全 文 ：现代生物医学进展 www.shengwuyixue.com Progress inModern Biomedicine Vol.12 NO.12 APR.2012
蕹菜典型品种中 Cd、Pb、Cr、Ni等重金属含量及其相关性 *
龚玉莲 龙燮强 陈 壖 刘金桃 黄汉凤 刘 琴
(广东第二师范学院生物系应用生态学实验室 广东广州 510303)
摘要 目的：蕹菜（Ipomoea aquatica Forsk.）Cd（镉）积累典型品种对 Cd、Pb（铅）、Cr（铬）、Ni（镍）等多种重金属的吸收积累及相互关
系。方法：采用盆栽试验，分析 4个蕹菜 Cd积累典型品种在 6种土壤上的两茬茎叶及根 Cd、Pb、Cr、Ni含量及相关性。结果：①品
种和土壤对供试蕹菜典型品种 Cd含量的效应均达显著水平（P < 0.05），对 Pb、Cr和 Ni含量的效应因重金属、收获时期及部位而
不同，二者对 Cd、Pb含量具一定的交互效应。②两茬茎叶 Cd含量平均值均为 T308 > GDB > QLB > QLQ，根 Cd平均含量高于茎
叶 Cd平均含量；除 Cr外，根 Pb和 Ni平均含量均高于茎叶。③Cd、Pb、Cr、Ni含量呈现复杂的相关关系。茎叶 Cd含量与 Pb含量
正相关，且第一茬相关性极显著（P < 0.01）；Pb含量与 Ni含量相关关系明显，第一茬茎叶、根 Pb含量与 Ni含量的正相关达到显
著（P< 0.05）或极显著水平（P < 0.01），但第二茬茎叶 Pb含量与 Ni含量却显著负相关（P < 0.05）；Pb含量与 Cr含量的相关性仅第
一茬茎叶显著（P < 0.05）；Cr含量与 Ni含量的相关性仅第二茬茎叶达极显著水平（P < 0.01）。结论：蕹菜典型品种对 Cd、Pb、Cr、
Ni的吸收积累存在协同和拮抗两种作用。
关键词：蕹菜（Ipomoea aquatica Forsk.）镉积累典型品种；重金属；相关性
中图分类号：S636，Q89，X17 文献标识码：A 文章编号：1673-6273（2012）12-2235-04
Interaction of Cd, Pb, Cr and Ni for Uptake and Accumulation in Water
Spinach Typical Cultivars with Different Cd Accumulation Abilities*
GONG Yu-lian, LONG Xie-qiang, CHEN Ruan, LIU Jin-tao, HUANG Han-feng, LIU Qin
(Laboratory for Applied Ecology, Department of Biology, Guangdong University of Education, 510303, Guangzhou, China)
ABSTRACT Objective: To investigate the interaction of Cd, Pb, Cr and Ni for uptake and accumulation in water spinach（Ipomoea
aquatica Forsk.）typical cultivars with different Cd accumulation abilities. Methods: A pot experiment was conducted to study the conce-
ntrations of Cd, Pb, Cr and Ni in shoots and roots of four water spinach typical cultivars under six soils, and the correlative interaction of
Cd, Pb, Cr and Ni concentrations. Results: ① The effects of cultivar and soil on Cd concentrations in the tested cultivars were always
significant (P < 0.05), and those on Pb, Cr and Ni concentrations were different among heavy metals, harvests and organs. The interaction
of cultivar and soil affected Cd and Pb concentrations significantly (P < 0.05). ② Average shoot Cd concentrations in first and second
harvests were T308 > GDB > QLB > QLQ. Average Cd concentrations in root were higher than those in shoot. Expect Cr, average Pb
and Ni concentrations in root were higher than those in shoot. ③ Complicated interaction were observed among Cd, Pb, Cr and Ni
concentrations. Cd concentrations were significantly and positively correlated with Pb concentrations in shoot of the first harvest (P <
0.01). Pb concentrations were significantly and positively correlated with Ni concentrations in root and shoot of the first harvest (P <
0.05), but significantly and negatively correlated in shoot of the second harvest (P < 0.05). Pb concentrations were significantly and
positively correlated with Cr concentrations in shoot of the first harvest (P < 0.05). Cr concentrations were significantly and positively
correlated with Ni concentrations in shoot of the second harvest (P < 0.01). Conclusion: The interaction of Cd, Pb, Cr and Ni for uptake
and accumulation in water spinach typical cultivars included antagonism and synergism.
