外源鋅、鐵對番茄鎘積累的影響研究.pdf

1、鎘(Cadmium，Cd)是一種毒性很強的重金屬元素。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)活動的影響，我國農(nóng)田Cd污染問題已經(jīng)比較嚴重。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、產(chǎn)量和品質(zhì)，而且Cd可通過土壤-植物系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到作物可食部分，并通過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。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+的拮抗作用來緩解Cd對植株的毒害，并抑制Cd的吸收和向作物可食部分的轉(zhuǎn)移，從而達到降低Cd含量的目的。鋅(Zinc，Zn)和鐵(Iron，F(xiàn)e)都是植物生長所必需的微量元素，具有多種重要的

3、生理功能。Zn、Fe和Cd都是二價陽離子，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。一些研究顯示，Zn、Fe能減少作物對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。為了進一步探討Zn、Fe與Cd的相互關(guān)系以及葉面噴施Zn、Fe對不同番茄品種Cd吸收和Cd向可食部位（果實）轉(zhuǎn)移的影響，本文以重慶地區(qū)2個主栽番茄(Solanum lycop

4、ersicum Mill.)品種（‘4641’和‘渝粉109’）為材料，通過盆栽模擬試驗，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）對不同品種番茄生物量、光合特性、抗氧化酶活性、果實Cd形態(tài)、植株Cd含量和Cd積累、果實品質(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。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;根SOD活性則表現(xiàn)出先降后升再降趨勢。番茄果實中的Cd主要以殘渣態(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個番茄品種果實中各形態(tài)Cd含量，但噴施高濃度

7、Zn(400μmol·L-1)時，果實部分形態(tài)Cd含量開始增加。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種番茄果實游離氨基酸含量和‘渝粉109’果實硝酸鹽含量，提高了2種番茄果實還原糖含量和‘渝粉109’維生素C(Vc)含量;番茄果實硝酸鹽含量隨Zn濃度增加呈先降后增趨勢，且僅有‘4641’對照處理超

8、標。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相關(guān)關(guān)系，在果實、根和莖中無顯著相關(guān)性;而Zn在果實中則與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、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，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;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。番茄果實中Cd主要以鹽酸提取態(tài)Cd和殘渣態(tài)Cd的

10、形式存在。葉面噴施Fe降低了番茄果實各形態(tài)Cd含量。番茄中的Cd主要積累在葉和莖，而果實和根的積累量較少。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，番茄各部位Cd含量有所增加。品種間比較，噴施Fe對降低‘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。噴施Fe顯著提高了番茄果實還原糖和硝酸鹽含量，降低了‘渝粉109’果實氨基酸含量;噴施高濃度Fe

11、(400μmol·L-1)提高番茄果實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對提高‘4641’果實Fe含量更有效。鐵鎘交互對番茄植株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有顯著相關(guān)關(guān)系;Fe在葉和果實中和Cu、Zn均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　3.在本