硅對鎘脅迫下菜心微量元素吸收與轉運的影響

劉帥，吳志超，王富華*，趙亞榮，鄒素敏，李漢敏

1. 廣東省農業科學院農產品公共監測中心，廣東 廣州 510640；

2. 華中農業大學資源與環境學院，湖北 武漢 430070；

3. 農業部農產品質量安全檢測與評價重點實驗室，廣東 廣州 510640；

4. 農業部農產品質量安全風險評估實驗室，廣東 廣州 510640

硅對鎘脅迫下菜心微量元素吸收與轉運的影響

劉帥1，2，3，4，吳志超1，3，4，王富華1，3，4*，趙亞榮1，3，4，鄒素敏1，2，3，4，李漢敏1，2，3，4

1. 廣東省農業科學院農產品公共監測中心，廣東 廣州 510640；

2. 華中農業大學資源與環境學院，湖北 武漢 430070；

3. 農業部農產品質量安全檢測與評價重點實驗室，廣東 廣州 510640；

4. 農業部農產品質量安全風險評估實驗室，廣東 廣州 510640

為探討鎘（Cd）脅迫下，施硅（Si）處理對植物體對微量元素吸收與轉運的影響，采用營養液培養方式，研究了在低（1 μmol·L-1）、高（5 μmol·L-1）Cd脅迫下施Si處理對菜心（Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis）地上部、根部微量元素鐵（Fe）、錳（Mn）、銅（Cu）、鋅（Zn）含量，根系質外體、共質體及細胞壁中微量元素含量分配和木質部中各微量元素濃度變化的影響。結果顯示，（1）Cd脅迫下菜心地上部對微量元素的吸收均表現出“低促高抑”的趨勢，根部吸收紊亂，施Si后，地上部Fe、Cu、Zn含量呈不同程度的增加趨勢，但 Mn含量降低；根部Fe、Cu、Zn含量在施Si后也普遍增加，但差異不顯著，對Mn則表現出拮抗作用。（2）Cd脅迫破壞了根系質外體、共質體、細胞壁中微量元素分布平衡，施Si處理普遍提高根系共質體和細胞壁中Fe、Cu、Zn含量，同時降低了Mn含量，增大了共質體中各微量元素的分配比例。（3）施Si普提高了木質部中Fe、Cu、Zn的濃度，降低了Mn的濃度，緩解了Cd對木質液中微量元素運輸的影響。結論：Cd脅迫下，施Si通過提升微量元素在根系共質體及共質體的再分配，增強木質部微量元素的轉運能力及其在地上部的富集能力，維持了菜心在Cd脅迫下的微量元素平衡。

鎘脅迫；硅；微量元素；吸收；轉運

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隨著工業化進程加快，城鎮化快速發展，農田土壤Cd污染日趨嚴重。最新資料顯示，我國農田土壤Cd污染面積已超過28×104hm2，Cd位點超標率達7.0%（環境保護部，2014）。而中國約有24.1%的菜園土壤Cd含量超過國家土壤環境質量二級標準，Cd已成為蔬菜重金屬污染主要種類之一（Wei et al.，2006）。植物在生長過程中，需要從外界吸收Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素，雖然其含量在植物體內較少，但對植物生長發育起著至關重要的作用，它是組成酶、維生素和生長素的成分，直接參與了植物體的新陳代謝，如Fe直接參與葉綠素的合成，Mn參與蛋白質和無機酸的代謝，Zn、Cu是許多酶的組成成分（沈惠國，2010），而Cd會影響植物新陳代謝，抑制生長，降低植物對部分微量元素的吸收（Wang et al.，2013）。研究表明，低濃度的Cd可以抑制大白菜地上部K、P、Mg、Mn、Zn含量，且抑制程度存在品種差異（劉志華等，2008）；雍菜根-莖葉中Cd的轉移明顯促進Zn的轉移，Fe、Mn、Cu的轉移則隨著Cd轉移系數的升高呈先降后升的趨勢（張娟，2011）。可見，如何緩解或抑制蔬菜的Cd毒害，不僅與蔬菜食用安全性緊密相關，而且與蔬菜中有益于人體健康的微量元素的吸收密切相關。