Key words: Water spinach （Ipomoea aquatica Forsk.） typical cultivars with different Cd accumulation abilities; Heavy metals;
Interaction
Chinese Library Classification(CLC): S636, Q89, X17 Document code: A
Article ID:1673-6273（2012）12-2235-04
*基金项目：国家自然科学基金面上项目( 20877104 )
作者简介：龚玉莲（1974-），女，博士，副教授，主要研究方向：污染生态学、植物生理生化
电话：020-34113257，E-mail: yuliangong@yahoo.com.cn
（收稿日期：2012-01-05 接受日期：2012-01-30）
前言
我国农业土壤重金属污染及由此导致的农产品重金属污
染风险均不容忽视[1-3]。蔬菜中重金属对人体健康的潜在危害较大，
Cd的摄入主要来源于蔬菜[4]，而蔬菜 Cd污染风险较为突出[5]。
为降低土壤源重金属污染食物链的风险，筛选、培育和利用可
食部分重金属低量积累农作物品种（pollution-safe cultivar，
PSC，即在一定的受污染土壤中种植时，其食用部位污染物含
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DOI:10.13241/j.cnki.pmb.2012.12.002
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量能够达到安全食用标准的农作物品种）是针对土壤重金属污
染和农业生产需求现实的有效手段之一，目前已成为食品安全
保障领域的研究热点[6-7]。
蕹菜（Ipomoea aquatica Forsk.）为我国南方常见叶用蔬菜，
前期研究表明其受 Cd污染的风险较高[8,10]，并筛选得到了可食
部分（茎叶）Cd 低量积累（Cd-PSC）和高量积累（non-Cd-PSC）
的典型品种[11]，其低 Cd特性由遗传决定、且与 Cd的亚细胞分
布、基因表达差异有关 [11-14]。
土壤重金属污染往往存在多种重金属的复合污染[15]。目前
低量积累农作物品种的研究多集中在单一重金属上，对两种或
多种重金属的吸收积累及其相互关系研究较少[9,16]。本研究旨
在探讨蕹菜 Cd积累典型品种对 Cd、Pb、Cr、Ni等多种重金属
的吸收积累及其相互关系，为多种重金属低量积累农作物品种
的选育和应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试土壤
供试土壤取自广东省鹤山市 6个地点的菜地，理化性质
和重金属含量见表 1。土壤理化分析采用常规方法[17]。
表 1 供试土壤性质
Table 1 Properties of the tested soils
Soil A B C D E F
pH 6.84 6.10 7.30 6.25 6.04 5.39
Organic matter (g/kg) 26.70 26.70 38.30 25.30 25.80 26.30
Cd (mg/kg) 0.55 0.24 0.15 0.15 0.15 0.08
Pb (mg/kg) 58.11 22.25 25.34 43.79 61.83 33.03
Cr (mg/kg) 0.97 3.45 2.32 2.65 0.56 2.06
Ni (mg/kg) 13.83 14.09 10.89 6.58 7.66 10.20
1.2 供试蕹菜品种
供试蕹菜采用前期试验筛选得到并经过验证的 4个 Cd积
累典型品种：QLQ、QLB、GDB和 T308。其中 QLQ和 QLB为
可食部分(茎叶)Cd低量积累品种(Cd-PSC)，GDB和 T308为高
量积累品种(non-Cd-PSC)，两类品种的茎叶 Cd含量平均差异
超过 3倍[11]。
1.3 试验方法
采用盆栽试验。每个花盆 (15 cm直径×20 cm高) 装 3 kg
土。选用 6个土壤(A ~ F)，4个品种，每个处理重复 3次，共 72
