不同甜玉米品種對釩的積累富集特性

侯明*，韋明奉，楊心瀚，張志專，黃麗燕

1. 桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；2. 廣西食品安全與檢測重點實驗室，廣西 桂林 541004

不同甜玉米品種對釩的積累富集特性

侯明1,2*，韋明奉1,2，楊心瀚1,2，張志專1,2，黃麗燕1,2

1. 桂林理工大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，廣西 桂林 541004；2. 廣西食品安全與檢測重點實驗室，廣西 桂林 541004

甜玉米（Zea mays L.）是華南地區(qū)廣泛種植的農(nóng)作物，由于富含VE、VC、礦質(zhì)營養(yǎng)和具有甜、鮮、脆等特色深受廣大消費者青睞。然而，一旦甜玉米植株受到重金屬影響，即可通過食物鏈危害人體健康，因此，保證甜玉米的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前關(guān)于甜玉米對釩的富集特性研究未見報道。通過盆栽試驗，研究了釩（V）脅迫下3個甜玉米品種（甜608、天貴和甜糯）的生長、吸收和積累V的特性。結(jié)果表明：土壤中適量V可促進(jìn)玉米植株生長及其對V的吸收。隨著V脅迫水平增大，幼苗期和拔節(jié)期甜608和天貴兩個品種玉米植株生物量呈上升趨勢，而甜糯玉米生物量趨于降低，與對照比較，3個品種玉米植株最高生物量分別增加303.2%、127.6%和減少62.1%。揚花期時低水平V（≤200 mgkg-1）脅迫對植株生長有促進(jìn)作用，而高水平V（＞200 mgkg-1）抑制植株生長，但總是高于對照。成熟期不同品種玉米植株生物量均呈下降趨勢，分別比對照降低47.7%、54.7%和52.2%。不同品種甜玉米植株對V的積累差異不顯著，各器官中V的含量分布為根＞莖＞葉＞籽。無論在幼苗期、拔節(jié)期、楊花期和成熟期，隨著V脅迫水平增大，玉米各器官對V的積累和分配比例均增大，且根部的增幅遠(yuǎn)大于莖、葉和籽等器官，當(dāng)V處理水平為100 mgkg-1和500 mgkg-1時，各生長期甜608玉米植株根中V含量分別占總量的92.3%、81.0%、88.8%、80.0%及95.6%、92.2%、95.2%、92.7%；天貴根中V含量分別占總量的88.2%、67.8%、92.7%、77.3%及95.9%、84.5%、93.9%和86.0%；甜糯玉米分別為94.4%、89.2%、91.4%、76.1%及96.3%、91.6%、94.5%、76.9%。隨著V脅迫水平增大，玉米植株的富集系數(shù)（BF）增大，但轉(zhuǎn)移系數(shù)（TF）降低，二者均小于1，表明各甜玉米品種中的V主要富集在植株根部，其向地上部運輸?shù)哪芰^弱，從而導(dǎo)致植物籽實所吸收的V含量較少（＜0.5 μgg-1）。甜玉米植物是重金屬V的耐性植物。

