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1試驗(yàn)方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)0、3、12、20mg/kg4個(gè)鎘水平，每盆裝土1.5kg，分別施入0.46gNH4NO3、0.757gKH2PO4和0.615gK2SO4作基礎(chǔ)養(yǎng)分，重復(fù)4次。鎘以CdCl2溶液形式加入，養(yǎng)分以溶液形式作基肥一次施入。將土壤、CdCl2溶液和養(yǎng)分混勻，陳化30天后，選擇苗齡、長(zhǎng)勢(shì)一致的煙苗移栽入盆中，每盆2株，60天后收獲，收獲的植株先用自來水洗凈，再用去離子水沖洗，擦干，稱重，用于化學(xué)形態(tài)的測(cè)定。

1.2分析方法Cd形態(tài)測(cè)定采用江行玉[7]方法改進(jìn)后進(jìn)行，具體操作如下：準(zhǔn)確稱取一定量的鮮樣，剪成1~2mm2的碎片，置于燒杯中，加入37.5mL提取劑，在30℃恒溫箱中放置過夜(17~18h)，次日回收提取液，再加入同樣該提取液，浸取2h后再回收提取液，重復(fù)2次，即在24h內(nèi)提取4次。集4次提取液（共150mL）于燒杯中，提取液經(jīng)蒸發(fā)近干后，用一定比例硝酸-高氯酸消煮，定容，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定，即得到一定提取劑所選擇提取的重金屬形態(tài)。提取劑及提取順序?yàn)椋?0%乙醇、去離子水、1mol/LNaCl溶液、2%(V/V)醋液、0.6mol/L鹽酸。

1.3符號(hào)含義FW、FNaCl、FHAC、FHCl、FR分別表示水、NaCl、HAC、HCl以及80%乙醇提取劑所提取的鎘化學(xué)形態(tài)的分配比率。

2結(jié)果與分析

2.1不同類型煙草根中鎘的化學(xué)形態(tài)，煙草根中鎘的各化學(xué)形態(tài)，隨鎘處理濃度的增加而增加。在不加鎘的情況下，各形態(tài)分配比率差別不大；在低濃度處理情況下，F(xiàn)HAC和FNaCl提取態(tài)分配比率升高，F(xiàn)W、FE有所降低；但當(dāng)鎘處理濃度升到20mg/kg，‘Xanthi’根中FHAC提取態(tài)分配比率降低，F(xiàn)W提取態(tài)分配比率超過了FNaCl提取態(tài)?？梢钥闯?，隨著鎘處理濃度的增加，不同品種煙草根中鎘的各形態(tài)分配比率有接近的趨勢(shì)。不同煙草之間根各形態(tài)的分配比率有差異。隨著鎘濃度的提高，‘貴煙11號(hào)’FW高于‘Xanthi’，F(xiàn)W提取水溶性有機(jī)酸鹽、重金屬的一代磷酸鹽[M(H2PO4)2]等，其毒性較強(qiáng)，高濃度下，‘貴煙11號(hào)’FW提取態(tài)比率加大，勢(shì)必造成對(duì)植物根部的傷害。同時(shí)看出，低濃度下高積累型FHAC分配比率高于低積累型，而FW分配比率低于低積累型。FHAC提取難溶于水的重金屬磷酸鹽等，推斷可能是高積累型煙草根內(nèi)鎘形成難溶于水的磷酸鹽有利于其對(duì)鎘的積累。

2.2不同類型煙草莖中鎘的化學(xué)形態(tài)，煙草莖中鎘的各化學(xué)形態(tài)，隨鎘處理濃度的增加而增加，但各形態(tài)的分配比率卻因鎘處理濃度而異。與根相比，F(xiàn)HAC分配比率降低，F(xiàn)NaCl和FHCl分配比率升高，以FHAC和FNaCl提取態(tài)最多，兩者總量有所降低，且FHAC和FNaCl分配比率相差不大，甚至有的FNaCl超過了FHAC分配比率。與不加鎘情況相比，低濃度處理(3mg/kg)下，F(xiàn)HAC與FNaCl提取態(tài)分配比率之和增加，F(xiàn)W提取態(tài)有所下降。在鎘處理濃度為12mg/kg時(shí)，F(xiàn)NaCl提取態(tài)分配比率有所降低，F(xiàn)W提取態(tài)有所升高。

