Cd胁迫对绿豆幼苗中主要营养元素含量的影响

摘要：通过火焰原子吸收分光光度法（ＦＡＡＳ）分析了镉（Ｃｄ）胁迫下绿豆（Ｐｈａｓｅｏｌｕｓ ｒａｄｉｔｕｓ Ｌ．）幼苗中Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ含量的变化。结果表明，Ｃｄ处理幼苗的地上部分鲜重和干重显著降低，Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ含量随处理时间的延长积累变慢，显著低于对照，表明Ｃｄ可影响绿豆的生长发育和代谢。

关键词：Ｃｄ胁迫；绿豆（Ｐｈａｓｅｏｌｕｓ ｒａｄｉｔｕｓ Ｌ．）；幼苗；火焰原子吸收分光光度法

中图分类号：Ｏ６５７．３文献标识码：Ａ文章编号：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

由于工业“三废”日益增多，如果重金属废弃物或残渣的处理不当，往往造成土壤，水源和大气污染，导致环境恶化，甚至给社会、经济和人类健康造成不可估量的危害。在重金属污染中，Ｃｄ的毒害作用尤为突出，例如：２０世纪６０年代日本发生的骨痛病就是由受Ｃｄ污染的“镉米”所致。Ｃｄ是植物生长的非必需元素，环境中Ｃｄ含量过高会影响植物的生长发育，对植物产生毒害作用。本试验通过人工模拟Ｃｄ污染，研究了绿豆幼苗地上部分主要营养元素含量的变化，以期为生产实践积累资料。

１材料与方法

１．１材料

市购优质绿豆（Ｐｈａｓｅｏｌｕｓ ｒａｄｉｔｕｓ Ｌ．）；分析纯ＨＮＯ３溶液；１ ｍｏｌ／Ｌ的Ｋ、Ｍｇ和Ｃａ标准贮备液，０．１ ｍｇ／ｍＬ各标准稀释液。

１．２主要仪器

原子吸收分光光度仪（ＡＡＡ９８，上海精密科学仪器公司），配备Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ空心阴极灯。

１．３方法

１．３．１Ｃｄ胁迫处理取适量绿豆，经５0 g/L次氯酸钠消毒３ ｍｉｎ后，于２５ ℃温箱内预萌发２４ ｈ，选择萌发一致的种子播种于石英砂中，２５ ℃下培养４８ ｈ。然后将材料置于光下继续培养３ ｄ，再将幼苗移至培养皿中进行溶液培养。对照组用１／２ Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液培养；Ｃｄ处理组添加含１ μｍｏｌ／Ｌ Ｃｄ２＋的１／２ Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液培养。每皿３０株，培养液２００ ｍＬ，每天更换１次培养液。光照度为３００ ～３５０ μｍｏｌ／（ｍ２·ｓ）（８∶００～２２∶００），昼／夜温度３０／２０ ℃，相对湿度７０％。

１．３．２样品处理收集对照组及Ｃｄ处理组生长２、４、６、８ ｄ的绿豆幼苗胚轴以上部分（称鲜重），置８０ ℃恒温下烘４８ ｈ（称干重），粉碎后过４０目筛。准确称取研磨好的样品３ ｇ，在电热板上炭化３０ ｍｉｎ， 待坩埚中黑烟冒尽，置于逐渐升温至４８０ ℃的马弗炉中灰化３ ｈ。灰烬经消解、蒸干、溶解和过滤，定容于２５ ｍＬ容量瓶中待测。

１．３．３标准工作液配制用贮备液分别配制各元素系列浓度（０．５～２．５ ｍｇ／ｍＬ）的标准工作液，并测定各标准系列液的吸光度，同时绘制标准曲线。

１．３．４样品测定按照校正曲线的绘制方法，在原子吸收分光光度计的工作条件下，逐一进行各样品溶液吸光度的测定。在校正曲线上查出各元素的浓度及加标浓度，每个样品测３次，取平均值。取相应的试液，测各元素的吸光值，减去空白后，查标准曲线，按下列公式计算样品中各元素含量。

Ｃｘ＝ｃｍ×ｄｆ×２５／ｍ

式中，Ｃｘ为样品中各元素含量（单位：μｇ／ｇ）；ｃｍ为查标准曲线所得含量（单位：μｇ／ｍＬ）；ｄｆ为稀释倍数；ｍ为样品质量（单位：ｇ）。

２结果与分析

２．１Ｃｄ对绿豆幼苗地上部分鲜重和干重的影响

由图１可见，Ｃｄ处理８ ｄ后，地上部分的鲜重和干重显著降低（Ｐ＜０．０５）。与对照相比较，鲜重仅为对照的５８．４％，干重为对照的７６％。

２．２绿豆幼苗地上部分Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ含量的变化

由图２ａ可见，Ｃｄ处理2 d后，处理组Ｋ含量略低于对照组。随着处理时间的延长，对照组的Ｋ含量显著升高，而Ｃｄ处理组含量增加缓慢，且低于对照组。Ｃａ和Ｍｇ也表现出相似的趋势（见图２ｂ、2ｃ）。随着处理时间的延长，处理组的Ｃａ和Ｍｇ含量均升高，但含量仍低于对照组，且在后期增加相对缓慢。

２．３回收率测定结果

采用标准样品加入法对本法进行考察，其回收率为９３％～１０５％，表明该方法可行。

３讨论

Ｃｄ污染影响植物的生长发育，影响细胞代谢，改变植物的形态结构，导致植物生物量和产量的下降［１］。上述结果表明，Ｃｄ胁迫８ ｄ后的绿豆幼苗地上部分鲜重和干重均显著下降，即Ｃｄ对幼苗显示出毒害作用，且绿豆幼苗对此毒害较敏感，该结果与前人结果［２］相符。Ｃｄ的毒害机理主要是干扰植物吸收养分，破坏植物体内的养分平衡［３］。Ｃｄ可增加Ｃａ的吸收［４］，但却抑制小白菜根系对Ｍｎ和Ｚｎ的吸收［５］，黄瓜对Ｋ、Ｃａ和Ｆｅ的吸收［６］，番茄对Ｐ、Ｋ、Ｆｅ和Ｍｎ的吸收［７］，以及黑麦草、玉米、白三叶草和卷心菜对Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃａ和Ｍｇ的吸收［８］。本试验结果表明，在Ｃｄ胁迫影响下，绿豆幼苗对Ｋ、Ｃａ和Ｍｇ的积累逐渐减慢，显著低于正常幼苗的积累能力。

参考文献：

［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，沈振国．镉在植物体内的积累及其对绿豆幼苗生长的影响［Ｊ］． 南京农业大学学报，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］ 王焕校．污染生态学基础［Ｍ］．云南：云南大学出版社，１９９０．７１－１４８．

［５］ 秦天才，吴玉树，王焕校．镉、铅及其相互作用对小白菜生理生化特性的影响［Ｊ］．生态学报，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］ 杨明杰，林咸永．Ｃｄ对不同种类植物生长和养分积累的影响［Ｊ］．应用生态学报，１９９８，９（１）：８９－９４．

收稿日期：２０１２－０７－０３

基金项目：陕西省自然科学基础研究计划项目（２０１１ＪＱ４０１４）；渭南师范学院科研资助项目（１１ＹＫＺ００５）

作者简介：张媛华（１９７８－），女，陕西韩城人，讲师，博士，主要从事植物代谢和信号转导方面的研究，（电话）１５８２９２７０２４２（电子信箱）

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