Si被認為是對植物健康生長有益的營養元素，在地殼中含量豐富（Vaculík et al.，2009）。Si可以提高作物產量，改善作物品質，抵御各種逆境脅迫（陳翠芳等，2008），土壤適當施用Si素調理劑對提高土壤pH、降低葉菜體內Cd含量具有明顯效果（王艷紅等，2012）。宋阿琳（2009）的研究結果顯示小白菜在Cd脅迫下，微量元素遭到破壞，加Si處理抑制了微量元素在小白菜中的不平衡移動，緩解Cd造成的破壞，但目前對Si是如何通過調控蔬菜根系吸收及木質部運輸來影響微量元素積累的作用機理還鮮有報告。本試驗以菜心（Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis）為供試材料，采用營養液培養方式，通過比較根系吸收（共質體途徑與質外體途徑）、木質部運輸和蔬菜地上部、根部微量元素積累的對比分析，以期闡明Cd脅迫下Si調控蔬菜微量元素吸收與轉運的關鍵機理，對研究重金屬Cd脅迫下蔬菜調節有益元素的吸收、積累具有十分重要的理論意義。

1　試驗方法

1.1試驗材料

廣東省主栽蔬菜品種-菜心（特選種19號四九菜心）。

1.2植株培育

菜心種子經消毒、去離子水浸泡后，于28 ℃黑暗環境下萌發。1周后，挑選12株長勢一致的幼苗移至黑色塑料盒（52 cm×33 cm×7 cm）中，添加6 L 1/4強度的改進Hoagland-Arnon營養液培養5 d，隨后用1/2強度的營養液再次培養5 d。待添加各處理培養3周后，收集樣品待測。試驗設7個處理：CK、Cd1、Cd1Si1、Cd1Si5、Cd5、Cd5Si1、Cd5Si5。Cd處理物質的量濃度分別為1 μmol·L-1和5 μmol·L-1（CdCl2），Si處理物質的量濃度分別為0、1 、5 μmol·L-1（Na2SiO3），每個處理重復4次。幼苗置于光周期為16 h/8 h，溫度20～25 ℃環境下生長。營養液持續通氣，每5天更換1次營養液。

1.3研究方法

1.3.1地上部、根部微量元素含量的測定

參照方法（Wu et al.，2015a）測定：菜心用去離子水徹底沖洗后，分離地上部及根部。根系置于20 mmol·L-1EDTA-Na2浸泡20 min以去除根系表面的金屬離子，隨后于68 ℃下烘至恒重，粉碎后備用。準確稱取植株干樣0.2 g于50 mL燒杯中，加入10 mL硝酸-高氯酸混合液（V∶V=4∶1）消解，待消解結束后，利用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS，安捷倫7900，美國）測定消化液中各微量元素質量分數（mg·kg-1）。

1.3.2根部質外體、共質體及細胞壁中微量元素含量的測定

參照方法（Wu et al.，2016）測定：稱取切成2～3 mm的新鮮根部材料1 g左右，加入10 mL 5 mmol·L-1的CaCl2溶液（pH=6.0），振蕩提取2.5 h，用紗布過濾，反復提取5次，得到質外體提取液。將殘根置于-75 ℃下冷凍3 d，自然解凍破壞細胞膜，按上述方法提取5次，得到共質體提取液。殘根洗滌3次后消解得細胞壁提取液。隨后利用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS，安捷倫7900，美國）測定根部質外體、共質體及細胞壁中微量元素質量分數（mg·kg-1）。

