鈣鋅抑制劑對烤煙鎘運輸?shù)挠绊?/h1>
2016-08-10 04:07:21陸引罡宋曉慧
浙江農(nóng)業(yè)科學 2016年1期
廖 勇，冉 舞，陸引罡，冷 璐，宋曉慧
（貴州省煙草公司，貴州 貴陽 550025）
鈣鋅抑制劑對烤煙鎘運輸?shù)挠绊?/p>
廖 勇，冉 舞，陸引罡，冷 璐，宋曉慧
（貴州省煙草公司，貴州 貴陽 550025）
收集煙草木質(zhì)部傷流液，分析添加鈣鋅抑制劑后鎘的賦存形態(tài)及運輸機制。結果表明：Ca/Zn復合處理對煙草各部位Cd的吸收具有一定的抑制作用。煙株木質(zhì)部液中不同提取態(tài)的鎘含量表現(xiàn)為水溶態(tài)＞NaC 1態(tài)＞鹽酸態(tài)＞乙醇態(tài)，加入鈣/鋅后，木質(zhì)部液中水溶態(tài)Cd的含量增加。在1mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鈣的處理韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低；在5mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鋅的時候韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低。
鈣；鋅；抑制劑；鎘；運輸
文獻著錄格式：廖勇，冉舞，陸引罡，等.鈣鋅抑制劑對烤煙鎘運輸?shù)挠绊懀跩］.浙江農(nóng)業(yè)科學，2016，57（1）：26-28.
研究表明，鎘脅迫下，分別在菜豆的幼苗期和成熟期供應鈣，若供鈣充足可降低鎘毒效應，若缺鈣則會加劇鎘毒效應，說明鈣能競爭性抑制鎘的吸收。早期研究認為，植物木質(zhì)部中超過一半的鎘以無機態(tài)存在，主要是 Cd2+或 Cd（OH）2形式［1］，但隨后在大豆和番茄的木質(zhì)部中發(fā)現(xiàn)鎘主要以陰離子復合物的形式進行長距離運輸［2］，通過 X-射線光譜分析發(fā)現(xiàn)，這些復合物主要是含氧或氮的配位體［3］，進一步對木質(zhì)部傷流液分析發(fā)現(xiàn)，檸檬酸和組氨酸（His）是木質(zhì)部流中Cu，Ni和Zn等金屬離子的主要配位體［4］，由此可以推斷，Ca，Zn等金屬離子可能會競爭性地抑制植物中鎘的吸收。為此，本試驗通過在煙草中添加不同濃度的鈣鋅抑制劑來探究其對烤煙鎘運輸機制的影響，旨在為降低烤煙中的鎘含量開拓新的思路與方法。
1 材料與方法
1.1 供試材料
烤煙品種為南江3號。供試重金屬試劑為碳酸鈣、硫酸鋅。
試驗用的基肥、追肥均為煙草專用肥。基肥氮磷鉀的比例為10∶10∶26，追肥13∶0∶26?；适┯昧繛?0 kg·hm-2，追肥施用量為20 kg·hm-2，于移栽后30 d內(nèi)施用。其總施N量為6.25 kg· hm-2、總施P2O5量為5 kg·hm-2，總施K2O量為18.7 kg·hm-2。N∶P2O5∶K2O比例約為1∶0.8∶2.99。移栽密度為1 100株·hm-2。折算為每株施肥量進行施肥。即基肥施用量為0.045 kg·株-1，追肥施用量為0.018 kg·株-1。
于貴州大學南校區(qū)盆栽試驗基地開展試驗。供試土壤為酸性黃砂泥，土壤肥力中等。去除表面10 cm土層，再取土。自然風干，過1 cm篩，把不同濃度的鎘溶液均勻地噴灑于土壤表面，塑料紙封閉，平衡一個月，再加不同濃度的抑制劑。設置不同濃度的鈣、鋅濃度，在移栽之前加入土壤中。
1.2 處理設計
試驗設鎘、鈣、鋅3個因素，各3個水平，利用正交表從27個處理中挑選12個，每處理5次重復。Cd，C a和 Z n水平，處理組合 Cd1C a1Z n1（C K）為0，0和0mg·kg-1；Cd2C a1Z n1為1，0 和0mg·kg-1；Cd3C a1Z n1為5，0和0mg·kg-1；Cd2C a1Z n2為1，0和50mg·kg-1；Cd2C a2Z n3為1，100和100mg·kg-1；Cd2C a3Z n1為1，200和0mg·kg-1；Cd2C a2Z n1為1，100和0mg·kg-1；Cd3C a2Z n1為5，100和0mg·kg-1；Cd3C a1Z n3為5，0和 100mg·kg-1；Cd3C a3Z n2為 5，200和50mg·kg-1；Cd3C a1Z n2為5，0和50mg·kg-1；Cd3C a2Z n3為5，100和100mg·kg-1；