2.3不同類型煙草葉中鎘的化學(xué)形態(tài)，煙草葉中鎘的各化學(xué)形態(tài)，隨鎘處理濃度的增加而增加。與根、莖中相比，F(xiàn)NaCl提取態(tài)分配比率升高，F(xiàn)HAC和FHCl降低。形態(tài)分配比率主要在去離子水、HAc、NaCl提取態(tài)間變化。所有鎘處理中，F(xiàn)NaCl提取態(tài)分配比率最高，占47.81%~65.10%，F(xiàn)HAC提取態(tài)分配比率次之。與不加鎘處理相比，低濃度時(shí)，F(xiàn)NaCl提取態(tài)分配比率下降，F(xiàn)HAC提取態(tài)分配比率有所升高，但FNaCl提取態(tài)仍占優(yōu)勢(shì)。到高濃度(12mg/kg)時(shí)，F(xiàn)W升高，F(xiàn)NaCl降低。不同煙草葉鎘的各形態(tài)的分配比率有差異?？梢钥闯?，在不加鎘處理時(shí)，不同品種的FNaCl提取態(tài)分配比率相差不大，隨著鎘處理濃度的提高，‘Xanthi’的FNaCl不斷增加，直到20mg/kg才有所降低，而‘貴煙11號(hào)’和‘RG17’的FNaCl不斷降低，相反‘Xanthi’的FW提取態(tài)的分配比率不斷降低，而‘貴煙11號(hào)’和‘RG17’的FW在不斷增加。隨著鎘濃度的增加，這種趨勢(shì)更加明顯。

3結(jié)論

（1）在鎘形態(tài)分布中，根中FHAC分配比率占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，莖中FHAC降低，F(xiàn)NaCl增加，而在葉中，F(xiàn)NaCl提取態(tài)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。從根到地上部鎘化學(xué)形態(tài)的這種變化，與鎘在植株不同部位的分布有很大的關(guān)系。

（2）煙草根內(nèi)以HAc提取態(tài)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，表明有相當(dāng)一部分Cd能與一些物質(zhì)結(jié)合形成活性較低的難溶性化合物，相應(yīng)地自由態(tài)的Cd含量相對(duì)較低，以致它的毒害作用變小。由于富集在煙草根部的Cd有一部分是以難溶的形態(tài)存在，所以它不容易由根部向地上部分遷移，這也可能是根部積累Cd的機(jī)制之一。而煙草葉片內(nèi)鎘都以NaCl提取態(tài)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，表明進(jìn)入煙葉內(nèi)的Cd多附集在蛋白質(zhì)周圍。這也可能是煙草葉鎘含量高于根、莖而受害癥狀較根輕的原因之一。

（3）煙草根、莖、葉鎘的各形態(tài)含量隨土壤鎘濃度的增加而增加，根部FHAC分配比率最高，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，莖FHAC降低，F(xiàn)NaCl增加，而葉片F(xiàn)NaCl分配比率最高，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且隨著鎘濃度的加大，根、莖、葉鎘的各形態(tài)分配比率有接近的趨勢(shì)。說明隨著鎘對(duì)植物體內(nèi)毒害作用的增加，煙草忍耐鎘的機(jī)制作用降低。

