镉对不同品种烟草生长及牛理生化指标的影响

岳吴+杨友才

摘要：分别以2mg/kg镉（Cd）胁迫培养8个品种的烟草，通过形态指标和生理生化指标的测定，探讨其Cd耐性形成的生理生化应答机制。结果表明：Cd胁迫下，供试材料生长和生理生化代谢均受不同程度抑制，且不同品种烟草对Cd耐性不同。

关键词：镉；烟草；生长；生理生化指标

中图分类号：S572.01文献标识号：A文章编号：1001-4942（2015）04-0076-04

镉是一种存在于空气、水和土壤中影响植物生长和发育且具有毒性和迁移性的重金属元素，被人体吸收后会危害身体健康。随着工农业的发展，镉通过不同途径影响人类的生活，因此人们越来越关注镉污染及其对植物的影响。烟草的生物量较高，对镉有较强的吸收和转移能力；但不同品种的烟草对镉的吸附能力有差异[1]。研究不同烟草品种积累和耐镉性的差异对培育高富集、忍耐镉的品种以修复被镉污染土壤具有一定的实践价值[2]。本试验以8个不同品种烟草为材料，通过盆栽试验探讨不同品种烟草对镉的耐性差异，阐明其生理生化指标的变化与受镉影响的相关性，以期为筛选耐镉性强的烟草品种提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验所用土壤采自湖南农业大学烟草基地。土样风干后过筛，充分混匀后测定土壤基本理化性质（表1）。供试烟草品种为：1.K326；2.净叶黄；3.云烟87；4.湘烟3号；5.长脖黄；6.NC82；7.Bananaleaf；8.青梗（晒）。育苗在湖南农业大学人工气候室中进行，待烟苗长出5片真叶后移入温室进行盆栽试验。

收稿日期：2014-09-25

基金项目：湖南省研究生科创项目（cx2013B296）

1.2试验方法

采用盆栽法分别将8个品种的烟草苗栽植于土壤镉浓度为2mg/kg的盆中，每个品种栽种14盆，对照14盆，在打顶期记录农艺性状及测定生理生化指标。

1.3测定指标及方法

植株生长情况：株高、节距、最大叶长宽用卷尺测量，茎围用游标卡尺测量；叶绿素含量测定：用SPAD-502叶绿素仪测定；丙二醛（MDA）含量测定：采用硫代巴比妥酸法[3]；超氧化物歧化酶（SOD）活性：采用NBT法[4]；过氧化物酶（POD）活性测定：采用愈创木酚法；过氧化氢酶（CAT）活性测定：采用紫外分光光度法[5]。

1.4数据处理

试验数据采用MicrosoftExcel进行统计分析及作图。

2结果与分析

2.1镉对烟草生长的影响

烟草的耐镉性差异可以由其在镉胁迫下生长发育受到抑制的程度来体现[6]。由表2可知，不同品种烟草在Cd胁迫下，其株高、茎围、量大叶长×宽、节距等都受到不同程度的影响。经2mg/kgCd处理后，除品种3、4、7株高高于对照外，其他品种株高均低于对照；除品种3的茎围和最大叶长×宽比对照增大外，其他品种都有不同程度的减小：品种3、5、7、8的节距均高于对照，而其他品种的节距均低于对照。综上可以看出，对于烟草品种3，2mg/kgCd对其植株生长有利，但对其他品种的生长均有不同的抑制作用。

2.2镉对烟草SOD活性的影响

从图1中可知，与对照相比，经2mg/kgCd处理后，烟草品种3、4、6的SOD活性明显增加，而品种1、2、5、7、8的SOD活性下降，且变化不大。在Cd胁迫下，活性氧或其他过氧化物自由基对细胞膜系统欲造成伤害或已造成一定伤害[7]，品种3、4、6通过提高自身SOD活性来抵抗或防御此种伤害，体现一定耐镉性；由于Cd胁迫造成了品种1、2、5、7、8细胞膜的损害，通过提升SOD的活性，已经不再能够抵抗细胞膜受到的伤害，所以SOD活性降低，可见这些品种中的SOD活性对抵抗细胞膜损伤的作用不大。李元等研究发现，在一定浓度范围内经Cd处理后耐镉性较强的植物SOD活性能够维持或提高，但是超过一定浓度范畴，植物的SOD活性则下降，但下降的幅度相比于耐镉性弱的植物要小[7，8]。