釩；甜玉米；富集特性；轉(zhuǎn)運

重金屬Cu、Pb、Cd和Hg等排放已造成水土嚴(yán)重污染，重金屬可通過農(nóng)作物的富集進(jìn)行食物鏈轉(zhuǎn)移，從而對人體健康造成危害（樊霆等，2013），如20世紀(jì)中葉因Hg和Cd污染而引發(fā)的“水溟病”和“骨痛病”等，因此，由重金屬引起的土壤污染及其在農(nóng)作物中的積累研究受到人們關(guān)注（宋偉等，2013；黃益宗等，2013）。研究表明，玉米（Zea mays L.）根中Cd、Cr含量最高，葉中As、Cu、Zn、Mn和莖中Pb含量最高，而玉米種子中As、Cd、Cr、Cu、Pb含量最低（蘇春田等，2011）。續(xù)斷菊（Sonchus asper）與玉米間作系統(tǒng)中，間作玉米生物量相比單作增加了29.02%，在不同時期，間作玉米根、葉Cd和Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)都低于單作（譚建波等，2015）。而在土壤加入腐殖酸（HA）、高分子吸水樹脂（SAP）和沸石（ZE）等環(huán)保型材料，可有效降低玉米植株對Pb、Cd吸收，促進(jìn)植物生長，提高葉綠素水平和抗氧化酶活性，減少重金屬對玉米的傷害（Shi et al.，2016；Al-Wabel et al.，2015）。有研究發(fā)現(xiàn)32個水稻（Oryza sativa）品種中Pb、Cd、Cu和Zn的積累、濃度和耐性結(jié)果有顯著差異，糙米重金屬積累與其在稻殼和秸稈中的積累能力有關(guān)（Zhou et al.，2015）?！霸坡?號”對Pb、Cd有較強積累能力（許艷萍等，2015）；三葉鬼針草（Bidens pilosa）可作為Pb、Cd污染水體的修復(fù)材料（堪金吾等，2015）；象草（Pennisetum purpureum）和彎葉畫眉草（Eragrostis curvula）可用于Cu污染土壤修復(fù)（王小玲等，2014）。近年來，關(guān)于重金屬污染的研究大都集中在Pb、Cr、Cd和Cu等方面（王愛云等，2012；孫曉燦等，2012；燕傲蕾等，2010；周武等，2010），而對釩（V）的研究較少（趙婷等，2007；侯明等，2013）。我國釩鈦鐵礦豐富，釩在有色金屬、化工、超導(dǎo)和合金等方面應(yīng)用較廣，故其在生物圈已產(chǎn)生明顯的富集（楊金燕等，2010）。隨著環(huán)境中釩的污染增大，釩在土壤-作物-膳食系統(tǒng)中的遷移過程成為釩環(huán)境污染以及人類健康風(fēng)險研究的重點和熱點問題之一（矯旭東等，2008）。

甜玉米富含VE、VC、礦質(zhì)營養(yǎng)、蛋白質(zhì)、人體必須氨基酸等（劉學(xué)銘等，2010），由于其具有甜、鮮、脆和嫩的特色而深受廣大消費者青睞。近幾年，廣西橫縣甜玉米生產(chǎn)得到了迅速發(fā)展，保證甜玉米的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)是這個新興農(nóng)業(yè)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。基于前期研究成果（侯明等，2013），本研究以不同基因品種甜玉米植株為研究對象，采用盆栽試驗，研究了不同生長期甜玉米植株對土壤釩的吸收分布、轉(zhuǎn)運和遷移規(guī)律，旨在闡明釩在甜玉米植株中的富集和遷移轉(zhuǎn)化特點，探討不同基因甜玉米對釩的積累富集差異，以期為篩選優(yōu)良的抗釩甜玉米品種提供理論依據(jù)，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 供試材料

采集桂林理工大學(xué)雁山校區(qū)附近農(nóng)田土壤作為盆栽試驗土壤，土壤基本性質(zhì)如表1。供試玉米種子：天貴超甜玉米（廣東農(nóng)科院作物研究所，廣東金作農(nóng)業(yè)科技有限公司）、益甜608超甜玉米（廣西綠豐種業(yè)有限責(zé)任公司）、甜糯玉米（自留，本地）。

表1 土壤部分理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of the soil

1.2 試驗設(shè)計和處理

土壤經(jīng)風(fēng)干，除去石塊和垃圾，每盆稱取過篩（3.2 mm）后的土壤 6 kg，每千克土壤施 0.2 g N[CO(NH2)2]、0.2 g P2O5（KH2PO4）、0.1 g K2O（K2SO4）作底肥，以粉末形式與土壤混勻。盆栽試驗共設(shè)計4個處理，即V質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0、100、200、500 mgkg-1，以 NH4VO3固體粉末形式加入（Larsson et al.，2013；Teng et al.，2013），每個處理6個重復(fù)，充分混勻之后陳化平衡7 d，備用。