1.3.3木質部Fe、Mn、Cu、Zn濃度的測定

參照方法（Wu et al.，2015b）測定：挑選6株長勢一致的植株，在離根部2 cm處用刀片切去菜心地上部，斷莖處套上長10 cm左右橡皮管，并將已彎好的一端引流至10 mL刻度管中，棄用起始1～2 μL汁液以避免傷流干擾，收集時間為3 h。測量體積并定容后用電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS，安捷倫7900，美國）測定木質部中微量元素質量濃度（mg·L-1）。

1.4數據統計分析

試驗采用Excel進行數據處理，采用SPSS 19.0進行方差分析（ANOVA），采用Duncan新復極差法進行P＜0.05水平的顯著性分析，以小寫英文字母表示多重比較結果。

2　結果分析

2.1硅對鎘脅迫下菜心地上部、根部Fe、Mn、Cu、Zn含量的影響

為了更好地比較Cd脅迫下，施Si處理對菜心地上部（可食部位）、根部微量元素含量及其轉運關系，本文引入轉移系數（Translocation factor，TF）來表征4種微量元素在菜心體內的分布特征規律。轉移系數為各種微量元素在地上部的含量與根部含量的比值，可反映出菜心根部吸收后轉運到地上部的能力（賈永霞等，2016）。

Cd脅迫下，施Si對菜心地上部和根部Fe、Mn、Cu、Zn含量的影響如表1所示。由表可知，菜心地上部微量元素含量隨著Cd脅迫加強均呈現為“低促高抑”現象。低Cd脅迫下，地上部微量元素含量都略高于其對照組，其中Mn和Zn分別顯著增加38.83%和22.14%；高Cd脅迫下，地上部Fe、Mn、Cu、Zn含量與CK相比分別降低了7.38%、16.22%、20.19%和24.32%。根部微量元素含量由于種類不同而表現差異不同，其中，根部Fe含量隨Cd脅迫加強表現“先升后降”的趨勢，但差異不明顯；Mn和Zn含量有降低趨勢，且在高Cd脅迫時分別顯著降低了36.22%和17.32%；Cu含量則表現出增加趨勢，高Cd脅迫下與CK相比顯著增加了69.68%。轉移系數方面，低Cd脅迫下，各微量元素轉移系數均有不同程度的增加；在高Cd脅迫下，Cu和Zn的轉移系數分別下降了0.060和0.023，而Fe和Mn的轉移系數分別上升了0.003和0.015。

從表1中可知，Cd脅迫下施Si影響了菜心各部分微量元素含量。Cd脅迫下，隨施Si濃度的提高，菜心地上部Fe、Cu、Zn含量均有上升趨勢，而Mn含量則呈現下降趨勢。高Cd脅迫下，地上部Fe、Cu、Zn含量在施5 μmol·L-1Si后與單一高Cd脅迫相比分別提高了23.03%、46.68%和24.41%，而Mn含量降低了26.92%。同時從表1可知，低Cd脅迫下，施用5 μmol·L-1Si后，根部Fe和Zn含量分別顯著上升了69.17%和29.71%，但對Cu的影響不明顯；高Cd脅迫下，根部Fe、Cu、Zn含量在施Si后普遍增加，但差異不顯著；根部Mn含量則隨施Si濃度提高表現出拮抗作用，施5 μmol·L-1Si后分別顯著降低了47.80%（低Cd）和35.61%（高Cd）。此外，低Cd脅迫下，施5 μmol·L-1Si后Mn和Cu的轉移系數分別顯著增大了0.032和0.030，而Fe和Zn轉移系數分別降低了0.013和0.066；高Cd脅迫下，施Si后Cu轉移系數增大了0.023，但對其他元素無顯著影響。

表1　地上部、根部微量元素質量分數及其轉移系數Table 1　Mass fraction and translocation factor （TF） of trace elements in shoots and roots

表2　根系質外體、共質體、細胞壁中Fe質量分數及分配比例Table 2　Mass fraction and distribution proportion of Fe in apoplast， symplast and cell wall of roots

