不同番茄品系吸收和積累鎘能力的差異

宋建　金鳳媚　薛俊　劉仲齊

摘要[目的]研究不同番茄品系吸收和積累Cd能力的差異。[方法]采用水培和盆栽試驗，研究不同Cd濃度脅迫下2種番茄品系不同組織器官（根、莖、葉）和果實Cd吸收量來篩選Cd低積累番茄品種。[結果]番茄是Cd敏感型的植物，外界Cd濃度的變化可引起體內Cd含量的變化，且呈正相關。不同Cd濃度脅迫條件下番茄各器官的Cd含量從大到小順序為根、莖、葉、果實。[結論]低積累品種FB6中的Cd含量和變化幅度都低于高積累品種ZF6，可進一步用于番茄的無害化栽培。

關鍵詞 番茄；Cd脅迫；Cd含量

中圖分類號 S641.2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2016）05-033-03

Abstract[Objective]The aim was to study differences of Cd absorption and accumulation ability of different tomato lines.[Method]Hydroponic culture and pot experiment was conducted and cadmium absorption under different Cd stress in different organs （roots， stems， leaves and fruit） of two tomato genotypes were studied for screening low Cd accumulation tomato variety.[Result]The results showed that the tomato was a Cdsensitive plant； changes in the external concentration of Cd can cause changes in the body Cd content. Cd concentrations in different organs of tomato under different Cd stress was in the order of root> stem> leaf >fruit.[Conclusion]Cd content and its change range in low accumulation variety FB6 is lower than the high accumulation variety ZF6， so it can be further used to grow harmless tomatoes.

Key words Tomato； Cd stress； Cd content

隨著工農業的發展，自然及農業環境中的鎘污染越來越嚴重[1-2]。鎘（Cd）不是植物必需元素，但它很容易被植物吸收并在可食用部位富集，從而進入食物鏈，對人類的健康造成威脅[3-5]。因此，篩選Cd低積累蔬菜品種顯得尤為重要和迫切。番茄（Lycopersicon esculentum）為我國反季節溫室大宗蔬菜，在我國南北地區廣泛種植。目前關于番茄的Cd污染研究[6-9]主要集中在Cd對番茄植株生長發育、生理生化的影響及Cd的吸收、富集等方面，而有關不同品系Cd積累特性的報道還較少。筆者以多年自交選育出的番茄自交系為材料，研究Cd在番茄各部位中的累積分布情況，探討植物營養體（根、莖、葉）和繁殖體（果實）對Cd的吸收和累積能力的差異，以期篩選出Cd低積累的番茄品系，為蔬菜無害化栽培提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為筆者所在研究室前期通過水培及盆栽鑒定得到的番茄高Cd積累品種ZF6和低Cd積累品種FB6，分別為浙粉202和粉寶2008自交6代后選育出的穩定株系。試驗時間為2015年2～6月。

1.2 方法

1.2.1 植株生物量和營養器官中Cd含量測定。

將番茄播種于72孔穴盤中，長至4葉1心期時，拔出幼苖洗凈土壤基質，分別轉移至200 mL含Cd 0、15、30 mg/kg的1/2 Hoagland 營養液中，每個處理3次重復。處理21 d后取樣測定各處理番茄幼苗的生物量。每個植株樣品分根、莖和葉后放入烘箱105 ℃殺青10 min，然后在80 ℃條件下烘干至恒重后稱重，準確稱取研磨均勻的干燥樣品于瓷坩鍋中，干灰化消解樣品，徹底灰化后加0.5 mol/L的硝酸溶液溶解，轉移入25 mL容量瓶，定容。用原子吸收儀（AAS ZEEnit 700）測定樣品Cd含量。

1.2.2 果實中Cd含量測定。

將番茄播種于72孔穴盤中，長至4葉1心期時，移入營養缽，河沙∶草碳土約為1∶6，設置0、2、5 mg/L 3個Cd處理濃度，每個處理3次重復。待果實成熟后取樣測定Cd含量。

1.3 數據統計

該研究中各項指標均重復測定3次，采用Excel2007軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 Cd脅迫對番茄生物量的影響

由圖1可知，Cd脅迫下2個番茄品系的長勢表現出明顯差異，ZF6經過21 d的Cd處理后，長勢明顯不如對照，主要表現為葉色發黃、根系生長受抑制、節間不伸長等。經過21 d Cd處理的FB6地上部受抑制程度不明顯，與對照相比，根系伸長稍有抑制，但側根生長并未受到抑制，反而有所促進。隨著Cd處理濃度增加，2個番茄品系的單株生物量都呈下降趨勢，說明重金屬吸收越多，其對番茄生長的毒害越大，表現在性狀上就是生物量下降。由圖2可知，ZF6在Cd脅迫下的番茄單株生物量與對照差異顯著，而FB6的3個處理間差異不顯著。