1.3 測定項目及方法
木質(zhì)部汁液的收集：脫脂棉經(jīng)稀鹽酸、蒸餾水、去離子水清洗、烘干，裝入潔凈的離心管中待用。將煙苗移至陰處，在距根部7 cm處用經(jīng)丙酮消毒的刀片快速切斷莖稈，用脫脂棉蘸去離子水，快速擦洗與根系相連的切口并吸干表面水分。然后將經(jīng)消毒烘干的脫脂棉球置于莖斷面上，用塑料薄膜和橡皮筋扎緊。收集12 h后停止收集、稱重，減去收集前離心管的質(zhì)量，計算收集的木質(zhì)部汁液的液量。將收集液貯存于超低溫冰箱（-70℃以下）中備用，采用石墨爐原子吸收光譜法測定其鎘含量。
韌皮部汁液的收集：將收集木質(zhì)部汁液時切下的煙苗地上部分，用去離子水洗凈莖切口并用脫脂棉球吸干表面水分，將3株一起插入裝有15mL25mmo1·L-1的EDTA-Na2溶液的三角瓶中，放置于遮光密閉的培養(yǎng)箱中，保持相對濕度95%以上，20℃下收集韌皮部汁液24 h，計算單位時間煙苗韌皮部滲出汁液量，將收集液貯存于超低溫冰箱（-70℃以下）中備用，采用石墨爐原子吸收光譜法測定鎘含量。
按照著生部位，將葉片分為上、中、下部葉，分別采收，洗凈后烘干至恒重，稱重，HNO3-HC1O4消煮后，采用石墨爐原子吸收光譜法測定其鎘含量。
1.4 數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)經(jīng)Exce1 2007處理后，用SPSS 17.0軟件進行方差分析，對有顯著差異的處理用 LSD法進行多重比較。
2 結果與分析
2.1 煙株不同部位的鎘含量
由表1可知，在不加鈣的情況下，加入50，100mg·kg-1的鋅對鎘的吸收抑制效果最好。在Ca/Zn復合條件下，當C a，Z n濃度分別為100mg·kg-1時對鎘的吸收抑制效果最明顯。當Cd濃度為5mg·kg-1時，整體來看，Ca/Zn復合處理對煙草各部位Cd的吸收具有一定的抑制作用。
當Cd濃度為1mg·kg-1時，鎘在煙株各部位的分布都表現(xiàn)出下部葉＞中部葉＞上部葉＞韌皮部＞木質(zhì)部的趨勢；但當Cd濃度為5mg·kg-1時，鎘在煙株各部位的分布卻表現(xiàn)出下部葉＞中部葉＞韌皮部＞上部葉＞木質(zhì)部的趨勢。當土壤中鎘含量升高時，木質(zhì)部和韌皮部中的鎘含量大幅增加。這些結果暗示：鎘在煙株內(nèi)可能是雙向運輸?shù)?。在較高鎘濃度（5mg·kg-1）條件下，韌皮部的鎘含量高于上部葉，表明鎘可能不只是通過共質(zhì)體運輸或質(zhì)外體運輸進行木質(zhì)部裝載，在韌皮部也存在某種特定的運輸形式。
表1 各處理下煙株不同部位的鎘含量
2.2 煙草木質(zhì)部液中Cd的形態(tài)與含量
由表2可知，煙株木質(zhì)部中各種提取態(tài)鎘含量均隨鎘處理濃度的增加而增加。總體來看，煙株木質(zhì)部液中各提取態(tài)鎘的含量依次為水溶態(tài)＞NaC1提取態(tài)＞鹽酸提取態(tài)＞乙醇提取態(tài)，醋酸提取態(tài)的鎘在植株體內(nèi)未檢出。這說明烤煙木質(zhì)部中鎘的運輸形態(tài)以水溶態(tài)為主；不溶或難溶的CdHPO4，Cd3（P O4）2和其他難溶的磷酸鎘在木質(zhì)部中含量極少或不存在。在1mg·kg-1Cd濃度處理條件下，加入鈣/鋅后，煙草木質(zhì)部液中各提取態(tài)的鎘含量大幅增加；在5mg·kg-1Cd濃度處理條件下，加入鈣/鋅后，煙草木質(zhì)部液中水溶態(tài)的鎘含量大幅增加；其他提取態(tài)鎘的含量無明顯變化規(guī)律。
