)百分點(diǎn)；而FHAc占比整體上不受Cd水平和福美雙施用劑量影響?？梢钥闯觯嗤珻d水平的處理中，施用福美雙后Cd的化學(xué)形態(tài)整體上由FNaCl向FE和FW轉(zhuǎn)移。

圖5 福美雙處理對(duì)小麥葉片中Cd化學(xué)形態(tài)的影響Figure 5 Effects of thiram on the different chemical forms of Cd in wheat leaves

2.2 Cd脅迫下福美雙對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)的影響

試驗(yàn)結(jié)果顯示，Cd 和福美雙單一及復(fù)合處理對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)無(wú)顯著影響，隨著Cd 濃度以及福美雙劑量的增加，幼苗地上部鮮質(zhì)量和根系長(zhǎng)度均沒(méi)有顯著性變化（圖6、圖7）。另外，同一Cd 濃度下不同福美雙施藥濃度對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響也不顯著。Cd 和福美雙對(duì)小麥鮮質(zhì)量和根系長(zhǎng)度沒(méi)有顯著影響，可能是由于整個(gè)實(shí)驗(yàn)處理時(shí)間較短所致。

圖6 福美雙處理對(duì)Cd脅迫下小麥地上部鮮質(zhì)量的影響Figure 6 Effects of thiram on fresh weight of wheat shoot under Cd stress

圖7 福美雙處理對(duì)Cd脅迫下小麥根系長(zhǎng)度的影響Figure 7 Effects of thiram on length of wheat root under Cd stress

2.3 Cd脅迫下福美雙對(duì)小麥幼苗光合作用的影響

Cd 和福美雙對(duì)小麥葉片葉綠素的影響如圖8 所示，可以看出Cd 脅迫降低了葉片葉綠素a、葉綠素b的含量以及光合速率。在噴施了福美雙之后，葉綠素含量普遍上升。其中Cd0、Cd0.1、Cd0.5和Cd1處理中葉綠素a的增幅分別為20.2%、19.5%、36.0%和9.0%，葉 綠 素b 的 增 幅 分 別 為28.2%、49.2%、89.5% 和31.6%；光合速率整體上得到提高，最高增幅分別為37.2%、51.5%、62.7%和3.4%。

圖8 福美雙處理對(duì)Cd脅迫下小麥幼苗光合作用的影響Figure 8 Effects of thiram on photosynthesis of wheat seedlings under Cd stress

2.4 Cd脅迫下福美雙對(duì)小麥幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響

從圖9a 可以看出，小麥幼苗MDA 含量隨著營(yíng)養(yǎng)液中Cd 含量的增加而提高，但增幅并不顯著。噴施福美雙后，各處理間小麥MDA 含量進(jìn)一步提高，增幅最高為27.1%。圖9b 顯示，未噴施福美雙，Cd 降低了小麥幼苗H2O2含量，最高降幅為36.7%（Cd0.1）。噴施福美雙后，各處理間小麥H2O2含量顯著提高，Cd0、Cd0.1、Cd0.5 和Cd1 處理中H2O2的最高增幅分別為17.5%、81.4%、123.6%和100.6%。另外，在低Cd濃度下（Cd0.1 和Cd0.5），添加福美雙使小麥POD含量下降，最高降幅為23.9%；高Cd 濃度下（Cd1），添加福美雙使小麥POD含量上升，最高增幅為42.4%（圖9c）。從圖9d 可以看出，營(yíng)養(yǎng)液中的Cd 促進(jìn)了小麥幼苗CAT 含量的增加，最高增幅為554.7%（Cd0.5）。噴施福美雙后，各處理間小麥CAT 含量進(jìn)一步提高，Cd0、Cd0.1 和Cd1 處理中CAT 的最高增幅分別為464.3%、23.8%和105.5%。Cd0.5 處理中CAT 含量下降，最高降幅為11.3%，降幅不顯著。圖9e 顯示，添加福美雙使各處理中小麥幼苗中的SOD含量下降，Cd0、Cd0.1、Cd0.5 和Cd1 處理中SOD的最高降幅分別為13.3%、20.1%、17.5%和13.5%。