盆，随机区组设计。播种，待幼苗长出 3片真叶后间苗，每盆保
留 3株。每天浇水以保持土壤湿润。30 d后收获第一茬茎叶，
50 d后分别收获第二茬茎叶和根。茎叶和根样称鲜重、70℃下
烘干称干重。粉碎，保存备用。样品用 HNO3:H2O2 (5:2)微波消解
（MDS-6 微波消解仪，上海新仪）后，用原子吸收分光光度计
（AAS, Hitachi Z-5300，日本）测定 Cd、Pb、Cr和 Ni含量。测样
过程采用国家标准参比物质（植物 GBW-07603）进行分析质量
控制。
采用 SPSS11.0 统计软件的双因素方差分析 (Two-way
ANOVA)和相关分析等方法进行数据分析。
2 结果
2.1 蕹菜典型品种的重金属含量
各土壤上蕹菜典型品种的 Cd、Pb、Cr、Ni含量平均值及方
差分析结果见表 2。品种和土壤对两茬茎叶和根 Cd含量的效
应均极显著（P < 0.01），品种和土壤的交互效应对第一茬茎叶
和根亦显著（P < 0.05）。各品种第一茬茎叶 Cd含量平均值均低
于第二茬，两茬茎叶 Cd含量平均值均为 T308 > GDB > QLB >
QLQ。根 Cd平均含量高于茎叶 Cd含量，其平均值为 QLB >
QLQ > T308 > GDB。
品种对 Pb、Cr和 Ni含量的效应因重金属、收获时期及部
位而不同。品种对第一茬茎叶 Cr、Ni含量、第二茬 Pb含量和根
Pb、Ni含量的效应显著（P < 0.05）。土壤的效应则因重金属种类
不同而不同。土壤对 Pb、Ni含量的效应均极显著（P < 0.01）。除
了根 Pb含量外，品种和土壤的交互效应均不显著（P > 0.05）。
除 QLB和 T308的 Pb含量以外，各品种第一茬茎叶 Pb、
Cr和 Ni平均含量均低于第二茬。除 Cr外，根 Pb和 Ni平均含
量均高于茎叶，且不同重金属、不同品种的转运系数（茎叶含量
/根含量）存在不同。
2.2蕹菜典型品种的 Cd、Pb、Cr、Ni含量的相关性
供试蕹菜典型品种的两茬茎叶、根中 Cd、Pb、Cr、Ni含量呈
现复杂的相关关系（表 3）。结果表明，茎叶 Cd含量与 Pb含量
正相关，且第一茬相关性极显著（P < 0.01）；根 Cd含量与 Pb含
量相关性不显著。 Cd含量与 Cr、Ni含量均无显著相关性。
Pb含量与 Ni含量相关关系明显，第一茬茎叶、根 Pb含量
与 Ni含量的正相关达到显著（P < 0.05）或极显著（P < 0.01）水
平，但第二茬茎叶 Pb含量与 Ni含量却显著负相关（P < 0.05）。
Pb含量与 Cr含量的相关性仅第一茬茎叶显著（P < 0.05）。Cr
含量与 Ni 含量的相关性仅第二茬茎叶达极显著水平（P <
0.01）。
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3 讨论
方差分析、Cd含量的排序及茎叶与根 Cd含量的比较结果
均与前人研究相似[11]，表明供试蕹菜典型品种茎叶 Cd含量在
不同土壤上表现稳定，且茎叶 Cd含量的品种间差异与植株对
Cd的吸收和分配有关，进一步表明蕹菜典型品种 Cd积累特性
的遗传稳定性，亦显示了利用 Cd-PSC进行蕹菜安全生产的良
好前景。而且，土壤对 Cd含量的极显著效应表明，通过改变土
壤环境条件有可能进一步降低蕹菜 Cd-PSC的 Cd含量。此外，
品种与土壤对 Cd含量的交互效应表明在特定 Cd污染土壤上
选择合适的品种将更有助于 Cd-PSC的高效、安全生产。
相关分析结果表明供试蕹菜典型品种对 Cd、Pb、Cr、Ni的
吸收积累同时存在协同和拮抗两种作用。林琦等报道 Pb能促
进土壤 Cd的活化和水稻 Cd的吸收，Cd对土壤 Pb的活化和
表 3 蕹菜典型品种 Cd、Pb、Cr、Ni含量的相关分析结果（n = 72）
Table 3 Correlation coefficients between Cd, Pb, Cr and Ni concentrations in water spinach typical cultivars (n = 72)
表 2 蕹菜典型品种的 Cd、Pb、Cr、Ni含量（mg/kg, DW）和方差分析