2.3 煙草韌皮部液中Cd的形態(tài)與含量
由表3可知，煙株韌皮部中各提取態(tài)的鎘含量均隨鎘處理濃度的增加而增加。在1mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鈣的時候韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低，且隨著鈣加入濃度的增加，其抑制效果增強，效果最好；在5mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鋅的時候韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低，且以50mg·kg-1的鋅處理抑制效果最強；但在鈣鋅復合條件下，韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量與不加鈣鋅的處理相差不大。與木質(zhì)部相似，醋酸提取態(tài)的鎘未在煙株韌皮部中檢出。其他各提取態(tài)的鎘含量在不同處理條件下分布規(guī)律不盡相同。
表2 煙草木質(zhì)部液中各提取態(tài)Cd的含量μ g·L-1
表3 煙草韌皮部液中各提取態(tài)Cd的含量μ g·L-1
3 小結
隨著土壤中鎘含量的增加，煙株各部位鎘含量相應增加。引入Ca/Zn復合處理后，煙草各部位Cd的含量下降，表明Ca/Zn復合處理對煙株各部位的鎘積累具有一定的抑制作用。
煙株木質(zhì)部液中不同提取態(tài)的鎘含量表現(xiàn)為水溶態(tài)＞N a C 1態(tài)＞鹽酸態(tài)＞乙醇態(tài)，這說明烤煙木質(zhì)部中鎘的運輸形態(tài)以水溶態(tài)為主。加入鈣/鋅后，木質(zhì)部液中水溶態(tài)Cd的含量增加。在1mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鈣的處理韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低；其他提取態(tài)鎘的含量無明顯變化規(guī)律。
煙株韌皮部中各提取態(tài)的鎘含量均隨鎘處理濃度的增加而增加。在1mg·kg-1Cd濃度處理條件下，韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量隨著鈣加入濃度的增加而降低；在5mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鋅后，韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低，且以50mg·kg-1的鋅處理抑制效果最強。但鈣鋅復合處理條件下，對韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量無明顯抑制作用。
［1］KROTZ R M，EVANGELOU B P，WAGNER G J.Re1ationships between cadmium，zinc，Cd-peptide，and organic acid in tobacco suspension ce11s［J］.P1ant Physio1ogy，1989， 91（2） ：780-787.
［2］SALT D E，RAUSER W E.MgATP-dependent transport of phytoche1atins across the tonop1ast of oat roots［J］.P1ant Physio1ogy，1995，107（4） ：1293-1301.
［3］CASTERLINE J L，BARNETT N M. Cadmium-binding componentsin soybean p1ants［J］.P1ant Physio1ogy，1982，69（5） ：1004-1007.