2.2硅對鎘脅迫下菜心根系質外體、共質體、細胞壁Fe、Mn、Cu、Zn含量分布的影響

根系共質體途徑是指礦質元素從植物根毛細胞膜通道進入，利用細胞間的胞間連絲，經皮層、內皮層等進入根內導管，移動速度較慢；而質外體途徑則是根系周圍的礦質元素經根吸收后，沿著細胞壁中的空隙進入木質部和韌皮部，該途徑移動速度較快。表2～5表明了Cd脅迫下，Si對菜心根系質外體、共質體、細胞壁中微量元素含量及分布的影響。由表可知，隨著Cd脅迫加強，質外體中Fe、Mn、Zn含量逐漸降低，高Cd脅迫下3種微量元素與CK相比分別降低了20.45%、23.78%和16.34%；共質體中這3種元素含量則分別降低了22.37%、11.71%和27.47%，但共質體中Cu的含量提高了154.89%。同時從表中可知，低濃度Cd增加了質外體中Fe、Zn以及共質體中Fe、Mn、Cu、Zn的分配比例；但高濃度Cd使共質體中Fe、Mn和Zn分配比例分別降低了2.26%、0.26%和1.40%，卻使Cu的分配比例增加了3.99%；細胞壁中Fe、Mn、Zn分配比例均隨Cd脅迫加強表現出“先減后增”的趨勢，而Cu則表現出相反的趨勢。

從表2～5可知，Cd脅迫下，施Si可以普遍提高共質體中Fe、Cu、Zn含量，降低Mn含量，同時增加細胞壁中Cu和Zn以及高Cd環境下Fe的含量，降低了細胞壁中Mn的含量。高Cd脅迫下，施用5 μmol·L-1Si與單一高Cd脅迫相比，共質體中Fe、Cu、Zn含量分別增加了23.34%、38.27%和18.37%，Mn含量降低了24.40%；此時細胞壁中Fe、Cu、Zn含量增加了17.14%、6.53%和8.34%，Mn含量降低了48.98%；質外體中微量元素含量變化則表現出不同程度的差異。此外，施Si可以普遍提高共質體中微量元素分配比例，同時降低細胞壁中Mn、Cu以及低Cd脅迫下Fe的分配比例。高Cd脅迫下，施5 μmol·L-1Si與單一高Cd脅迫相比，共質體中Fe、Mn、Cu、Zn分配比例分別增加了2.68%、0.76%、1.73%和0.68%，但細胞壁中Mn和Cu卻分別降低了1.17%和3.37%。

表3　根系質外體、共質體、細胞壁中Mn質量分數及分配比例Table 3　Mass fraction and distribution proportion of Mn in apoplast， symplast and cell wall of roots

表4　根系質外體、共質體、細胞壁中Cu質量分數及分配比例Table 4　Mass fraction and distribution proportion of Cu in apoplast， symplast and cell wall of roots

表5　根系質外體、共質體、細胞壁中Zn質量分數及分配比例Table 5　Mass fraction and distribution proportion of Zn in apoplast， symplast and cell wall of roots

2.3硅對鎘脅迫下菜心木質部Fe、Mn、Cu、Zn含量的影響

表6表明了Cd脅迫下施Si處理對木質液中微量元素濃度的影響。由表可知，隨著Cd脅迫加強，木質部中Fe、Mn、Zn濃度有“先升后降”的趨勢，而Cu表現出逐漸降低趨勢。高Cd脅迫下木質液中Fe、Cu、Zn濃度相較CK分別下降了6.01%、25.15%、22.39%，而Mn的濃度增加了22.88%。同時從表中可知，低Cd脅迫下，木質部中Fe、Cu、Zn濃度均隨施Si濃度的提高而增加，而Mn則表現為降低趨勢。施用5 μmol·L-1Si時，木質部中Fe、Cu、Zn濃度顯著增加了17.11%、35.03%、18.16%，而Mn的變化不顯著。高Cd脅迫下，隨施Si濃度提高，木質部中Fe濃度變化有“低促高抑”現象，Cu、Zn有增加趨勢，Mn則表現為降低趨勢，其中Fe、Cu、Zn濃度分別最大增加9.93%、18.95%、26.86%，而施5 μmol·L-1Si使Mn濃度降低了30.97%。