Table 2 ANOVA of Cd, Pb, Cr and Ni concentrations in water spinach typical cultivars (mg/kg, DW)
Cultivar ANOVA
QLQ QLB GDB T308 Cultivar Soil Cultivar × Soil
Cd FH 0.27 0.35 0.43 0.49 ** ** *
SH 0.55 0.74 0.88 0.98 ** ** ns
R 1.75 1.78 1.70 1.48 ** ** **
Pb FH 0.81 1.07 1.03 1.03 ns ** ns
SH 0.99 0.99 1.30 0.95 * ** ns
R 10.45 9.45 9.05 8.48 ** ** **
Cr FH 0.44 0.54 0.55 0.56 * Ns ns
SH 5.46 5.59 3.45 1.97 ns Ns ns
R 1.88 2.33 1.64 1.65 ns Ns ns
Ni FH 1.29 1.41 1.56 1.33 * ** ns
SH 3.43 3.37 2.76 2.45 ns ** ns
R 4.51 4.99 5.72 4.84 * ** ns
注：FH，第一茬茎叶；SH，第二茬茎叶；R，根。*，**分别表示在 p < 0.05和 p < 0.01水平上具显著性；ns，表示不显著。
Note: FH, the first shoot; SH, the second shoot; R, root. *,** indicate significance at p < 0.05 and p < 0.01level, respectively; ns, no significant difference.
Pb Cr Ni
FH Cd 0.4156** -0.1644 0.2280
Pb 0.2987* 0.2960*
Cr 0.1784
SH Cd 0.0709 -0.2109 -0.1146
Pb -0.1056 -0.2995*
Cr 0.8975**
Root Cd -0.0701 0.0551 0.1563
Pb -0.0635 0.3496**
Cr -0.1739
注：FH，第一茬茎叶；SH，第二茬茎叶；R，根。*，**分别表示在 p < 0.05和 p < 0.01水平上具显著性；ns，表示不显著。
Note: FH, the first shoot; SH, the second shoot; R, root. *,** indicate significance at p < 0.05 and p < 0.01level, respectively; ns, no significant difference.
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水稻 Pb的吸收亦呈现一定的促进和协同作用[18]。程旺大等也
发现水稻（Oryza sativa L.）籽粒 Cr含量与 Ni含量显著正相关，
Pb含量与 Cr含量亦正相关，Pb含量与 Ni含量无明显相关[16]。
水稻籽粒 Cd 含量与 Pb、As、Ni 含量呈现显著正相关关
系，表明有可能选育出几种或多种重金属低量积累的基因型[18]。
长豇豆（Vigna unguiculata subsp. sesquipedalis L.）Cd、Pb、Zn 积
累均呈显著正相关，表明选育（Cd + Pb + Zn）-PSC的可能[9]。本
研究结果显示品种对蕹菜典型品种 Pb、Cr、Ni含量表现出一定
的显著效应，且茎叶 Cd含量与 Pb含量、Pb含量与 Cr含量、Pb
含量与 Ni含量均呈现一定的正相关关系，表明有可能筛选培
育出多种重金属低量积累的蕹菜典型品种。目前已筛选出蕹菜
（Cd + Pb）-PSC，并发现其低 Cd和低 Pb特性是稳定的[19]。上述
研究表明蕹菜 PSC应用于重金属复合污染土壤的巨大潜力。
由于供试蕹菜典型品种各重金属元素吸收积累相关关系的复
杂性以及土壤等因素对其含量的影响，对于各重金属元素的协
同或拮抗作用及选育、应用多种重金属低量积累的农作物品种
还需进一步研究。
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