［4］席玉英，郭棟生.鈣、鋅對玉米幼苗吸收鎘、鉛的影響［J］.山西大學學報（自然科學版），1994，17（1）：101-103.
（責任編輯：高 峻）
S572
A
0528-9017（2016）01-0026-03
10.16178/j.issn.0528-9017.20160110
2015-11-18
廖 勇（1978-），男，貴州貴陽人，農(nóng)藝師，研究生，主要從事煙草營養(yǎng)與栽培方面的研究工作，E-mai1：512870940 @qq.com。
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廖 勇，冉 舞，陸引罡，冷 璐，宋曉慧
（貴州省煙草公司，貴州 貴陽 550025）
鈣鋅抑制劑對烤煙鎘運輸?shù)挠绊?/p>
廖 勇，冉 舞，陸引罡，冷 璐，宋曉慧
（貴州省煙草公司，貴州 貴陽 550025）
收集煙草木質(zhì)部傷流液，分析添加鈣鋅抑制劑后鎘的賦存形態(tài)及運輸機制。結果表明：Ca/Zn復合處理對煙草各部位Cd的吸收具有一定的抑制作用。煙株木質(zhì)部液中不同提取態(tài)的鎘含量表現(xiàn)為水溶態(tài)＞NaC 1態(tài)＞鹽酸態(tài)＞乙醇態(tài)，加入鈣/鋅后，木質(zhì)部液中水溶態(tài)Cd的含量增加。在1mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鈣的處理韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低；在5mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鋅的時候韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低。
鈣；鋅；抑制劑；鎘；運輸
文獻著錄格式：廖勇，冉舞，陸引罡，等.鈣鋅抑制劑對烤煙鎘運輸?shù)挠绊懀跩］.浙江農(nóng)業(yè)科學，2016，57（1）：26-28.
研究表明，鎘脅迫下，分別在菜豆的幼苗期和成熟期供應鈣，若供鈣充足可降低鎘毒效應，若缺鈣則會加劇鎘毒效應，說明鈣能競爭性抑制鎘的吸收。早期研究認為，植物木質(zhì)部中超過一半的鎘以無機態(tài)存在，主要是 Cd2+或 Cd（OH）2形式［1］，但隨后在大豆和番茄的木質(zhì)部中發(fā)現(xiàn)鎘主要以陰離子復合物的形式進行長距離運輸［2］，通過 X-射線光譜分析發(fā)現(xiàn)，這些復合物主要是含氧或氮的配位體［3］，進一步對木質(zhì)部傷流液分析發(fā)現(xiàn)，檸檬酸和組氨酸（His）是木質(zhì)部流中Cu，Ni和Zn等金屬離子的主要配位體［4］，由此可以推斷，Ca，Zn等金屬離子可能會競爭性地抑制植物中鎘的吸收。為此，本試驗通過在煙草中添加不同濃度的鈣鋅抑制劑來探究其對烤煙鎘運輸機制的影響，旨在為降低烤煙中的鎘含量開拓新的思路與方法。
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1.1 供試材料
烤煙品種為南江3號。供試重金屬試劑為碳酸鈣、硫酸鋅。
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1.2 處理設計
試驗設鎘、鈣、鋅3個因素，各3個水平，利用正交表從27個處理中挑選12個，每處理5次重復。Cd，C a和 Z n水平，處理組合 Cd1C a1Z n1（C K）為0，0和0mg·kg-1；Cd2C a1Z n1為1，0 和0mg·kg-1；Cd3C a1Z n1為5，0和0mg·kg-1；Cd2C a1Z n2為1，0和50mg·kg-1；Cd2C a2Z n3為1，100和100mg·kg-1；Cd2C a3Z n1為1，200和0mg·kg-1；Cd2C a2Z n1為1，100和0mg·kg-1；Cd3C a2Z n1為5，100和0mg·kg-1；Cd3C a1Z n3為5，0和 100mg·kg-1；Cd3C a3Z n2為 5，200和50mg·kg-1；Cd3C a1Z n2為5，0和50mg·kg-1；Cd3C a2Z n3為5，100和100mg·kg-1；