2.3镉对烟草POD活性的影响

POD是植物体内一种重要的抗氧化酶，它可以清除H2O2，许多研究表明，在重金属胁迫下，植物叶片的POD活性表现为增强[9～12]。由图2可知，经2mg/kgCd处理后烟草品种1、2、8的叶片POD活性与对照相比降低，说明在这些品种中POD对抵抗细胞膜损伤的作用不大。但品种3、4、5、6、7的POD活性升高，说明这些烟草品种可通过提升体内防御系统中POD活性来抵抗细胞膜系统的损伤，POD能够在抗氧化系统中起重要作用。

2.4镉对烟草CAT活性的影响

CAT可以分解最活泼、破坏性极强的活性氧-羟基自由基。从图3可知，与对照比，经过2mg/kgCd处理后，烟草品种3、7、8的CAT活性增强，说明2mg/kgCd能够启动这3个品种的CAT活性，在抗氧化系统中起主要作用；而其他品种的CAT活性呈现下降趋势，且品种6下降明显，说明2mg/kgCd未能启动其CAT活性，并且CAT在这些烟草品种抗氧化系统中起到的作用不大。

2.5镉对烟草MDA含量的影响

膜脂过氧化可由植物体内过剩的活性氧自由基所引发，主要产物之一就是MDA，MDA的积累体现了活性氧的毒害损伤作用，可作为膜脂过氧化的指标之一[13，14]。由图4可知，烟草品种1、2、6、7经过2mg/kgCd处理后，与对照相比MDA含量增加，说明出现了膜脂过氧化损伤，而品种3、4、5、8经2mg/kgCd处理后，因为启动或增强了抗氧化系统中的防御作用，缓解了活性氧造成的损伤，所以MDA含量减少，品种4减少最多。

2.6镉对烟草叶绿素含量的影响

由图5可知，不同烟草品种经2mg/kgCd处理后叶绿素含量变化不同，除品种2的SPAD值与对照相比略微上升，其他品种均呈下降趋势。而叶片SPAD值与其叶绿素的相对含量呈正相关性，能够反映叶绿素相对含量的水平，所以能够通过SPAD值来判定叶绿素相对含量的高低[15]。叶绿素的含量与光合作用有直接关系，不同烟草品种经镉处理后，叶绿素含量下降且低于对照，造成的原因是Cd对叶绿素酸酯还原酶、氨基-γ-戊酮酸的合成有抑制作用[16]，还与叶绿体的功能、结构被Cd破坏以及Fe、Zn的吸收被干扰有关[17]。

3结论

不同品种烟草对Cd胁迫的反应不同。总体上品种3对镉的耐性较强，2mg/kgCd对其植株生长有利，但对其他烟草品种的生长有不同的抑制作用。

在2mg/kgCd胁迫下，SOD活性在烟草品种3、4、6的抗氧化系统中有重要作用；CAT在品种3、7、8的抗氧化系统中有重要作用；POD在品种3、4、5、6、7的抗氧化系统有重要作用；而其他品种的SOD、CAT、POD表现均不明显。

烟草品种3、4、5、8在2mg/kgCd胁迫下，抗氧化系统启动，活性氧的毒害作用得到缓解，因而MDA含量减少。

不同烟草品种经2mg/kgCd处理后叶绿素含量变化不同，品种2的叶绿素含量升高，其他品种均下降。

通过研究金属镉对不同烟草品种生长及生理生化指标的影响，我们可以选出耐镉性较好的品种进一步研究其耐镉性机理。endprint