全 文 ：不同浓度镉对罗勒植株生长及镉吸收累积的影响
肖艳辉 1 ,何金明1＊ ,仲兆清 2 ,潘春香 1 ,高志其 1
(1.韶关学院英东农业科学与工程学院 ,广东韶关 512005;2.内蒙古自治区呼和浩特市蔬菜科学研究所 ,内蒙古呼和浩特 010070)
摘要 [目的 ]探讨不同浓度镉(0、1、5和 10mg/L)对罗勒植株生长及镉吸收累积的影响。 [方法]以Hoagland营养液为基础 ,罗勒为材
料 ,研究了不同浓度镉对罗勒植株生长 、镉吸收累积及可溶性糖、全N、全P和全K含量的影响。 [结果 ]低浓度镉(1mg/L)对罗勒生长
及地上部鲜重和干重的累积有一定的促进作用 ,高浓度镉(5和 10mg/L)对罗勒的生长、地上部与地下部的鲜重和干重产生抑制作用。
随镉浓度增加 ,罗勒叶片中叶绿素含量呈逐渐降低趋势 ,且均低于对照;罗勒地上部可溶性糖含量呈逐渐增加趋势 ,且均高于对照 ,地下
部可溶性糖含量均显著低于对照;地上部的全N、全P、全K含量均高于地下部。随镉浓度增加 ,罗勒对镉的吸收累积呈增加趋势。 [结
论]罗勒是一种有潜力的镉高累积芳香植物。
关键词 罗勒;镉;植株生长;累积
中图分类号 S642.2;Q945 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2011)05-02633-02
EffectofDiferentConcentrationsofCadmiumonBasilGrowthandtheAbsorptionandAccumulationofCadmium
XIAOYan-huietal (DepartmentofAgriculturalScienceandEngineering, ShaoguanColege, Shaoguan, Guangdong512005)
Abstract [ Objective] Theaimwastodiscusstheefectsofdiferentconcentrations(0, 1, 5, 10mg/L)ofcadmiumonbasilgrowthandab-
sorptionandaccumulationofcadmium.[ Method] OnthebasisofHoaglandnutrition, withbasilastestedmaterial, theefectsofdifferent
concentrationsofcadmiumonbasilgrowth, absorptionandaccumulationofcadmiumaswelascontentsofsolubilitysugar, totalnitrogen, total
phosphorousandtotalkaliumwerestudied.[ Result] Lowcadmiumconcentration(1mg/L)promotedthegrowthofbasil, andtheaccumula-
tionoffreshweightanddryweightaboutabovegroundpartsofbasil, conversely, highcadmiumconcentrations(5and10mg/L)inhibitedthe
growthofbasilplant, freshweightanddryweightaboutbelowgroundpartsofbasil.Withtheincreasingofcadmiumconcentration, contentof
chlorophylhadthetrendofreducing, andlowerthanthatofCK.Contentofsolubilitysugarabovegroundhadthetrendofincreasing, and
higherthanthatofCK, whilecontentofsolubilitysugarbelowgroundwaslowerthanCKmarkedly.Contentsoftotalnitrogen, totalphosphor-
ousandtotalkaliumabovegroundwerehigherthanthoseofbelowground.Absorptionandaccumulationofcadmiumincreasedwithcadmium
concentrationadding.[Conclusion] Basilwasanaromaticplantwithpotentialcadmiumaccumulativeability.
Keywords Basil;Cadmium;Plantgrowth;Accumulation
基金项目 韶关市技术创新项目(韶科★成 2008-12);广东省科技计划项
目(2010A030200005)。
作者简介 肖艳辉(1973-),女 ,内蒙古赤峰人 , 副教授 ,硕士 ,从事芳
香植物栽培与生理研究 , E-mail:xiaoyanhui-7394 @ 163.