1.3 測定項目及方法
木質(zhì)部汁液的收集：脫脂棉經(jīng)稀鹽酸、蒸餾水、去離子水清洗、烘干，裝入潔凈的離心管中待用。將煙苗移至陰處，在距根部7 cm處用經(jīng)丙酮消毒的刀片快速切斷莖稈，用脫脂棉蘸去離子水，快速擦洗與根系相連的切口并吸干表面水分。然后將經(jīng)消毒烘干的脫脂棉球置于莖斷面上，用塑料薄膜和橡皮筋扎緊。收集12 h后停止收集、稱重，減去收集前離心管的質(zhì)量，計算收集的木質(zhì)部汁液的液量。將收集液貯存于超低溫冰箱（-70℃以下）中備用，采用石墨爐原子吸收光譜法測定其鎘含量。
韌皮部汁液的收集：將收集木質(zhì)部汁液時切下的煙苗地上部分，用去離子水洗凈莖切口并用脫脂棉球吸干表面水分，將3株一起插入裝有15mL25mmo1·L-1的EDTA-Na2溶液的三角瓶中，放置于遮光密閉的培養(yǎng)箱中，保持相對濕度95%以上，20℃下收集韌皮部汁液24 h，計算單位時間煙苗韌皮部滲出汁液量，將收集液貯存于超低溫冰箱（-70℃以下）中備用，采用石墨爐原子吸收光譜法測定鎘含量。
按照著生部位，將葉片分為上、中、下部葉，分別采收，洗凈后烘干至恒重，稱重，HNO3-HC1O4消煮后，采用石墨爐原子吸收光譜法測定其鎘含量。
1.4 數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)經(jīng)Exce1 2007處理后，用SPSS 17.0軟件進行方差分析，對有顯著差異的處理用 LSD法進行多重比較。
2 結果與分析
2.1 煙株不同部位的鎘含量
由表1可知，在不加鈣的情況下，加入50，100mg·kg-1的鋅對鎘的吸收抑制效果最好。在Ca/Zn復合條件下，當C a，Z n濃度分別為100mg·kg-1時對鎘的吸收抑制效果最明顯。當Cd濃度為5mg·kg-1時，整體來看，Ca/Zn復合處理對煙草各部位Cd的吸收具有一定的抑制作用。
當Cd濃度為1mg·kg-1時，鎘在煙株各部位的分布都表現(xiàn)出下部葉＞中部葉＞上部葉＞韌皮部＞木質(zhì)部的趨勢；但當Cd濃度為5mg·kg-1時，鎘在煙株各部位的分布卻表現(xiàn)出下部葉＞中部葉＞韌皮部＞上部葉＞木質(zhì)部的趨勢。當土壤中鎘含量升高時，木質(zhì)部和韌皮部中的鎘含量大幅增加。這些結果暗示：鎘在煙株內(nèi)可能是雙向運輸?shù)?。在較高鎘濃度（5mg·kg-1）條件下，韌皮部的鎘含量高于上部葉，表明鎘可能不只是通過共質(zhì)體運輸或質(zhì)外體運輸進行木質(zhì)部裝載，在韌皮部也存在某種特定的運輸形式。
表1 各處理下煙株不同部位的鎘含量
2.2 煙草木質(zhì)部液中Cd的形態(tài)與含量
由表2可知，煙株木質(zhì)部中各種提取態(tài)鎘含量均隨鎘處理濃度的增加而增加。總體來看，煙株木質(zhì)部液中各提取態(tài)鎘的含量依次為水溶態(tài)＞NaC1提取態(tài)＞鹽酸提取態(tài)＞乙醇提取態(tài)，醋酸提取態(tài)的鎘在植株體內(nèi)未檢出。這說明烤煙木質(zhì)部中鎘的運輸形態(tài)以水溶態(tài)為主；不溶或難溶的CdHPO4，Cd3（P O4）2和其他難溶的磷酸鎘在木質(zhì)部中含量極少或不存在。在1mg·kg-1Cd濃度處理條件下，加入鈣/鋅后，煙草木質(zhì)部液中各提取態(tài)的鎘含量大幅增加；在5mg·kg-1Cd濃度處理條件下，加入鈣/鋅后，煙草木質(zhì)部液中水溶態(tài)的鎘含量大幅增加；其他提取態(tài)鎘的含量無明顯變化規(guī)律。
2.3 煙草韌皮部液中Cd的形態(tài)與含量