挑選籽粒飽滿的甜玉米種子（甜 608、天貴、甜糯），用0.3% H2O2消毒30 min，洗凈，用純水浸泡6 h后于30 ℃烘箱中催芽，將已萌發(fā)小芽的玉米種子播種于盆栽土壤中，待幼苗長至3片葉時每盆保留長勢一致的植株5株，按大田栽培管理要求，按期澆水以保持土壤濕度。當(dāng)甜玉米生長至不同階段（幼苗期、拔節(jié)期、揚花期和成熟期），分別采集各時期長勢相近、數(shù)量相等的玉米植株樣品，玉米植株分根、莖、葉用清水洗凈（根部用0.1 molL-1EDTA溶液浸泡以除去表面離子，再用水洗凈），再用純水洗滌1～2次，切碎，于90 ℃下殺青30 min，轉(zhuǎn)至60 ℃烘干，冷卻后稱重。粉碎過2 mm篩，裝入樣品袋于干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 樣品中V含量的測定

試樣采用混合酸（HNO3+H2O2）于數(shù)顯控溫電熱板上以 200 ℃加熱消解至試液澄清，定容后用ICP-MS（1288090 iCAP Q Operating Manual，Rev.B）測定試樣中V含量。試驗結(jié)果為3次重復(fù)測定的平均值。儀器工作條件見表2。

1.4 數(shù)據(jù)處理

轉(zhuǎn)運系數(shù)（translocation factor，TF）表示植物體對重金屬從根部到地上部的有效轉(zhuǎn)移程度，計算公式為：TF=地上部V含量/地下部V含量（Tanhan et al.，2007）。富集系數(shù)（bioconcentration factor，BF）=植物中V含量/土壤中V含量（Tiwari et al.，2011）。結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（mean±SD）表示。采用Microsoft Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，運用Duncan多重比較法對分析數(shù)據(jù)間的顯著性差異（P=0.05）進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 釩脅迫對玉米植株生物量的影響

由表3結(jié)果可知，在盆栽試驗條件下，玉米植株葉片占植株生物量的18.4%～72.9%，莖占17.8%～50.1%，籽實占11.7%～38.1%，根占6.8%～18.3%。在不同水平V脅迫下，不同生長期玉米植株各器官生物量變化趨勢不同。在幼苗期和拔節(jié)期，隨著V脅迫水平增大，甜608和天貴玉米各器官生物量逐漸上升，甜糯玉米則趨于降低。V脅迫水平在100～500 mgkg-1時，可以明顯促進(jìn)甜608和天貴品種玉米植株生長，但會影響甜糯玉米正常生長。與對照比較，甜608根、莖、葉生物量最高分別增加259.1%、633.5%、250.3%，天貴分別增加133.1%、175.5%、114.2%，差異達(dá)顯著水平（P＜0.05），其中莖的增幅最大；而甜糯玉米的根、莖和葉則分別下降47.1%、72.7%和59.7%。在揚花期，低水平V（≤200 mgkg-1）對玉米幼苗生長有促進(jìn)作用，而高水平V（＞200 mgkg-1）會抑制植株生長，生物量明顯降低。受V脅迫影響，成熟期各甜玉米品種生物量均呈下降趨勢，與對照比較，甜糯玉米根、莖、葉、籽實生物量分別降低了10.7%、72.3%、60.5%、75.0%，可見土壤中V含量越高，對玉米植株生長影響越大。

表2 ICP-MS儀器工作參數(shù)Table 2 The operation paramenters for ICP-MS

表3 不同釩處理對玉米植株生物量分配的影響Table 3 Biomass of different parts of maize (Zea mays L.) after V stress g

