全 文 ：酸模对 Cd的耐受性与吸收特性研究
杨帆 韩超 雷颉
(南昌理工学院生物与环境工程学院，江西 南昌 330013)
摘 要:采用室内营养液培养试验方法，研究了 5 个 Cd 浓度(0、25、50、75、100 μmol /
L)水平对酸模生长和吸收重金属 Cd的影响，综合分析酸模的生长及富集重金属的能力，
试验结果说明酸模对修复低、中浓度 Cd污染土壤具有一定潜力。
关键词:酸模 Cd 耐受性 植物修复
超富集植物筛选是重金属污染土壤植物修复的基
础和核心问题，同时也是污染环境植物修复的难点及
前沿［1］。国际上目前虽已发现近 500 种超富集植物，
但公认的镉超富集植物却很少［2］。而且目前已经发
现的超富集植物一般生长缓慢、植株矮小和地上部生
物量小，成了实际应用中最大的限制。解决这个问题
的方法一般有两种，一是继续寻找超富集植物，尤其是
生物量大的超富集植物，二是采用转基因技术改良植
物，并通过一些调控措施来增加植物的修复能力。笔
者通过对矿区实地调查发现蓼科草本植物酸模(Conyza
Canadensis L)在含大量 Cd、Cu、Pb 等的胁迫环境下保
持了很强的生长优势。以往有研究表明，酸模对 Cu 具
有一定的耐性和富集能力［3］。因此本文采用水培实
验研究酸模在不同浓度 Cd污染条件下的生长状况、对
重金属 Cd 的富集能力，旨在筛选修复重金属 Cd 污染
土壤的植物，探索酸模对 Cd污染的生理响应机制与耐
受性机理，为重金属污染植物修复技术提供依据。
1 材料与方法
植物培养实验在光照培养箱中进行，培养箱条件
如下:温度 25℃ /20℃(昼 /夜) ，相对湿度 65% ～ 70%，
每天光照 12 h，光强 1． 5 × 104 lux。将酸模种子播种于
1:1(v /v)珍珠岩和蛭石混合的育苗盘中，每天喷洒蒸
馏水维持基质的湿润。种子出芽 10 天后，喷洒 25%的
Hoagland营养液以供生长所需养分。30 天后将大小一
致、长势良好的幼苗移栽到含 1LHoagland 营养液的培
养盆中预培养。完全营养液的组成为(μmol /L) :Ca
(NO3 ) 21000; MgSO4500; KCl100; K2HPO450;
H3BO310;ZnSO45;MnSO41． 8;CdSO40． 31;Na2MoO40．
2;NiSO40． 5;Fe － EDTA50。每 3 d更换一次营养液，每
天用 0． 1 mol /LNaOH 或 0． 1 mol /LHCl 调节 pH 至 5． 8
左右，保持 24 h 通气。预培养 18 d 后进行不同 Cd 浓
度的处理，设定 Cd 浓度分别为 0(CK)、25、50、75、100
μmol /L的 5 个处理，以 CdCl2的形态加入，每个处理设
3 次重复，连续培养 40 d后收获。
植物收获后记录植物株高、根长，分别用自来水和
去离子水洗净，于 105℃杀青 30 min，80℃下烘干 2 h，
称其重量，将植物分为地上部和根系两部分，粉碎后过
80 目筛，采用 HNO3:HClO4(8:2)消解，ICP － AES 法
(美国 Perkin Elmer公司，optima2100DV)测定重金属含
量。
耐性指数 TI(%)=重金属处理中植物的生物量 /
对照的生物量 × 100;转移系数 = 地上部分重金属含
量 /地下部重金属含量。试验数据采用 SPSS13． 0 统计
软件进行方差分析(ANOVA)和 LSD 检验。文中数据
均为 3 次重复的平均值。
2 结果与分析
2． 1 酸模生长状况
不同浓度的 Cd 处理对植物的生长产生一定的影
响。如表 1 所示，在低(25μmol /L)、中(50μmol /L)浓
度处理下有小幅度上升，然后随营养液 Cd浓度的增加
而逐渐下降。高浓度处理(75 μmol /L，100 μmol /L)下
酸模的株高和地上部生物量低于 CK处理(0 μmol /L) ，
达到显著性差异(p ＜ 0． 05) ，表明酸模受其毒害作用影
响显著。植物的根长和根系干重随 Cd 浓度的增加反
而呈下降的趋势，在低、中浓度中根长和根系干重略低
于对照，但差异不显著，而在高浓度处理下根长和根系
干重差异达到显著(p ＜ 0． 05)。
酸模在高浓度处理下，总干重明显减少，达到差异
显著(p ＜ 0． 05)。这可能是随着 Cd 浓度的增加，毒害
作用逐渐增强导致的缘故。由于 Cd 是植物的非必需
元素，对植物生长、发育和繁殖会产生一定的抑制作
用，当 Cd进入植物体并积累到一定程度时，会使植物
呈现发育迟缓、叶片变小、卷曲、叶颜色萎黄等不良生
