外源鋅、鐵對(duì)番茄鎘積累的影響研究.pdf

1、鎘(Cadmium，Cd)是一種毒性很強(qiáng)的重金屬元素。由于工業(yè)‘三廢’排放、大氣沉降、污水灌溉、污泥農(nóng)用以及肥料施用等生產(chǎn)活動(dòng)的影響，我國(guó)農(nóng)田Cd污染問(wèn)題已經(jīng)比較嚴(yán)重。菜地土壤Cd污染情況也比較普遍。Cd污染不僅影響作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)，而且Cd可通過(guò)土壤-植物系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到作物可食部分，并通過(guò)食物鏈危害人類健康。目前土壤Cd污染的治理措施主要有工程法、化學(xué)法、植物修復(fù)和農(nóng)藝調(diào)控措施等。工程法成本較高，易引起二次污染;化學(xué)法的修復(fù)效果不是很

2、穩(wěn)定;而植物修復(fù)的修復(fù)周期則較長(zhǎng)。土壤Cd污染的農(nóng)藝調(diào)控措施日益受到研究者們的重視。在輕度Cd污染土壤上，可以考慮采用農(nóng)藝調(diào)控措施，降低Cd對(duì)作物的毒害并抑制Cd向作物可食部分的轉(zhuǎn)移。葉面施肥控制技術(shù)是農(nóng)藝調(diào)控措施的一種，其原理是利用外源物質(zhì)與Cd2+的拮抗作用來(lái)緩解Cd對(duì)植株的毒害，并抑制Cd的吸收和向作物可食部分的轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到降低Cd含量的目的。鋅(Zinc，Zn)和鐵(Iron，F(xiàn)e)都是植物生長(zhǎng)所必需的微量元素，具有多種重要的

3、生理功能。Zn、Fe和Cd都是二價(jià)陽(yáng)離子，具有很多類似的生物地球化學(xué)性質(zhì)。植物中Zn/Cd和Fe/Cd的交互作用一直是研究的熱點(diǎn)。一些研究顯示，Zn、Fe能減少作物對(duì)Cd的吸收。但不同的研究者得到的結(jié)論不一致。蔬菜Cd積累不僅在種間存在差異，而且在品種間也有所差異。為了進(jìn)一步探討Zn、Fe與Cd的相互關(guān)系以及葉面噴施Zn、Fe對(duì)不同番茄品種Cd吸收和Cd向可食部位（果實(shí)）轉(zhuǎn)移的影響，本文以重慶地區(qū)2個(gè)主栽番茄(Solanum lycop

4、ersicum Mill.)品種（‘4641’和‘渝粉109’）為材料，通過(guò)盆栽模擬試驗(yàn)，研究了土壤重金屬Cd(10 mg·kg-1)污染條件下，葉面噴施不同濃度Zn（0、50、100、200和400μmol·L-1）和Fe（0、50、100、200和400μmol·L-1）對(duì)不同品種番茄生物量、光合特性、抗氧化酶活性、果實(shí)Cd形態(tài)、植株Cd含量和Cd積累、果實(shí)品質(zhì)以及養(yǎng)分吸收和分配的影響。此外，本文還利用半定量RT-PCR分析技術(shù)，分

5、離出與番茄鎘積累和耐性相關(guān)的基因，初步探討了番茄Cd積累基因型差異的分子機(jī)理。以期為菜園土壤Cd污染的防治提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.Cd污染條件下，葉面噴施適量Zn(≤200μmol·L-1)提高了2種番茄各部位干質(zhì)量和植株總干質(zhì)量;隨噴施Zn濃度增加，植株各部位和總干質(zhì)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。噴施低濃度Zn(100μmol·L-1)提高了2種番茄葉片凈光合速率(Pn)和氣孔導(dǎo)度(Gs)和‘渝粉109’蒸騰速率(