由表4結(jié)果可知，當(dāng)V處理水平達(dá)500 mgkg-1時，玉米幼苗期和拔節(jié)期，甜608生物量分別為對照的2.28倍和4.03倍，天貴為對照的1.59倍和2.28倍，此生長期土壤中V有利于玉米植株生長發(fā)育，且在V的誘導(dǎo)下甜608品種發(fā)育得更好。隨著V脅迫水平增加，揚花期各玉米品種總生物量均呈先上升后下降的變化趨勢，在 V處理水平為 200 mgkg-1時植株總生物量達(dá)最大值，表明低水平 V促進(jìn)植物生長，而在高水平V（＞200 mgkg-1）脅迫下，根部細(xì)胞正常功能可能受到影響，阻礙了植物從土壤中吸收營養(yǎng)，從而影響植物后期生長，使玉米植株生物量降低。成熟期，由于植物積累 V含量超過其自身的防御能力，隨著 V脅迫水平增大，3個品種玉米植株長勢均受到抑制，導(dǎo)致其根、莖和葉生物量明顯下降，甜608、天貴和甜糯總生物量分別比對照下降47.7%、54.7%和52.2%，且差異顯著（P＜0.05）。在幼苗期和拔節(jié)期，甜糯總生物量均隨 V脅迫水平增大而下降，由此可知甜糯玉米受V脅迫影響大于其他品種，容易受到V的毒害而損傷。

2.2 釩在玉米植株不同器官中的積累和分配

由表5結(jié)果可知，在不同水平V脅迫下，幼苗期和拔節(jié)期，甜 608、天貴和甜糯玉米植株各器官中積累的V含量高低表現(xiàn)為：根＞莖＞葉；揚花期和成熟期，則為：根＞葉＞莖＞籽，且地下部分V含量遠(yuǎn)高于地上部分，根部 V含量約占總量的74.8%～95.1%，而籽實中V含量很低，約占總量的0.1%～0.9%，表明玉米植株將V從地下部向地上部運輸?shù)哪芰^弱。同一生長期，隨著V脅迫水平增大，不同甜玉米品種各器官V含量均呈上升趨勢，與對照比較，差異顯著（P＜0.05），其中根部增幅明顯大于莖葉和籽實，當(dāng)V脅迫水平從100 mgkg-1增至500 mgkg-1時，與對照相比，甜608、天貴和甜糯玉米的幼苗期根部 V含量分別增加了1.8～16.4、1.1～2.4和2.4～17.1倍，莖葉V含量分別增加了0.05～2.6、0.04～6.1和0.06～2.4倍；拔節(jié)期根部V含量分別增加了1.5～15.1、0.2～5.2和1.6～8.1倍，莖葉 V含量分別增加了 0.3～2.1、0.9～2.8和0.3～2.4倍；成熟期根部V含量分別增加了7.4～17.2、1.8～17.8和 0.5～5.9倍，莖葉 V含量分別增加了1.0～13.7、2.0～10.4和1.5～10.2倍，籽實V含量分別增加0.2～4.0、0.4～1.5和0.6～10.6倍。隨著V脅迫水平增大，玉米籽實中V含量增加，盡管甜糯籽實中V含量增加較多，但仍遠(yuǎn)低于根和莖葉。3個品種玉米籽實中V含量均不超過總量的0.9%。

表4 不同釩處理對玉米植株總生物量的影響Table 4 Biomass of maize (Zea mays L.) after V stress g

表5 不同生長時期3種玉米的根、莖和葉中釩含量Table 5 V concentration in stems, leaves and shoots of three maize cultivars in different growth period

在玉米的整個生長期，同一水平V脅迫下，不同玉米品種各器官中V含量變化趨勢相似，根部V含量呈先下降后緩慢上升，莖葉 V含量呈上升趨勢，如當(dāng)V處理水平為200 mgkg-1時，在幼苗期、拔節(jié)期、揚花期和成熟期，甜608根部V質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為18.09、14.44、44.54和46.24 μgg-1，莖葉分別為1.13、3.33、3.41和5.34 μgg-1；天貴根部V質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為19.95、10.22、37.84和39.77 μgg-1，莖葉分別為1.56、2.72、3.15和7.03 μgg-1；甜糯根部V質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.52、11.49、41.45和44.75 μgg-1，莖葉分別為1.25、1.94、3.23和11.28 μgg-1；3個玉米品種籽實中 V質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.09、0.13和0.28 μgg-1?？梢?，3個玉米品種對V的吸收富集特性相似，根部和莖葉中V含量均以成熟期最高，但莖葉中V含量遠(yuǎn)小于根部，籽實V含量很低，不超過 0.4 μgg-1。在揚花期和成熟期，不同玉米品種根部V含量變化不大，莖葉V含量增加，表明植物生長后期根部吸收 V含量接近飽和，但植物向莖葉運輸V的能力可使其V含量增加。拔節(jié)期是玉米最佳發(fā)育期，根部較低的吸收能力是植物耐受性較強的反映，因而拔節(jié)期玉米植株根部 V含量下降。