（4）低濃度下高積累型根內(nèi)FHAC分配比率高于低積累型，表明高積累型煙草根內(nèi)鎘更多形成難溶于水的磷酸鹽，以致它的毒害作用變小。煙草耐性品種FNaCl分配比率高于敏感性，表明耐性品種中的鎘更多的與蛋白質(zhì)的巰基和其他一些側(cè)鏈絡(luò)合形成低毒或無毒物質(zhì)，降低了鎘毒性，而敏感型FW較高，毒害作用較大，影響植物生長(zhǎng)?？梢酝茢喔叻e累型煙草根內(nèi)鎘形成難溶于水的磷酸鹽有利于其對(duì)鎘的積累，而與蛋白質(zhì)絡(luò)合，從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到液泡可能是煙草耐性品種忍耐鎘的主要機(jī)制之一。這有待于進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

4討論

從各提取態(tài)鎘的絕對(duì)含量來看，葉＞莖或根，這與章鋼婭[8]、趙秀蘭[2]等研究結(jié)果一致，說明煙草對(duì)Cd有著很強(qiáng)的轉(zhuǎn)移能力。FNaCl主要提取果膠鹽、與蛋白質(zhì)結(jié)合形態(tài)或呈吸著態(tài)的重金屬，而作物對(duì)鎘的耐受性與氯化鈉提取態(tài)的比例之間有顯著的相關(guān)性[9]。在煙草葉片內(nèi)，鎘都以NaCl提取態(tài)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，表明進(jìn)入煙葉內(nèi)的Cd多附集在蛋白質(zhì)周圍。這主要是因?yàn)镃d對(duì)蛋白質(zhì)或其他有機(jī)化合物中巰基有很強(qiáng)的親和力[10]，在植物體內(nèi)，Cd常與蛋白質(zhì)相結(jié)合[11-12]。這種結(jié)合形態(tài)一方面可減少游離Cd的含量，使其有效性和移動(dòng)性降低，從而避免其對(duì)植物產(chǎn)生傷害。另一方面，Cd可能與體內(nèi)的酶和功能蛋白結(jié)合，干擾它們的功能，造成生理生化代謝過程紊亂，而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。而與細(xì)胞壁相結(jié)合或者將金屬復(fù)合物從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移至液泡，在細(xì)胞液中與有機(jī)、無機(jī)負(fù)離子的絡(luò)合等被認(rèn)為是植物細(xì)胞內(nèi)積累或忍耐Cd的主要機(jī)制[13]，且能與Cd相結(jié)合形成復(fù)合物的配體主要?jiǎng)t有檸檬酸（鹽）、草酸（鹽）、氨基酸、多膚、蛋白質(zhì)如植物絡(luò)合素、金屬硫團(tuán)等，以及硫化物、磷酸鹽類等無機(jī)基團(tuán)[14-15]。螯合是植物對(duì)細(xì)胞內(nèi)重金屬解毒的主要方式之一，谷胱甘肽(GSH)、草酸(oxalicacid)、組氨酸(His)和檸檬酸鹽(citrate)等小分子物質(zhì)及金屬螯合蛋白都能螯合重金屬，其中金屬螯合蛋白對(duì)金屬的螯合能力遠(yuǎn)大于GSH和citrate[16]。金屬硫蛋白(metallothionein,MT)是富含半胱氨酸(Cys)殘基的低分子量金屬結(jié)合蛋白，重金屬(Cd2+、Zn2+和Cu2+)脅迫能誘導(dǎo)真菌和動(dòng)物體內(nèi)MT的合成[17-19]，MT可通過Cys殘基上的巰基與金屬離子結(jié)合形成無毒或低毒絡(luò)合物，從而消除重金屬的毒害作用，因而動(dòng)物和真菌的重金屬抗性與MT累積成正相關(guān)[20]，研究表明，與硫代謝有關(guān)的鎘的絡(luò)合作用可能是油菜抗鎘的重要機(jī)制[21]。煙草85%以上的鎘分布在葉內(nèi)，金屬硫蛋白螯合鎘也可能是煙草耐性品種忍耐鎘的主要機(jī)制之一。這些機(jī)理主要對(duì)農(nóng)作物等植物研究較多，煙草研究甚少，需進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

作者：李彥娥趙秀蘭單位：西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院