com。 ＊通讯作者 ,副教授 ,博士 ,从事芳香植物栽培与生理
研究 , E-mail:jmh-3183@163.com。
收稿日期 2010-12-01
镉是植物的非必需元素 ,也是毒性最大的重金属污染物
之一 ,极易被植物根系吸收并转移至其他部位。镉不仅影响
植物的生理生化 ,如光合作用 、呼吸作用 、蒸腾作用 、营养元
素吸收 、水分吸收及酶的活动等 ,而且还具有累积效应 ,能进
一步通过食物链对人类健康造成威胁。罗勒为唇形科罗勒
属草本芳香植物 ,广泛分布于亚洲 、欧洲 、非洲及美洲等地
区 ,在欧美是一种很常见的香辛调味蔬菜。此外 ,罗勒也可
以作为中药使用 ,治疗跌打损伤和蛇虫咬伤。目前 ,对其研
究主要集中在栽培技术 [ 1] 、精油成分分析 [ 2-3]等方面。关于镉
对其植株生长的影响及罗勒对镉的吸收累积状况至今未见报
道。为此 ,笔者采用水培方法培养罗勒 ,探讨镉对罗勒植株生
长 、营养元素吸收的影响以及罗勒对镉的吸收累积状况 ,以期
为将罗勒应用到镉污染土壤的植物修复上提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料 以大叶罗勒(Ocimumbasilicum)为试验材料。
1.2 方法 2009年 10月 13日 ,在韶关学院塑料大棚中播
种育苗。选取大小均匀 、饱满的罗勒种子 ,用蒸馏水洗净后 ,
用 50 ～60℃温汤浸种 1min,然后用 30℃左右的温水继续浸
种 30 min,用珍珠岩作为育苗基质播种于育苗盘中。 10月 23
日待罗勒幼苗长出 4片真叶时 ,选择生长健壮 、大小一致 、无
病虫害的植株移栽于装有珍珠岩的有孔塑料杯中 ,放水培箱
(Hoagland配方 ,培养液 15 L)中进行培养 ,不间断供氧。缓
苗 12d后 , 11月 4日开始对罗勒进行不同浓度的 CdCl2 处
理 ,处理浓度分别为 0(CK)、1、5和 10 mg/L。培养期间 ,每
天测定营养液的 pH值 ,使其保持在 6.6 ～ 6.7,每 7 d更换 1
次培养液。 2009年 11月 27日开始进行取样分析。
1.3 测定指标和方法 每处理取样 12株 ,分别测定株高 、
真叶数 、节数 、最大叶长和最大叶宽 ,并计算最大叶面积(最
大叶长 ×最大叶宽)。随机取 5株测定地上部和地下部鲜重
(FW)和干重(DW),并计算干物率。叶片中叶绿素含量用
比色法测定 [ 4] ;可溶性糖含量用蒽酮比色法测定 [ 5] ;全 N含
量用 H2SO4-H2O2-靛酚蓝比色法测定 [ 6] ;全 P含量采用钼锑
抗比色法测定 [ 6] ;全 K含量采用火焰光度计进行测定 [ 6] 。其
中 ,可溶性糖和 N、P、K含量均采用干物测定。镉含量取全
株干样 ,消化后 ,用原子吸收分光光度计进行测定。所得数
据采用 SPSS软件包进行方差分析 , Duncans新复极差法进
行平均数的显著检验。
2 结果与分析
2.1 不同浓度镉处理对罗勒生长指标和生物量的影响 由
表 1可知 ,不同浓度镉处理对罗勒的各项生长指标有不同的
影响。低浓度镉处理下(1 mg/L),罗勒的株高 、真叶数 、节
数 、最大叶长 、最大叶宽及最大叶面积均为最大 ,且除了真叶
数和最大叶宽外 ,其余指标均显著高于对照;5和 10 mg/L镉
处理下 ,各生长指标均显著低于 1mg/L镉处理 ,但与对照相
比 ,除了真叶数显著低于对照外 ,其余指标与对照差异均不
显著。 1 mg/L镉处理下 ,罗勒的地上部鲜重和干重均高于对
照 ,但差异不显著 ,而 5和 10 mg/L镉处理的地上部鲜重和
干重均显著低于对照和 1 mg/L镉处理。镉处理后 ,罗勒地
安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2011, 39(5):2633-2634, 2638 责任编辑 宋平 责任校对 况玲玲
下部鲜重和干重均低于对照 ,但差异均不显著。干物率随镉 浓度增大呈增加趋势 ,且均高于对照 ,但差异不显著 。
表 1 不同浓度镉处理对罗勒生长指标和生物量的影响