表6　木質部中微量元素質量濃度Table 6　Mass concentration of trace elements in xylem

3　討論

3.1鎘脅迫下硅對地上部、根部微量元素積累量影響

蔬菜地上部（可食部分）和根部微量元素含量是判斷植物營養價值高低的重要生理指標。許多研究表明，Cd脅迫能顯著影響植物對微量元素（包括Fe、Mn、Cu、Zn）的吸收與運輸。本研究中，隨著Cd脅迫加強，菜心地上部Fe、Mn、Cu、Zn含量均表現出“低促高抑”的變化趨勢，這也是重金屬對植物生長影響的普遍規律。低Cd脅迫（1 μmol·L-1）下，Cd促進植物生長，地上部對微量元素吸收比根部更明顯，說明此濃度Cd脅迫下，地上部Cd含量未超過菜心的耐受閾值，此時根系質外體和共質體中Fe、Mn、Cu、Zn比例普遍高于對照，且轉移系數均有不同程度的提高，說明此濃度Cd脅迫可促進微量元素從根部向地上部的吸收與運輸。高Cd脅迫（5 μmol·L-1）下，菜心生長受抑制，地上部微量元素含量明顯降低，根部對微量元素的吸收紊亂，可能是因為Cd脅迫使根系質膜通透性增大，根系形態和生理指標改變所致（何俊瑜等，2009），表現出Fe和Mn的轉移系數變大，Cu和Zn的轉移系數變小。黃輝等（2010）對玉米幼苗的研究表明，低Cd脅迫導致光合作用相關光反應指標（Fv/Fm、Fv′/Fm′）下降，凈光合速率提高，促進植物生長，提高了玉米對微量元素的吸收與轉運；而高Cd脅迫下，Cd抑制光合作用從而抑制玉米對微量元素的吸收，使其生長變得緩慢。

本研究顯示，在Cd脅迫下，施Si能影響植物對微量元素的吸收，其中地上部Fe、Cu、Zn含量隨施Si濃度的提高而增加，根部Fe、Cu、Zn含量在施Si后出現不同程度地提高，說明施Si能影響植株對微量元素的吸收與積累。研究表明，施Si能提高植物對重金屬Cd的耐性，減弱重金屬由根部向上運輸的能力，從而減輕或解除其生理毒害作用（陳翠芳等，2007）；Fu et al.（2012）發現施Si增強了Fe從根部向地上部轉運的能力，增強了地上部對Fe的吸收；Li et al.（2011）研究Cd脅迫下Si對玉米幼苗光合作用的影響，表明玉米葉片葉綠素含量隨著Cd濃度增加而呈下降趨勢，而施Si后葉綠素含量上升，可見施Si提高了光合作用，增強了地上部對Fe、Cu、Zn元素的吸收。本研究顯示在高Cd脅迫下，施用5 μmol·L-1Si時，根部Fe、Cu、Zn含量普遍增加，可能是因為Si在細胞壁，特別是在次生化細胞壁沉積過程中，改變了細胞壁的孔隙度（Wang et al.，2000）而增強了自身對這幾種元素的吸收，這與黃秋蟬（2013）等人研究結果相似。另外，菜心地上部、根部對Mn的積累隨施Si濃度的提高而降低，說明Si與Mn表現為拮抗關系，施Si影響植物對Mn的吸收。有研究表明，施Si可以緩解Mn對水稻的毒害，Si使水稻根系氧化力增強，使Mn被氧化成不溶態而沉積在根系表面，從而減少根系對Mn的吸收（Islam et al.，1969）；另一項研究表明，細胞壁中SiO32-與陽離子結合，改變了細胞壁對Mn的結合特性，從而減少豇豆對Mn的吸收（Iwasaki et al.，2002）。