2.2 番茄營養器官中Cd 含量

由圖3～5可知，隨著Cd脅迫濃度的增加，番茄營養器官（根、莖和葉）中的Cd含量都呈升高趨勢。相比之下，根部Cd吸收量最大，比莖和葉中Cd吸收量高了1個數量級，變化趨勢也最明顯，葉片中Cd吸收量和變化趨勢最小。地上莖、葉部的積累量與地下根部的吸收量成正比，根部吸收越多，在莖和葉中重金屬Cd的積累量越大。在30 mg/L Cd處理下，根部Cd的吸收量和積累量均明顯高于15 mg/L處理，且與15 mg/L處理時的吸收和積累趨勢相同。表明番茄對重金屬Cd敏感，外界環境中Cd濃度的變化會引起其體內Cd的積累變化。ZF6營養器官中的Cd含量都高于FB6，說明ZF6比FB6對Cd更加敏感，屬于高積累品種。

2.3 番茄果實中Cd 含量

由圖6可知，不同Cd濃度處理后番茄果實中Cd含量的變化趨勢在2個番茄品系中有所不同。FB6的果實Cd含量隨著Cd濃度的升高而增加，但變化不明顯，在統計學上差異不顯著（P>0.05），說明5 mg/L的Cd脅迫仍在其耐受范圍之內；ZF6果實中的Cd含量隨Cd濃度的增加而明顯升高，2個處理之間差異達顯著水平（P<0.05）。這也說明該品系對Cd很敏感，超過一定濃度的Cd脅迫就會引起其果實中Cd含量的變化。FB6果實中的Cd含量在2 mg/L處理下為0.044 mg/kg，5 mg/L處理下為0.064 mg/kg，均比ZF6低了一個數量級。番茄果實中的Cd含量與其他營養器官的Cd積累之間相關性不明顯，可能是Cd在番茄根、莖、葉與果實間的轉運途徑是不一樣的，這與朱芳等[10]的研究結論類似。

GB 2762-2005 規定新鮮蔬菜中Cd最高允許限量標準為0.05 μg/kg[11]。該研究表明，當土壤Cd含量為2 mg/kg時，FB6番茄果實中的Cd吸收量在允許限量范圍內，而ZF6番茄果實中的Cd含量超標了2倍以上；當土壤Cd含量為5 mg/kg時，2個番茄品系果實Cd含量均超標，表明番茄是易積累Cd的蔬菜種類。這也說明低積累品種只能被種植在輕度污染區，才能發揮其低積累特征，同時保證植株體內Cd含量達到國家標準。

3 結論與討論

（1）該研究結果表明，番茄是Cd敏感型的植物，外界Cd濃度的變化可引起體內Cd濃度的變化，且呈正相關。2個番茄品系對Cd的吸收存在差異，且不同品系對不同濃度Cd的耐受性不同，Cd脅迫下低積累品種FB6的生物量下降幅度較高積累品種ZF6更小，同時FB6各營養器官中Cd的吸收和積累量以及變化幅度也更小。建議通過種植重金屬低積累品種進行蔬菜無害化栽培。

（2）植物營養是從根部向地上部分傳遞，Cd進入植物體后，大部分在根部積累，主要破壞細胞核內染色體和核仁[12]。隨著體內Cd含量的增加，其對染色體和核仁的破壞加重，這是抑制根下胚軸伸長的主要原因。所以重金屬Cd主要通過根部來影響番茄的生長。該研究中Cd脅迫條件下番茄各器官的Cd含量從大到小順序為根、莖、葉、果實，Cd吸收能力和轉移能力是成正比的，從而表現出根系Cd吸收量越高，轉移到莖葉中的量也越大的規律。

（3）低濃度的Cd（15 mg/L）對FB6的生長有促進作用。可見，盡管Cd不是植物必需元素，還具有一定的生物毒性，但在一定的低脅迫水平下沒有表現出明顯的毒性，反而可能有促生長效應，從而增加了其通過農作物生產過程進入食物鏈的可能性。

（4）該研究為進一步分析番茄的耐Cd機理提供了基礎材料，篩選出的低積累番茄品系可進一步用于番茄的商品化育種，為解決當前Cd嚴重污染造成的糧食安全問題提供了一條經濟有效的途徑。

參考文獻

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