Table1 Effectofdiferentcadmiumtreatmentsongrowthindexesofbasilandbiomas
镉浓度∥mg/LCdconcentration
株高∥cmHeightofplant
真叶数∥片Numberofeuphyla
节数∥节Pitchnumber
最大叶长∥cm
Thelargestleaflength
最大叶宽∥cmThelargestleafwidth
最大叶面
积∥cm2Thelargestleafarea
地上部 Abovegroundpart
鲜重∥g
Freshweight
干重∥g
Dryweight
地下部 Undergroundpart
鲜重∥g
Freshweight
干重∥g
Dryweight
干物率∥%Drymasratio
0(CK) 18.99±1.71b 47.38±14.59a 6.13±0.64b 8.53±1.21b 4.09±0.53ab 35.20±8.44b 15.31±1.81a 1.70±0.18a 2.29±1.09a 0.19±0.05a 10.81±1.16a
1 23.66±2.93a 49.50±8.73a 6.75±0.46a 10.65±3.41a 4.45±0.90a 48.69±22.67a17.01±1.49a 1.88±0.16a 1.93±0.78a 0.18±0.05a 10.93±0.56a
5 17.15±2.54b 36.40±5.23b 5.50±0.53c 7.46±0.86b 3.58±0.70b 27.11±8.01b 9.15±1.63b 1.03±0.21b 1.18±0.37a 0.13±0.04a 11.19±0.17a
10 17.23±2.43b 37.64±8.66b 5.73±0.47bc 7.85±1.61b 3.80±0.70ab 30.67±11.42b 7.14±0.93b 0.83±0.17b 1.41±0.70a 0.11±0.03a 11.29±3.45a
注:同列数字后不同小写字母表示差异达 0.05显著水平 。 Note:Inthesamecolumn, figuresfolowedbydiferentsmalletersrepresentsignificantdiferencesat0.05level.
2.2 不同浓度镉处理对罗勒叶绿素含量的影响 由表 2可
知 ,不同浓度镉处理后 ,罗勒的叶绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜
素和叶绿素 a+b含量均低于对照 ,且随镉浓度的增加呈逐
渐下降趋势。 5和 10mg/L镉处理的叶绿素和类胡萝卜素含
量均显著低于对照和 1 mg/L镉处理 。叶绿素 a/b以 10
mg/L镉处理最大 ,但各处理的叶绿素 a/b差异均不显著。
表 2 不同浓度镉处理对罗勒叶绿素含量的影响
Table2 Efectofdifferentcadmiumtreatmentsonthecontentofbasil
镉浓度∥mg/L
Cdconcentration
叶绿素a∥mg/g
Chlorophyla
叶绿素 b∥mg/g
Chlorophylb
类胡萝卜素∥mg/g
Carotenoid
叶绿素a+b∥mg/g
Chlorophylla+b
叶绿素a/b
Chlorophylla/b
0(CK) 0.81±0.03a 0.19±0.01a 0.27±0.01a 1.00±0.04a 4.38±0.01a
1 0.74±0.01b 0.17±0.01a 0.26±0a 0.91±0.02a 4.33±0.13a
5 0.33±0.03c 0.08±0.01b 0.13±0b 0.41±0.03b 4.30±0.19a
10 0.26±0.04d 0.05±0.01c 0.11±0.01c 0.31±0.06c 5.00±0.58a
注:同列数字后不同小写字母表示差异达 0.05显著水平。
Note:Inthesamecolumn, figuresfolowedbydiferentsmalletersrepresentsignificantdiferencesat0.05level.