3.2鎘脅迫下施硅對根系微量元素分配的影響

植物地上部微量元素的積累與很多生理過程密切相關，微量元素可以通過質外體途徑和共質體途徑進入植物根系細胞，后經木質部運輸到地上部，對大多數植物而言，根系是微量元素積累的主要部位。大部分Cd在經過根部表皮時，會在表皮細胞中沉積（王曉娟等，2015），而施Si可促進重金屬Cd形成沉積物。史新慧等（2006）采用PTS示蹤劑示蹤質外體運輸途徑，發現Si處理可以顯著降低PTS向地上部的運輸，說明施Si可以阻礙質外體運輸途徑。本研究中，隨著Cd脅迫加強，共質體中Fe、Mn、Zn含量減少，分配比例降低；而Cu含量增加明顯，分配比例提高。可能是因為Cd可以占用特異性低的微量元素Fe和Zn的的離子通道進入細胞，通過與鋅轉運蛋白與鈣轉運蛋白結合，抑制了Fe、Zn進入共質體途徑中（Verbruggen et al.，2009；薛永等，2014），同時也嚴重影響根部細胞膜的通透性，導致大量的Cu進入共質體途徑中（宇克莉等，2010；郭智等，2009）。本研究結果還顯示，施Si后，普遍增加了共質體和細胞壁中Fe、Cu、Zn含量，提高了微量元素在共質體中的分配比例。出現這種變化趨勢的原因可能是Si處理改變根細胞Cd的分布，增加了Cd在細胞壁中的沉積（陳翠芳等，2007），緩解了Cd與金屬離子的競爭關系，同時降低了根系細胞質膜的透性（黃秋蟬，2007），使得金屬元素通過結合位點進入根細胞的能力提高，進而表現出根系共質體中微量元素含量增加。而根系質外體、共質體和細胞壁中Mn含量在施Si后均有所降低，進一步說明了Si與Mn的拮抗作用，影響了植物根系對Mn的吸收。

3.3施硅對木質部中微量元素積累影響

植物根系吸收微量元素主要通過木質部運輸到達地上部，其運輸效率取決于共質體運輸和質外體運輸和微量元素進入木質部的能力，而在導管中的運輸主要受根壓和蒸騰作用的影響（吳志超，2015）。本研究顯示，Cd脅迫影響木質部中微量元素含量變化，高Cd脅迫均降低了木質液中微量元素濃度。施Si后，菜心木質部中Fe、Cu、Zn含量隨施Si濃度的提高而增加，與地上部微量元素含量變化趨勢基本相同，說明施Si可能增強了木質部中微量元素裝載、運輸和卸載的能力，從而提高地上部Fe、Cu、Zn的含量。有研究表明，檸檬酸運輸載體可以促進Fe從根系向地上部運輸，木質部中Fe是以檸檬酸-Fe3+螯合物向地上部運輸（Morrissey et al.，2009）；Zn在木質部長距離運輸時以離子態或與有機酸等有機物螯合運輸，其中植物鐵載體和DMA起著重要作用（虞銀江等，2012；Suzuki et al.，2008）；尼克酰胺對Cu在番茄木質部中的轉運過程具有重要作用（Pich et al.，1996）。本試驗中施Si處理可能增加了菜心木質部中有機酸、氨基酸的種類和含量，進而影響了木質部中Fe、Cu、Zn的轉運效果，但還需做進一步分析。研究顯示，Cd脅迫下，木質部中Mn含量隨施Si濃度提高而降低，如上文所述，可能與施Si抑制了根系對Mn的吸收有直接關系，或是木質部中某種物質起調控作用，從而降低了地上部Mn含量。

