Cd脅迫對綠豆幼苗中主要營養元素含量的影響

摘要：通過火焰原子吸收分光光度法（ＦＡＡＳ）分析了鎘（Ｃｄ）脅迫下綠豆（Ｐｈａｓｅｏｌｕｓ ｒａｄｉｔｕｓ Ｌ．）幼苗中Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ含量的變化。結果表明，Ｃｄ處理幼苗的地上部分鮮重和干重顯著降低，Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ含量隨處理時間的延長積累變慢，顯著低于對照，表明Ｃｄ可影響綠豆的生長發育和代謝。

關鍵詞：Ｃｄ脅迫；綠豆（Ｐｈａｓｅｏｌｕｓ ｒａｄｉｔｕｓ Ｌ．）；幼苗；火焰原子吸收分光光度法

中圖分類號：Ｏ６５７．３文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）18－4104-02

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｃａｄｍｉｕｍ ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｉｎ Ｎｕｔｒｉｅｎｔ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｐｈａｓｅｏｌｕｓ ｒａｄｉｔｕｓ Ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ

ＺHANG Ｙｕａｎ－ｈｕａ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｗｅｉｎａｎ Normal Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｅｉｎａｎ ７１４０００， Ｓｈａａｎｘｉ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｋ， Ｃａ ａｎｄ Ｍｇ ｉｎ Ｐｈａｓｅｏｌｕｓ ｒａｄｉｔｕｓ Ｌ． ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃａｄｍｉｕｍ （Ｃｄ） ｓｔｒｅｓｓ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｆｌａｍｅ ａｔｏｍｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｂｏｔｈ ｆｒｅｓｈ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｄｒｙ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｋ， Ｃａ ａｎｄ Ｍｇ ｗｅｒｅ ａｌｌ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｕｎｄｅｒ ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ Ｃｄ ｅｘｐｏｓｕｒｅ． Ｔｈｅ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｃｄ ｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｏｆ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ａｔ ｉｔｓ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｇｒｏｗｔｈ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｃｄ ｓｔｒｅｓｓ； Ｐｈａｓｅｏｌｕｓ ｒａｄｉｔｕｓ Ｌ．； ｓｅｅｄｌｉｎｇ； ｆｌａｍｅ ａｔｏｍｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ

由于工業“三廢”日益增多，如果重金屬廢棄物或殘渣的處理不當，往往造成土壤，水源和大氣污染，導致環境惡化，甚至給社會、經濟和人類健康造成不可估量的危害。在重金屬污染中，Ｃｄ的毒害作用尤為突出，例如：２０世紀６０年代日本發生的骨痛病就是由受Ｃｄ污染的“鎘米”所致。Ｃｄ是植物生長的非必需元素，環境中Ｃｄ含量過高會影響植物的生長發育，對植物產生毒害作用。本試驗通過人工模擬Ｃｄ污染，研究了綠豆幼苗地上部分主要營養元素含量的變化，以期為生產實踐積累資料。

１材料與方法

１．１材料

市購優質綠豆（Ｐｈａｓｅｏｌｕｓ ｒａｄｉｔｕｓ Ｌ．）；分析純ＨＮＯ３溶液；１ ｍｏｌ／Ｌ的Ｋ、Ｍｇ和Ｃａ標準貯備液，０．１ ｍｇ／ｍＬ各標準稀釋液。

１．２主要儀器

原子吸收分光光度儀（ＡＡＡ９８，上海精密科學儀器公司），配備Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ空心陰極燈。

１．３方法

１．３．１Ｃｄ脅迫處理取適量綠豆，經５0 g/L次氯酸鈉消毒３ ｍｉｎ后，于２５ ℃溫箱內預萌發２４ ｈ，選擇萌發一致的種子播種于石英砂中，２５ ℃下培養４８ ｈ。然后將材料置于光下繼續培養３ ｄ，再將幼苗移至培養皿中進行溶液培養。對照組用１／２ Ｈｏａｇｌａｎｄ營養液培養；Ｃｄ處理組添加含１ μｍｏｌ／Ｌ Ｃｄ２＋的１／２ Ｈｏａｇｌａｎｄ營養液培養。每皿３０株，培養液２００ ｍＬ，每天更換１次培養液。光照度為３００ ～３５０ μｍｏｌ／（ｍ２·ｓ）（８∶００～２２∶００），晝／夜溫度３０／２０ ℃，相對濕度７０％。

１．３．２樣品處理收集對照組及Ｃｄ處理組生長２、４、６、８ ｄ的綠豆幼苗胚軸以上部分（稱鮮重），置８０ ℃恒溫下烘４８ ｈ（稱干重），粉碎后過４０目篩。準確稱取研磨好的樣品３ ｇ，在電熱板上炭化３０ ｍｉｎ， 待坩堝中黑煙冒盡，置于逐漸升溫至４８０ ℃的馬弗爐中灰化３ ｈ。灰燼經消解、蒸干、溶解和過濾，定容于２５ ｍＬ容量瓶中待測。

１．３．３標準工作液配制用貯備液分別配制各元素系列濃度（０．５～２．５ ｍｇ／ｍＬ）的標準工作液，并測定各標準系列液的吸光度，同時繪制標準曲線。

１．３．４樣品測定按照校正曲線的繪制方法，在原子吸收分光光度計的工作條件下，逐一進行各樣品溶液吸光度的測定。在校正曲線上查出各元素的濃度及加標濃度，每個樣品測３次，取平均值。取相應的試液，測各元素的吸光值，減去空白后，查標準曲線，按下列公式計算樣品中各元素含量。