2.3 釩在不同玉米植株中的富集和轉(zhuǎn)運

植物的富集系數(shù)（BF）和轉(zhuǎn)運系數(shù)（TF）反映了植物對重金屬積累能力的大小以及植物將重金屬由地下部向地上部轉(zhuǎn)移的能力。表6結(jié)果表明，在不同V濃度脅迫下，3種不同玉米品種植株的BF值和TF值存在差異。在同一生長期，隨著V脅迫水平增大，不同品種玉米植株富集系數(shù)增大，3種玉米品種在成熟期BF值最大分別達(dá)0.458、0.435和0.421，但轉(zhuǎn)運系數(shù)呈下降趨勢，在幼苗期TF值最低分別為0.046、0.043和0.039。在同一水平V脅迫下，整個生長期3個玉米品種的富集系數(shù)增加，轉(zhuǎn)運系數(shù)先增大后降低，在 V處理水平為 200 mgkg-1時，甜608和天貴的BF值分別從0.086、0.123增加到0.360、0.248，而TF值分別從拔節(jié)期的0.198和0.266降為成熟期的0.109和0.163。可見，隨著V脅迫水平增大和培育時間增長，玉米植株積累V的能力增強，由于植物吸收富集的V主要存儲于其根部，莖葉中 V含量較少，玉米中 V很難從地下部向地上部轉(zhuǎn)移，遷移能力逐漸降低。甜糯玉米由于基因差異，在相同水平V脅迫下，隨著生長的進(jìn)行，TF值增大，植物對V的轉(zhuǎn)運能力增強，使得玉米植株地上部更易受到V的毒害。

表6 V在玉米不同生長期的富集系數(shù)和遷移系數(shù)Table 6 Enrichment coefficient and transfer coefficient of V in different growth period of three maize cultivars

3 討論

植物生物量一定程度上反映植物的生長活力。不同水平 V脅迫濃度下，在幼苗期和拔節(jié)期，3個玉米品種各器官生物量均表現(xiàn)為葉＞莖＞根，在揚花期和成熟期為莖＞葉＞根（表 2），可見玉米根的生物量是最小的。在玉米生長的幼苗期和拔節(jié)期，外源V的誘導(dǎo)刺激了作物的生長能力，隨著V脅迫水平增加，玉米植株各器官生物量增加，而甜糯玉米則對V脅迫比較敏感，生物量出現(xiàn)降低，表明甜糯品種對V的抵抗能力較低，而甜608的抗V能力更強。揚花期是玉米的生殖生長階段，此階段營養(yǎng)生長基本結(jié)束，V在一定濃度范圍內(nèi)可促進(jìn)玉米生長發(fā)育，若V含量過高，超過了玉米自身防御能力，則會對其產(chǎn)生毒害作用或破壞其新陳代謝作用（蘇春田等，2011），導(dǎo)致植物生長受阻。所以，揚花期3種不同甜玉米植株的生物量隨著 V脅迫水平增大均呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢。當(dāng)玉米植物發(fā)育到了生長后期（成熟期），籽粒迅速生成，成為光合產(chǎn)物的運輸和轉(zhuǎn)移中心，此時干物質(zhì)不再增加，外源V脅迫將對植物造成危害，V脅迫水平的增大抑制了植株發(fā)育生長，導(dǎo)致植物各器官根、莖和葉的干重明顯下降，與對照比較均達(dá)顯著水平（P＜0.05）。在重金屬脅迫下，植物為了適應(yīng)環(huán)境，一方面可以通過加速其生理生化活動，產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物與重金屬絡(luò)合，以及離子外溢等達(dá)到解毒目的；另一方面，激活的代謝系統(tǒng)也加速了自身對重金屬的吸收，反過來又抑制了植物的代謝活動，對植物產(chǎn)生毒害作用。所以，影響植物生長能力的作用主要由重金屬脅迫水平、植物的不同代謝活動等綜合因素所決定（Patra et al.，2004；胡瑩等，2012）。