2.3 不同浓度镉处理对罗勒可溶性糖和 N、P、K含量的影
响 可溶性糖是植物体内重要的渗透调节物质 ,其含量与植
物抗逆性存在相关性 ,常作为衡量植物抗逆性的生理指标 。
而根系内的可溶性糖含量代表碳水化合物的运转情况 ,可作
为生理指标之一反映重金属污染对植物的毒害作用 [ 7] 。由
表 3可知 ,随镉浓度的增加 ,罗勒地上部可溶性糖含量呈逐渐
增加趋势 ,且均高于对照 , 5和 10mg/L镉处理的可溶性糖含量
与对照差异显著;地下部可溶性糖含量均显著低于对照。
表 3 不同浓度镉处理对罗勒可溶性糖和 N、P、K含量的影响
Table3 Effectofdiferentcadmiumtreatmentsoncontentsofsolubilitysugar,N, P, Kofbasil %
镉浓度∥mg/LCdconcentration
可溶性糖Solubilitysugar
地上部Aboveground 地下部Belowground
全 NTotalN
地上部Aboveground 地下部Belowground
全 PTotalP
地上部Aboveground 地下部Belowground
全 KTotalK
地上部Aboveground 地下部Belowground
0(CK) 0.21±0.03b 0.96±0.03a 4.63±0.20a 4.05±0.18a 1.03±0.01b 0.89±0.02a 8.19±0b 6.70±0.35a
1 0.22±0.14b 0.29±0.10bc4.65±0.05a 3.90±0.13a 1.29±0.13a 0.74±0.02a 8.97±0.40a 6.76±0.35a
5 0.67±0.22a 0.28±0.01c 4.17±0.02a 3.85±0.17a 0.95±0.04b 0.78±0.20a 6.97±0.25c 7.07±0.53a
10 0.79±0.07a 0.45±0.05b 5.02±0.92a 3.69±0.19a 1.44±0.11a 0.92±0.02a 7.76±0b 7.20±0.50a
注:同列数字后不同小写字母表示差异达 0.05显著水平。 Note:Inthesamecolumn, figuresfolowedbydiferentsmalletersrepresentsignificantdiferencesat0.05level.
N、P、K是植物必需的大量元素 ,在植物体内物质组成和
代谢过程中都有重要的作用。较高浓度重金属能够降低植
物对大量元素的吸收和运转能力 ,导致体内 N、P、K缺乏或
者含量降低 ,引起相关物质组成和代谢过程的紊乱 ,进而引
起植物品质和产量的下降 ,外部则呈现相应的缺素症状 [ 8] 。
由表 3可知 ,罗勒地上部的全 N、全 P、全 K含量均高于地下
部 。不同浓度镉处理后 ,罗勒地上部和地下部全 N含量与对
照差异均不显著。罗勒地上部和地下部全 P含量均以 10
mg/L镉处理为最大。在 1mg/L镉处理下 ,罗勒地上部 K含
量显著高于其他处理。地下部 K含量随镉浓度增加呈升高
趋势 ,但与对照差异均不显著。
2.4 不同浓度镉处理对罗勒镉吸收累积的影响 不同浓度
镉处理下 ,罗勒的镉吸收量不同。对照处理和 1、5、10 mg/L
镉处理下 ,罗勒的镉吸收累积量分别为(9.75 ±0.02)、
(26.60±0.02)、(57.84±0.01)和(92.93±0.03)mg/kg。由
此可见 ,随镉浓度的增加 ,罗勒植株对镉的吸收累积呈逐渐
增加趋势 ,且各处理之间差异显著 。镉高累积植物的临界指
标为 10 ～100 mg/kg干物质 ,而在 10mg/L镉浓度下 ,罗勒对
镉的吸收累积达 92.93 mg/kg。因此 ,罗勒是一种有潜力的
镉高累积芳香植物。
3 结论与讨论
该研究结果表明 ,低浓度镉处理对植物生长表现出促进
作用 ,高浓度镉处理对植物的生长有一定的抑制作用 ,这与
前人的研究结果一致 [ 9] 。低浓度镉(1 mg/L)有利于罗勒地
上部鲜重和干重的累积 ,且随镉浓度的增加 ,地上部与地下
部鲜重和干重均呈逐渐降低趋势 ,而干物率随镉浓度增大呈
增加趋势。高浓度镉处理不仅抑制罗勒的生长 ,同时破坏叶
(下转第 2638页)
2634 安徽农业科学 2011年
献对照 ,以确定各个组分 。匹配度都在 90%以上 ,有较高的
可信度。
由表 1可知 ,枇杷叶挥发油中含量较高的组分有 β-倍半
水芹烯(4.14%)、异桉叶油(5.07%)、环己酮(5.25%)、顺-