Ｃｘ＝ｃｍ×ｄｆ×２５／ｍ

式中，Ｃｘ為樣品中各元素含量（單位：μｇ／ｇ）；ｃｍ為查標準曲線所得含量（單位：μｇ／ｍＬ）；ｄｆ為稀釋倍數；ｍ為樣品質量（單位：ｇ）。

２結果與分析

２．１Ｃｄ對綠豆幼苗地上部分鮮重和干重的影響

由圖１可見，Ｃｄ處理８ ｄ后，地上部分的鮮重和干重顯著降低（Ｐ＜０．０５）。與對照相比較，鮮重僅為對照的５８．４％，干重為對照的７６％。

２．２綠豆幼苗地上部分Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ含量的變化

由圖２ａ可見，Ｃｄ處理2 d后，處理組Ｋ含量略低于對照組。隨著處理時間的延長，對照組的Ｋ含量顯著升高，而Ｃｄ處理組含量增加緩慢，且低于對照組。Ｃａ和Ｍｇ也表現出相似的趨勢（見圖２ｂ、2ｃ）。隨著處理時間的延長，處理組的Ｃａ和Ｍｇ含量均升高，但含量仍低于對照組，且在后期增加相對緩慢。

２．３回收率測定結果

采用標準樣品加入法對本法進行考察，其回收率為９３％～１０５％，表明該方法可行。

３討論

Ｃｄ污染影響植物的生長發育，影響細胞代謝，改變植物的形態結構，導致植物生物量和產量的下降［１］。上述結果表明，Ｃｄ脅迫８ ｄ后的綠豆幼苗地上部分鮮重和干重均顯著下降，即Ｃｄ對幼苗顯示出毒害作用，且綠豆幼苗對此毒害較敏感，該結果與前人結果［２］相符。Ｃｄ的毒害機理主要是干擾植物吸收養分，破壞植物體內的養分平衡［３］。Ｃｄ可增加Ｃａ的吸收［４］，但卻抑制小白菜根系對Ｍｎ和Ｚｎ的吸收［５］，黃瓜對Ｋ、Ｃａ和Ｆｅ的吸收［６］，番茄對Ｐ、Ｋ、Ｆｅ和Ｍｎ的吸收［７］，以及黑麥草、玉米、白三葉草和卷心菜對Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃａ和Ｍｇ的吸收［８］。本試驗結果表明，在Ｃｄ脅迫影響下，綠豆幼苗對Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ的積累逐漸減慢，顯著低于正常幼苗的積累能力。

參考文獻：

［１］ ＬＡＲＳＳＯＮ Ｅ Ｈ， ＢＯＲＮＭＡＮ Ｊ Ｆ， ＡＳＰ Ｈ． Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＵＶ－Ｂ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｄ２＋ ｏｎ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ， ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ Ｂｒａｓｓｉｃａ ｎａｐｕ．［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｂｏｔａｎｙ，１９９８，４９（３２３）：１０３１－１０３９．

［２］ 王春春，沈振國．鎘在植物體內的積累及其對綠豆幼苗生長的影響［Ｊ］． 南京農業大學學報，２００１，２４（４）：９－１３．

［３］ ＪＯＣＫＳＯＮ Ｐ Ｊ， ＵＮＫＥＦＥＲ Ｐ Ｊ， ＤＥＬＨＡＩＺＥ Ｅ， ｅｔ ａｌ． Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｒａｎｃｅ ｍｅｔａｌ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｉｎ Ｐｌａｎｔｓ［Ａ］． Ｋａｔｔｅｒｍａｎ Fｅｄ． Eｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Iｎｊｕｒｙ ｔｏ Pｌａｎｔ［Ｃ］． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ： Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，１９９０．２３５－２５５．

［４］ 王煥校．污染生態學基礎［Ｍ］．云南：云南大學出版社，１９９０．７１－１４８．

［５］ 秦天才，吳玉樹，王煥校．鎘、鉛及其相互作用對小白菜生理生化特性的影響［Ｊ］．生態學報，１９９４，１４（1）：４６－５０．

［６］ ＢＵＲＺＹＮＳＫＩ Ｍ． Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｌｅａｄ ａｎｄ ｃａｄｍｉｕｍ ｏｎ ｔｈｅ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ， ｃａｌｃｉｕｍ， ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｎｄ ｉｒｏｎ ｉｎ ｃｕｃｕｍｂｅｒ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ［Ｊ］． Ａｃｔａ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉａｅ Ｐｌａｔａｒｕｍ． １９８７，９（４）：２２９－２３８．

［７］ ＭＯＲＡＬ Ｒ， ＧＯＭＥＺ Ｉ， ＰＥＤＲＥＮＯ Ｊ Ｎ， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃａｄｍｉｕｍ ｏｎ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｔｏｍａｔｏ ｇｒｏｗｎ ｉｎ ｓｏｉｌｌｅｓｓ ｃｕｌｔｕｒｅ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｐｌａｎｔ Ｎｕｔｒｉｔｉｏｎ，１９９４，１７（６）：９５３－９６２．

［８］ 楊明杰，林咸永．Ｃｄ對不同種類植物生長和養分積累的影響［Ｊ］．應用生態學報，１９９８，９（１）：８９－９４．

收稿日期：２０１２－０７－０３

基金項目：陜西省自然科學基礎研究計劃項目（２０１１ＪＱ４０１４）；渭南師范學院科研資助項目（１１ＹＫＺ００５）

作者簡介：張媛華（１９７８－），女，陜西韓城人，講師，博士，主要從事植物代謝和信號轉導方面的研究，（電話）１５８２９２７０２４２（電子信箱）

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