6、Tr)，而高濃度Zn(400μmol·L-1)則顯著降低了番茄葉片Pn、Gs和Tr，抑制番茄光合作用。隨Zn濃度增加，2個(gè)番茄品種根CAT活性以及‘渝粉109’根POD活性先增加，然后呈下降趨勢(shì);根SOD活性則表現(xiàn)出先降后升再降趨勢(shì)。番茄果實(shí)中的Cd主要以殘?jiān)鼞B(tài)Cd(FR)、氯化鈉提取態(tài)Cd(FNaCl)和鹽酸提取態(tài)Cd(FHCl)的形式存在。噴施適量的Zn(≤200μmol·L-1)降低了2個(gè)番茄品種果實(shí)中各形態(tài)Cd含量，但噴施高濃度

7、Zn(400μmol·L-1)時(shí)，果實(shí)部分形態(tài)Cd含量開(kāi)始增加。番茄中的Cd主要積累在葉和莖。葉面噴施Zn后，番茄植株各部位Cd含量以及植株Cd總積累量均有所下降;果實(shí)Cd含量和Cd積累量均以‘4641’＞‘渝粉109’。葉面噴施Zn降低了2種番茄果實(shí)游離氨基酸含量和‘渝粉109’果實(shí)硝酸鹽含量，提高了2種番茄果實(shí)還原糖含量和‘渝粉109’維生素C(Vc)含量;番茄果實(shí)硝酸鹽含量隨Zn濃度增加呈先降后增趨勢(shì)，且僅有‘4641’對(duì)照處理超

8、標(biāo)。葉面噴施Zn提高了番茄各部位Zn含量;噴施低濃度Zn增加了2種番茄根、莖部的N、P含量，降低了2種番茄葉、果實(shí)的N、P含量以及番茄各部位K含量。而植株各部位Cu、Fe、Mn、Ca、Mg的含量受到不同程度的影響。相關(guān)分析表明，Cd與Zn在葉片中存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，在果實(shí)、根和莖中無(wú)顯著相關(guān)性;而Zn在果實(shí)中則與Cu、Fe呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，在莖、葉中與Cu呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　2.Cd污染條件下，葉面噴施適量Fe（≤200μ

9、mol·L-1）提高了番茄果實(shí)、莖、葉干質(zhì)量和總干質(zhì)量。隨噴施Fe濃度增加，2種番茄葉片Pn、Gs和Tr呈先增加后降低的趨勢(shì)，而番茄葉片胞間CO2(Ci)則先降低然后增加?！?641’的光合作用和蒸騰作用強(qiáng)度均高于‘渝粉109’。隨噴施Fe濃度增加，2種番茄根POD活性及‘4641’ CAT活性呈先增加后降低的趨勢(shì);而番茄根SOD活性及‘渝粉109’ CAT活性則呈先降低，然后呈上升趨勢(shì)。番茄果實(shí)中Cd主要以鹽酸提取態(tài)Cd和殘?jiān)鼞B(tài)Cd的

10、形式存在。葉面噴施Fe降低了番茄果實(shí)各形態(tài)Cd含量。番茄中的Cd主要積累在葉和莖，而果實(shí)和根的積累量較少。葉面噴施Fe降低了番茄各部位Cd含量;但噴施高濃度Fe相比低Fe時(shí)，番茄各部位Cd含量有所增加。品種間比較，噴施Fe對(duì)降低‘渝粉109’植株Cd富集的效果更為顯著。隨噴施Fe濃度增加，番茄各部位干質(zhì)量及植株總干質(zhì)量均呈先增加后降低的趨勢(shì)。噴施Fe顯著提高了番茄果實(shí)還原糖和硝酸鹽含量，降低了‘渝粉109’果實(shí)氨基酸含量;噴施高濃度Fe

11、(400μmol·L-1)提高番茄果實(shí)Vc含量。葉面噴施Fe提高了番茄地上部尤其是葉片的Fe含量。噴施Fe對(duì)提高‘4641’果實(shí)Fe含量更有效。鐵鎘交互對(duì)番茄植株N、P、K元素吸收和分配的影響有所不同;而噴施適量Fe提高了番茄葉片Cu、Zn、Mn、Ca、Mg含量，對(duì)番茄其他部位Cu、Zn、Mn、Ca、Mg含量的影響則各不相同。Cd和Fe在番茄各部位中均沒(méi)有顯著相關(guān)關(guān)系;Fe在葉和果實(shí)中和Cu、Zn均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　3.在本