3-己烯-1-醇(5.30%)、香叶烯 D(5.35%)、10, 10-二甲基-2, 6
二(亚甲基)-双环 [ 7.2.0]十一烷 (7.95%)、水杨酸甲酯
(11.72%)。已经鉴定组分共 47个 ,占流出组分总量的
86.33%。
表 1 枇杷叶挥发油的 GC/MS分析
Table1 GC/MSanalysisofleavesofEriobotryajaponica(Thunb.)Lindl
保留时间∥min
Retentiontime
含量∥%
Content
化合物
Compound
保留时间∥min
Retentiontime
含量∥%
Content
化合物
Compound
5.082 5.30 顺-3-己烯-1-醇 22.439 0.33 3, 6-二甲基癸烷
6.170 0.54 己醇 22.791 0.32 2, 2, 3, 3-四甲基己烷
8.494 5.25 环己酮 24.453 0.50 2, 6-二甲基辛烷
8.716 2.57 苯甲醛 24.913 0.32 2, 2-二甲基丁烷
8.843 0.36 4-己烯基醋酸 29.126 1.63 正十五烷
8.987 0.48 5, 6-二甲基十一烷 32.064 0.43 3, 8-二甲基十一烷
9.342 0.84 3-乙基辛烷 33.118 2.64 2-甲氧基-4-乙烯基苯酚
9.518 5.07 异桉叶油 34.146 3.24 石竹烯
9.617 1.15 苯甲醇 35.165 0.47 异金合欢烷
9.725 2.06 金合欢烷 36.536 0.79 2, 3, 5, 8-四甲基癸烷
9.925 0.58 3-乙基 -3-甲基庚烷 39.906 4.14 β -倍半水芹烯
11.331 2.41 (1S, 3R, 5S)-(-)-2(10)品烯 -3-醇 40.283 0.77 3, 8-二甲基十一烷
12.437 1.17 顺式 -马鞭草烯醇 40.417 0.37 草酸 , 6-乙基辛烷-3-甲基庚酯
12.674 1.55 甲基环己基二甲基氧硅烷 40.606 0.32 2, 2, 3, 3-四甲基己烷
13.196 1.30 松香芹酮 40.750 5.35 香叶烯 D
14.481 0.29 α-菲兰烯-8-醇 44.380 1.89 2, 6, 11-三甲基十二烷
14.677 0.95 1-松油烯-4醇 45.719 0.47 2, 4-二叔丁基苯酚
16.605 1.58 松油醇 47.566 0.40 杜松二烯
17.284 11.72 水杨酸甲酯 49.367 7.95 10, 10-二甲基 -2, 6二(亚甲基)-双环 [ 7.2.0]十一烷
18.873 2.82 (1R)-(-)-桃金娘烯醛 55.183 0.49 正十七烷
19.061 0.40 3, 7-二甲基壬烷 56.608 1.64 2, 6, 11-三甲基十二烷
19.765 0.59 1-马鞭烯酮 57.160 0.34 草酸 , 6-乙基辛烷-3-甲基庚酯
20.113 0.69 4, 6-二甲基十一烷 62.905 0.39 3, 8-二甲基十一烷
22.050 1.47 香豆满
3 讨论
与鲁湘鄂等 [ 5]报道的枇杷叶饮片挥发性组分及宋艳丽
等 [ 7]报道的枇杷花精油成分相比 ,该试验材料成分差异非常
大 。特别要注意的是:新鲜叶片精油含氧化合物很少 ,这与
材料采集部位 、生长时期 、处理方式 、分离模式也有关系 ,具
体成分变异机理还有待于深入研究。民间用药时 ,枇杷叶入
药时常鲜用 ,而干品相应效果则下降明显。该研究结果表
明 ,可能是枇杷叶干品中的易氧化成分已经损失殆尽 ,故无
相应活性。
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(上接第 2634页)
绿素的合成。罗勒叶绿素含量随着镉浓度的增加而呈逐渐
下降趋势 ,这可能与镉取代了叶片中 Fe2+、Zn2+和 Mg2+等 ,
抑制了叶绿素前体的合成 ,破坏了叶绿体微结构有关 [ 10] 。
随镉浓度的增加 ,罗勒地上部可溶性糖含量呈逐渐增加趋
势 ,且均显著高于对照 ,地下部可溶性糖含量均显著低于对
照;罗勒地上部的全 N、全 P、全 K含量均高于地下部。从罗
勒对镉的吸收累积状况来看 ,罗勒是一种有潜力的镉高累积
芳香植物。
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2638 安徽农业科学 2011年