不同生長期玉米對V的積累能力不同，同一玉米品種不同器官對同一金屬的積累能力也不同（陳建軍等，2014）。隨著V脅迫水平增大，不同玉米各器官吸收V量均呈上升趨勢，不同器官V含量高低順序為：根＞莖＞葉＞籽。根部V含量與莖、葉和籽實有顯著差異（表4），表明重金屬在植物體內(nèi)的分布規(guī)律表現(xiàn)為在新陳代謝旺盛的器官（如根部）蓄積量較大，而在營養(yǎng)儲存器官（如莖部、葉片、果實、籽粒）蓄積量則較少（關(guān)共湊等，2006）。玉米根中含量較高，可能與 V進(jìn)入根的皮層細(xì)胞后，與根內(nèi)蛋白質(zhì)、多糖類和核酸等化合成為穩(wěn)定的大分子絡(luò)合物或不穩(wěn)定性有機大分子而沉積有關(guān)（張旭紅等，2008）。隨著 V脅迫水平增大，3個甜玉米品種在成熟期的富集系數(shù)（BF）增加幅度最大，而在拔節(jié)期轉(zhuǎn)運系數(shù)（TF）下降幅度最大，表明生長時間越長，對V的積累越多，而拔節(jié)期生長旺盛，根部的代謝加強而導(dǎo)致V從根部不斷向莖葉部分遷移，TF值較大；隨著V脅迫水平增加，根部固持V的能力增強，減少了V向地上部分運輸，玉米植株有較強的阻止V從根系向莖葉中轉(zhuǎn)運的能力，使得TF值明顯下降，這與侯明等（2013）水稻研究結(jié)果相似。在不同生長期和不同水平V脅迫下，甜608的BF值均高于天貴和甜糯玉米，表明甜608對V的吸收富集能力優(yōu)于其他兩個品種。3個甜玉米品種的BF值和TF值均小于0.5，可以推斷甜玉米植株對V的富集能力較低，且其所吸收的V難以向地上部轉(zhuǎn)移，由根部轉(zhuǎn)移到籽實中的V含量極低，使得甜 608、天貴、甜糯玉米的根與籽實的V含量比分別高達(dá)477、604、425，緩解了V對玉米地上部的影響，同時也降低重金屬通過食物鏈對人體造成危害。植物地上器官對V的吸收，會抑制植物生長發(fā)育，主要體現(xiàn)在植物生長受阻，生物量增大緩慢，在玉米的揚花期和成熟期，當(dāng)植物所吸收的V對其造成傷害，植物葉片將出現(xiàn)卷縮和發(fā)黃。

4 結(jié)論

（1）V脅迫水平的增加促進(jìn)了甜玉米植株的幼苗期、拔節(jié)期和揚花期的生長發(fā)育，其生物量增加，而成熟期生物量明顯降低，表明甜玉米植物本身的防御能力可緩解V的危害，并刺激植株的生長；當(dāng)V脅迫水平超過植物的耐受能力，會影響其地上部生長發(fā)育，使其生物量減少。

（2）在不同生長期，不同甜玉米品種對V的積累均表現(xiàn)為根＞莖＞葉＞籽，玉米植株吸收的V主要富集于根部，占植株總V含量的75%以上，籽實中V含量最高僅占總量的0.9%，最高為0.33 μgg-1，不會對人體健康造成不良影響。玉米根部V含量隨著V脅迫水平的增大而顯著增加，地上部V含量增加緩慢。