圖9 福美雙處理對(duì)Cd脅迫下小麥幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響Figure 9 Effects of thiram on antioxidant system of wheat seedlings under Cd stress

3 討論

3.1 福美雙對(duì)小麥幼苗體內(nèi)Cd吸收和累積的影響

本研究中施用福美雙后小麥幼苗地上部Cd含量增加，這可能與福美雙提供了S元素有關(guān)（圖2），因?yàn)镾 可以促進(jìn)小麥對(duì)Cd 的吸收和積累[20]。有很多研究得出過(guò)相同的結(jié)論，如在小麥盆栽試驗(yàn)中，施用Na2SO4（30～120 mg·kg-1）可導(dǎo)致土壤pH降低、Cd有效態(tài)含量增加，促進(jìn)小麥根系吸收Cd[20-21]。李會(huì)合等[22-23]研究也表明施S 促進(jìn)了東南景天對(duì)Cd 的吸收和積累，出現(xiàn)了“增S 誘導(dǎo)Cd 需求”現(xiàn)象。這是由于施S 可以促進(jìn)作物體合成更多谷胱甘肽和螯合多肽等非蛋白巰基，而這些非蛋白巰基可與Cd 形成絡(luò)合物，從而促進(jìn)了Cd在植物體內(nèi)的積累[24]。

細(xì)胞壁是Cd 進(jìn)入植物細(xì)胞的第一道屏障，富含親Cd 物質(zhì)和陽(yáng)離子交換位點(diǎn)，使Cd 得到有效固定，很難轉(zhuǎn)移到其他部位[25-26]。在本實(shí)驗(yàn)中，Cd在可溶性組分含量最高，其次是細(xì)胞壁，表明Cd在小麥幼苗細(xì)胞中的移動(dòng)性較強(qiáng)?？扇苄越M分中的液泡是代謝物和副產(chǎn)物累積的場(chǎng)所，重金屬可與液泡中的各種蛋白質(zhì)、有機(jī)酸和有機(jī)堿結(jié)合，使其被區(qū)隔在液泡中，這種區(qū)隔能夠防止細(xì)胞質(zhì)中過(guò)多的Cd對(duì)植物細(xì)胞器官造成損害[27]。在本研究中，施用福美雙使Cd 在細(xì)胞壁中的占比升高，在可溶性組分中的占比下降，表明福美雙可使Cd 更多地固定在細(xì)胞壁上，阻止其向細(xì)胞中的其他位置轉(zhuǎn)移，但這種影響沒(méi)有改變Cd 在可溶性組分中占據(jù)優(yōu)勢(shì)比例的狀態(tài)。

Cd 各化學(xué)形態(tài)的毒性和移動(dòng)能力隨著提取劑的極性增加而降低，整體上呈現(xiàn)FE＞FW＞FNaCl＞FHAc＞FHCl的順序[28]，其中FE和FW的移動(dòng)能力和毒性最強(qiáng)，也導(dǎo)致FE和FW含量同植物地上部Cd含量呈正相關(guān)[29]。本研究結(jié)果顯示施用福美雙后FE和FW占比增加、FNaCl占比下降，說(shuō)明福美雙可以增強(qiáng)Cd的移動(dòng)性和毒性，這與文中福美雙對(duì)小麥抗氧化系統(tǒng)影響的結(jié)論相同。另外，F(xiàn)NaCl形態(tài)占比最多，這與大部分Cd 都位于可溶性組分中有關(guān)，而分布于細(xì)胞壁中的則較少，導(dǎo)致Cd無(wú)法得到有效固定，保持了較強(qiáng)的移動(dòng)能力[28]。