状态。但不同植物对 Cd 的耐性不同，出现中毒时 Cd
的临界浓度也不同。耐性指数是能较好地反映植物对
重金属的耐性，指数值越高，表明该植物的生物量所受
影响越小，对重金属的耐受性越强［4］。从表中数据来
看，酸模耐性指数较高，尤其在低、中浓度处理下并没
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DOI:10.14127/j.cnki.jiangxihuagong.2010.04.020
有受到明显的毒害。
表 1 不同 Cd处理对酸模生长的影响
Cd处理浓度
(μmol /L)
株高
(cm)
最长根长
(cm)
地上部干重
(g)
根系干重
(g)
总干重
(g)
耐性指数
TI (%)
0 48． 30 b 7． 80 a 0． 93 b 1． 35 a 2． 28 a —
25 50． 50 a 7． 70 a 0． 96 a 1． 30 ab 2． 26 a 99． 12
50 50． 60 a 7． 60 a 0． 98 a 1． 26 b 2． 24 a 98． 25
75 39． 30 c 6． 80 b 0． 73 c 1． 22 b 1． 95 b 85． 53
100 37． 70 c 5． 70 c 0． 64 d 0． 85 c 1． 49 c 65． 35
注:不同小写字母间表示差异显著(p ＜ 0． 05)
2． 2 酸模富集 Cd的特征
如表 2 所示，酸模地上部和根系的 Cd 含量随 Cd
浓度的增加而增加。地上部 Cd 含量在浓度为 75
μmol /L和 100 μmol /L时增幅较大。当外源 Cd浓度达
到 75 μmol /L 时，地上部 Cd 浓度含量与低(25 μmol /
L)、中(50 μmol /L)浓度处理相比差异达到了显着水平
(p ＜ 0． 05) ;外源 Cd 浓度继续增加至 100 μmol /L 时，
酸模地上部和根系中 Cd 含量达到最高。从转移系数
来看，酸模对 Cd 的吸收有很强的分异特征，其吸收的
Cd主要富集于地上部。植物的转移系数越高，就越能
有效地将环境中的重金属提取到容易收割的地上部
分。酸模体内可能存在更多的离子转运蛋白，能把暂
时贮存的 Cd 装载到木质部导管，促进 Cd 向木质部装
载，从而使 Cd易向上运输和富集。
酸模地上部的吸收总量(地上部生物量 ×地上部
重金属浓度)是用以评价酸模修复重金属污染土壤潜
力的指标［5］。本实验结果表明，在外源 Cd 浓度达到
75 μmol /L时，酸模地上部的 Cd 吸收总量最高，为 42．
669 mg，显著高于其他处理(p ＜ 0． 05)。本试验中植物
地上部的 Cd积累量随着 Cd处理浓度的增加而显着增
加;尽管随着 Cd浓度进一步增加的同时酸模地上部浓
度仍旧增加(100 μmol /L) ，但由于 Cd对酸模的毒性也
不断增加，导致其生物量明显下降，吸收总量也呈下降
趋势。
表 2 不同 Cd处理下酸模的富集情况
Cd处理浓度
(μmol /L)
地上部 Cd含
量(mg /kg)
根系 Cd含量
(mg /kg)
转移系数
地上部吸收
总量(mg)
0 0． 30 e 0． 28 d 1． 07 0． 279d
25 16． 85d 19． 60 c 0． 86 16． 176c
50 38． 14 c 29． 87 b 1． 28 37． 377 b
75 58． 45 b 32． 80 b 1． 78 42． 669a
100 62． 20 a 44． 60 a 1． 39 39． 808 b
注:不同小写字母间表示差异显著(p ＜ 0． 05)
3 结论
在低、中浓度 Cd处理下酸模能正常生长，当 Cd浓
度达到 75 μmol /L 和 100 μmol /L 时植物出现生长缓
慢、植株矮小现象。酸模对 Cd的吸收有很强的分异特
征，其吸收的 Cd主要富集于地上部。酸模地上部和根
系的 Cd含量随营养液 Cd浓度的增加而不断增加。较
高浓度处理下酸模生物量的下降影响了其吸收总量，
在 Cd浓度为 75 μmol /L 时，酸模地上部 Cd 吸收总量
达到最高，修复效果最佳。根据 Brooks 对超富集植物
的定义［6］，植物含 Cd须在 100 mg /kg以上，本实验中
酸模达不到这一要求，但由于其生物量大，生长迅速，
植株 Cd 吸收总量较高，因此在 Cd 污染土壤的植物修
复中具有一定应用价值。另外，本实验为水培实验初
步探讨，还需要在污染生态区进一步试验研究。
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