（3）隨著 V脅迫水平增大和時間延長，甜玉米植物BF值升高，TF值降低，表明玉米具有一定富集V的能力，屬于V的耐性植物。玉米根部固持V的能力增強，阻止了V向莖葉的運輸，從而減輕過量V對植物地上部的毒害。甜608玉米對V的富集能力較強，而甜糯玉米對V具有較好的遷移轉(zhuǎn)運能力。

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Bioaccumulation Characteristics of Vanadium in Different Sweet Corns

HOU Ming1,2*, WEI Mingfeng1,2, YANG Xinhan1,2, ZHANG Zhizhuan1,2, HUANG Liyan1,2

1. College of Chemistry and Bioengineering, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China; 2. Guangxi Key Laboratory of Food Safety and Detection, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China

s： Sweet corn is a kind of sweet, fresh, crisp crop, also rich in VE, VC, mineral nutrition. It is widely cultivated in southern China. If the sweet corn plant is affected by heavy metals in the soil, it can be harmful to human health through the food chain. So, ensuring the high quality and high yield of sweet corn is of great significance to agricultural sustainable development. The characteristics of V absorption and accumulation by three sweet corns (Tian608, Tiangui, Tiannuo) during growth were investigated with different V press levels by potting experiment. The results showed that it would promote the sweet corn growth, and absorption of V with appropriate V press levels. With V press level increasing, the biomass of “Tian608” and “Tiangui” increased in seedling stage and jointing stage, but biomass of “Tian Nuo” decreased. Correspondingly, the biomass of three sweet corns increased by 303.2%, 127.6% and reduced by 62.1% respectively, compared with the control. With low V press level (less than 200 mgkg-1), it would promote growth during flowering stage, however, it would restrain growth with high V level (more than 200 mgkg-1). Biomass of different sweet corns showed a downward trend in maturity stage, and declined 47.7%, 54.7%, 52.2% respectively, compared with the control. There is not a notable difference in accumulation of V for different sweet corns. The concentrations of V in different organs of sweet corns were in sequence as follows: roots＞stem＞leaves＞grain. With V press level increasing, the accumulation and distribution percentage in different organs of corn increased in the whole growth period, with an obvious increasement in root than that in other organs. When V press level was 100 mgkg-1, V contents of “Tian 608” corn root in different growth stage were 92.3%, 81.0%, 88.8% and 80.0% of total respectively; while they were 88.2%, 67.8%, 92.7%, 77.3% in “Tiangui”, and 94.4%, 89.2%, 91.4%, 76.1% in “Tiannuo” respectively. When V press level was 500 mgkg-1, they were 95.6%, 92.2%, 95.2%, 92.7% in “Tian608”, 95.9%, 84.5%, 93.9%, 86.0% in “Tiangui”, and 96.3%, 91.6%, 94.5%, 76.9% in “Tiannuo” respectively. With V press level increasing, bioconcentration factor (BF) increased but translocation factor (TF) decreased, and both were less than 1. It shows that V in different sweet corn was enriched mainly in roots, which restricts its transportation from root to shoot, resulting in less V enrichment in seed (＜0.5 μgg-1). Sweet corn plant is a V-tolerant plant.

vanadium; sweet corns (Zea mays L.); enrichment characteristics; translocation

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.09.020

X171.5

A

1674-5906（2016）09-1555-07

侯明, 韋明奉, 楊心瀚, 張志專, 黃麗燕. 2016. 不同甜玉米品種對釩的積累富集特性[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 25(9): 1555-1561.

HOU Ming, WEI Mingfeng, YANG Xinhan, ZHANG Zhizhuan, HUANG Liyan. 2016. Bioaccumulation characteristics of vanadium in different sweet corns [J]. Ecology and Environmental Sciences, 25(9): 1555-1561.

國家自然科學(xué)基金項目（41161076；41561077）；廣西高校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201510596131）

侯明（1957年生），女，教授，博士，研究方向為環(huán)境污染控制和生態(tài)毒理。E-mail: glhou@glut.edu.cn

*通信作者

2016-07-25