4　結論

本文研究了Cd脅迫下，Si對菜心微量元素的吸收與轉運的影響。結果顯示，低Cd脅迫提高了菜心地上部Fe、Mn、Cu、Zn的含量，但高Cd脅迫下，根部微量元素吸收紊亂，根系質外體途徑和共質體途徑出現差異，木質部運輸受到影響，地上部微量元素含量降低。施Si處理后，根部Fe、Cu、Zn含量提高了，但Mn含量減少了；同時根系共質體和細胞壁Fe、Cu、Zn含量提高了，共質體中各微量元素的分配比例也增大了；且木質液中Fe、Cu、Zn濃度提高，Mn濃度降低，最終表現出地上部Fe、Cu、Zn含量增加，Mn含量降低的現象。由此可見，Cd脅迫下，施Si對調控菜心微量元素的吸收與轉運，維持正常生長代謝，保證蔬菜質量安全具有一定的積極性。然而，有關木質部內在調控機理及其對Mn吸收表現出的特殊性還需進一步研究。

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Effects of Silicon on Uptake and Transport of the Trace Elements of Flowering Chinese Cabbage Exposed to Cadmium Stress

LIU Shuai1，2，3，4， WU Zhichao1，3，4， WANG Fuhua1，3，4*， ZHAO Yarong1，3，4， ZOU Sumin1，2，3，4， LI Hanmin1，2，3，4
1 Public Monitoring Center for Agro-product of Guangdong Academy of Agricultural Sciences， Guangzhou 510640， China；
2. College of Resources and Environment， Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， China；
3. Key Laboratory of Testing and Evaluation for Agro-product Safety and Quality， Minstry of Agriculture， Guangzhou 510460， China；
4. Laboratory of Quality & Safety Risk Assessment for Agro-products （Guangzhou）， Minstry of Agriculture， Guangzhou 510460， China

This research evaluated the effects of silicon （Si） application on the absorption and transport of the trace elements （Fe， Mn，Cu， Zn） within plants under cadmium （Cd） stress. Flowering Chinese cabbage （Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis） was exposed to low （1 μmol·L-1） and high （5 μmol·L-1） Cd/Si treatments by nutrient solution culture experiments， and trace element concentrations in apoplast， symplast， cell walls， xylem and plant tissues （shoots and roots） were analyzed. Results showed that， （1）the trace element concentrations in shoots were enhanced by low Cd addition while showed the opposite trend in high Cd treatment. The application of Si could increase the concentrations of Fe， Cu and Zn in shoots， while decreased of Mn. （2） The addition of Cd could influence the distribution of the trace elements in apoplast， symplast and cell walls of roots. While Si application could elevate the distribution proportion of the trace elements in symplast and the concentrations of Fe， Cu and Zn in symplast and cell wall of roots， while decreased the concentrations of Mn in these parts. （3） Si addition increased the concentrations of Fe， Cu and Zn in xylem，and decreased that of Mn， which indicated that Si could mitigate Cd stress in xylem loading process. These results reveal that Si could alleviate Cd stress by enhancing root symplast uptake， xylem loading and shoot accumulation of trace elements in flowering Chinese cabbage under Cd stress.

cadmium stress； silicon； trace elements； absorption； transport

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.08.024

X53

A

1674-5906（2016）08-1412-07

廣東省自然科學基金項目（2016A030310323；2015A030313571；2014A030313570）；廣東省現代農業產業技術體系創新團隊項目（2016LM1097）

劉帥（1992年生），男，碩士研究生，主要從事土壤重金屬污染修復研究。E-mail: 939777504@qq.com

王富華（1962年生），男，研究員，主要從事農產品質量安全研究。E-mail: wfuwqs@163.com

2016-07-10

引用格式：劉帥， 吳志超， 王富華， 趙亞榮， 鄒素敏， 李漢敏. 硅對鎘脅迫下菜心微量元素吸收與轉運的影響［J］. 生態環境學報，2016， 25（8）: 1412-1418.