由表3可知，煙株韌皮部中各提取態(tài)的鎘含量均隨鎘處理濃度的增加而增加。在1mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鈣的時候韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低，且隨著鈣加入濃度的增加，其抑制效果增強，效果最好；在5mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鋅的時候韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低，且以50mg·kg-1的鋅處理抑制效果最強；但在鈣鋅復合條件下，韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量與不加鈣鋅的處理相差不大。與木質(zhì)部相似，醋酸提取態(tài)的鎘未在煙株韌皮部中檢出。其他各提取態(tài)的鎘含量在不同處理條件下分布規(guī)律不盡相同。
表2 煙草木質(zhì)部液中各提取態(tài)Cd的含量μ g·L-1
表3 煙草韌皮部液中各提取態(tài)Cd的含量μ g·L-1
3 小結
隨著土壤中鎘含量的增加，煙株各部位鎘含量相應增加。引入Ca/Zn復合處理后，煙草各部位Cd的含量下降，表明Ca/Zn復合處理對煙株各部位的鎘積累具有一定的抑制作用。
煙株木質(zhì)部液中不同提取態(tài)的鎘含量表現(xiàn)為水溶態(tài)＞N a C 1態(tài)＞鹽酸態(tài)＞乙醇態(tài)，這說明烤煙木質(zhì)部中鎘的運輸形態(tài)以水溶態(tài)為主。加入鈣/鋅后，木質(zhì)部液中水溶態(tài)Cd的含量增加。在1mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鈣的處理韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低；其他提取態(tài)鎘的含量無明顯變化規(guī)律。
煙株韌皮部中各提取態(tài)的鎘含量均隨鎘處理濃度的增加而增加。在1mg·kg-1Cd濃度處理條件下，韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量隨著鈣加入濃度的增加而降低；在5mg·kg-1Cd濃度處理條件下，只加入鋅后，韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量均大幅降低，且以50mg·kg-1的鋅處理抑制效果最強。但鈣鋅復合處理條件下，對韌皮部液中各提取態(tài)的鎘含量無明顯抑制作用。
［1］KROTZ R M，EVANGELOU B P，WAGNER G J.Re1ationships between cadmium，zinc，Cd-peptide，and organic acid in tobacco suspension ce11s［J］.P1ant Physio1ogy，1989， 91（2） ：780-787.
［2］SALT D E，RAUSER W E.MgATP-dependent transport of phytoche1atins across the tonop1ast of oat roots［J］.P1ant Physio1ogy，1995，107（4） ：1293-1301.
［3］CASTERLINE J L，BARNETT N M. Cadmium-binding componentsin soybean p1ants［J］.P1ant Physio1ogy，1982，69（5） ：1004-1007.
［4］席玉英，郭棟生.鈣、鋅對玉米幼苗吸收鎘、鉛的影響［J］.山西大學學報（自然科學版），1994，17（1）：101-103.
（責任編輯：高 峻）
S572
A
0528-9017（2016）01-0026-03
10.16178/j.issn.0528-9017.20160110
2015-11-18
廖 勇（1978-），男，貴州貴陽人，農(nóng)藝師，研究生，主要從事煙草營養(yǎng)與栽培方面的研究工作，E-mai1：512870940 @qq.com。
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