3.2 福美雙對(duì)Cd脅迫下小麥幼苗光合作用的影響

許多研究都表明Cd可以抑制植物光合作用。劉大林等[30]研究顯示，Cd 脅迫下狼尾草葉片的光合作用受到顯著影響，葉綠素a、葉綠素b、凈光合速率、蒸騰速率、細(xì)胞間CO2濃度等參數(shù)均顯著下降。Xin等[31]在對(duì)水稻的研究中也得到了類似的結(jié)果，他認(rèn)為這些現(xiàn)象有以下原因：首先是Cd2+進(jìn)入植物后與酶相互作用，抑制葉綠體合成；其次是細(xì)胞內(nèi)活性氧的增加導(dǎo)致更多的H2O2和O2擴(kuò)散到葉綠體中，參與了葉綠素的降解；另外Cd2+脅迫直接導(dǎo)致葉肉細(xì)胞排列紊亂，破壞細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)，從而降低了葉綠素含量。在我們的研究中，Cd 使小麥葉片葉綠素含量顯著下降。而施用福美雙后，葉綠素a 和葉綠素b 含量均有所升高，并恢復(fù)至無(wú)Cd 添加的水平。說(shuō)明福美雙可以有效緩解小麥葉片在Cd 脅迫下的非氣孔限制，提高葉綠素含量和呼吸能力，恢復(fù)并保持葉片的光合作用。

3.3 福美雙對(duì)Cd脅迫下小麥幼苗抗氧化系統(tǒng)的影響

植物在正常代謝過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧總是與其清除能力保持平衡，然而在應(yīng)激下，這種平衡會(huì)被破壞，導(dǎo)致細(xì)胞損傷[32]。Cd 脅迫可以刺激植物激活抗氧化酶和滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以減少不利環(huán)境造成的損害[33]。有研究表明Cd 可以在植物體內(nèi)產(chǎn)生O-2·，過(guò)量的活性氧會(huì)引起膜脂過(guò)氧化。而高濃度Cd會(huì)導(dǎo)致小麥H2O2和·相互作用產(chǎn)生羥基自由基，將脂肪酸轉(zhuǎn)化為有毒的過(guò)氧化物，破壞生物膜，導(dǎo)致MDA 積累[34-35]。在本實(shí)驗(yàn)中，Cd 脅迫下施用福美雙后，小麥幼苗MDA 和H2O2含量整體上均有所升高，說(shuō)明福美雙增加了小麥的氧化脅迫。過(guò)量的自由基繼續(xù)累積，引起膜蛋白和脂類的變化，改變細(xì)胞膜的通透性，增加細(xì)胞內(nèi)膜的脂質(zhì)過(guò)氧化物，對(duì)植物造成不可逆的損害[36]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加福美雙后SOD和POD的活性下降，說(shuō)明小麥的自我保護(hù)能力還有待提高。而Cd脅迫下添加了福美雙后植物體內(nèi)活性氧呈進(jìn)一步上升趨勢(shì)，說(shuō)明福美雙加劇了Cd毒性[37]。

4 結(jié)論

（1）施用福美雙對(duì)Cd脅迫下的小麥幼苗的鮮質(zhì)量無(wú)顯著影響，提高了光合速率，葉綠素、丙二醛、H2O2和過(guò)氧化氫酶含量，降低了超氧化物歧化酶含量。

（2）施用福美雙提高了小麥中S 的含量，也促進(jìn)了小麥對(duì)Cd的積累。施用福美雙增加了小麥亞細(xì)胞各器官中Cd 的含量；提高了Cd 在細(xì)胞壁中的占比，降低了Cd 在細(xì)胞液中的占比；使小麥植株體內(nèi)Cd 的化學(xué)形態(tài)由氯化鈉提取態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖继崛B(tài)和去離子水提取態(tài)。

（3）福美雙促進(jìn)了小麥幼苗對(duì)Cd的積累，降低了植株抗氧化能力并加劇了Cd 脅迫，施藥劑量和效應(yīng)呈正相關(guān)。所以鎘脅迫下施用福美雙對(duì)小麥的安全優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)和食品安全造成了進(jìn)一步威脅，建議在Cd污染麥田選擇其他殺菌劑防治病害，如無(wú)其他選擇，則盡量以低劑量施用福美雙。