全 文 ：中国生态农业学报 2015年 8月 第 23卷 第 8期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Aug. 2015, 23(8): 9941000


* 国家科技支撑计划课题(2012BAD14B17-1)和湖南省青年人才培养联合基金(14JJ6056)资助
** 通讯作者: 纪雄辉, 主要从事农业生态环境研究。E-mail: jixionghui@sohu.com
谢运河, 主要从事农业生态环境研究。E-mail: yunhexie@163.com
收稿日期: 20150214 接受日期: 20150521
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.150224
籽粒硫苷特性对甘蓝型油菜吸收积累 Cd的影响*
谢运河1,2,3 纪雄辉1,2,3** 李 莓4 黄 涓2,3 官 迪1,3 田发祥1,3
(1. 湖南省土壤肥料研究所 长沙 410125; 2. 中南大学研究生院隆平分院 长沙 410125;
3. 农业部长江中游平原农业环境重点实验室 长沙 410125; 4. 湖南省作物研究所 长沙 410125)
摘 要 油菜对 Cd的吸收转运不仅受外源 S供应的影响, 且与自身 S代谢关系非常密切。硫苷是影响油菜品
质的重要含 S 次级代谢产物, 而油菜籽粒硫苷含量能较好地表征油菜的硫苷特性。为了解油菜硫苷特性与油
菜吸收积累 Cd 之间的关联, 通过 Cd 污染土壤的大田试验, 研究了不同硫苷特性甘蓝型油菜的 Cd 吸收积累特
性。结果表明, 初花期高、低硫苷油菜不同器官间 Cd 含量皆为根>叶>茎, 成熟期皆为茎>根>壳>籽粒。初花期
高硫苷与低硫苷油菜对 Cd 的吸收积累无显著差异; 而成熟期高硫苷油菜对 Cd 的吸收积累显著低于低硫苷油
菜, 高硫苷油菜成熟期根、茎、壳、籽粒 Cd含量分别为 3.90 mgkg1、4.50 mgkg1、0.97 mgkg1、0.17 mgkg1,
低硫苷油菜则分别为 4.57 mgkg1、5.20 mgkg1、1.32 mgkg1、0.29 mgkg1, 比高硫苷油菜分别高 17.18%
(P<0.05)、15.56%(P<0.05)、36.08%(P<0.05)、70.59%(P<0.05)。成熟期高硫苷油菜壳/茎、籽粒/壳 Cd 转运系
数分别为 0.22 和 0.17, 而低硫苷油菜分别为 0.25 和 0.23, 比高硫苷油菜分别高 13.64%(P<0.05)和 35.29%
(P<0.05)。高硫苷油菜显著抑制了 Cd 从茎向其上位器官(壳、籽粒)的转运。研究结果还表明, 低硫苷油菜与
高硫苷油菜对污染土壤 Cd的单季净化率分别仅为 0.90%和 0.76%, 作为修复 Cd污染土壤的富集植物, 其净化
效率皆有待提高。
关键词 镉 甘蓝型油菜 硫苷 重金属 富集
中图分类号: S565.4; Q945.79 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)08-0994-07
Cd uptake and accumulation of Brassica napus varieties with different
seed glucosinolate characteristics
XIE Yunhe1,2,3, JI Xionghui1,2,3, LI Mei4, HUANG Juan2,3, GUAN Di1,3, TIAN Faxiang1,3
(1. Soil and Fertilizer Institute of Hunan Province, Changsha 410125, China; 2. Longping Branch of Graduate School, Central South
University, Changsha 410125, China; 3. Key Lab of Agri-Environment in the Midstream of Yangtze River Plain, Ministry of
Agriculture, Changsha 410125, China; 4. Hunan Crop Research Institute, Changsha 410125, China)
Abstract Cd uptake and translocation of rape (Brassica napus) are affected not only by exogenous S supply, but also closely
related with its S metabolism. Glucosinolate is an important S-containing secondary metabolite, and its content of rape seed can well
characterize the glucosinolate characteristics of rape. The relationship between seed glucosinolate characteristics and Cd uptake and
accumulation by rape was investigated through a field experiment in Cd contaminated soils to explore Cd uptake of rape varieties
with different glucosinolate characteristics of seed. The results showed that the orders of Cd contents in different organs of the two
types of rapes (high-glucosinolate and low-glucosinolate) were the same, root > leaf > stem at early blooming stage and stem > root >
shell > seed at mature stage. There were no significant differences between high-glucosinolate rapes and low-glucosinolate rapes
in uptake and accumulation of Cd at early blooming stage, while the Cd uptake and accumulation of high-glucosinolate rapes
were lower than thoes of low-glucosinolate rapes at mature stage. The Cd contents of root, stem, shell, seed were 3.90 mgkg1,
4.50 mgkg1, 0.97 mgkg1, 0.17 mgkg1 in the high-glucosinolate rape. They were 4.57 mgkg1, 5.20 mgkg1, 1.32 mgkg1,
0.29 mgkg1 in the low-glucosinolate rape, which were 17.18% (P < 0.05), 15.56% (P < 0.05), 36.08% (P < 0.05) and 70.59%
第 8期 谢运河等: 籽粒硫苷特性对甘蓝型油菜吸收积累 Cd的影响 995


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(P < 0.05) higher than the former, respectively. The high-glucosinolate rapes could restrain Cd transfer from stem to the superior
organs (shell and seed). The translation coefficients of Cd from stem to shell (shell/stem) and from shell to seed (seed/shell) were
significantly different between two types of rape, which were 0.22 and 0.17 in the high-glucosinolate rapes, 0.25 and 0.23 in the
low-glucosinolate rapes at mature stage, respectively. The purifying rate of soil Cd was 0.90% for the low-glucosinolate rapes and
0.76% for the high-glucosinolate rapes. As the enrichment plant in Cd contaminated soils, the purification ability of rapes need to be
improved.
Keywords Cadmium; Brassica napus; Glucosinolate; Heavy metal; Enrichment
(Received Feb. 14, 2015; accepted May 21, 2015)
镉 (Cd)是自然界中广泛存在的一种植物非必
需元素, 受自然因素和人类活动的影响, 环境中 Cd
的释放量日益增加 , 每年进入生物圈的 Cd 约为
3×104 t[1]。我国 Cd污染农田面积大、程度重, 且呈
日益加重的趋势[23], 采取有效措施修复 Cd 污染土
壤已成为当今国内外研究的热点。治理 Cd污染土壤
的客土法、淋洗法、电化学法等物理化学方法因成
本高、操作繁琐, 且常常破坏土层结构, 导致土壤肥
力退化 , 难以大规模用于污染土壤的改良 [4]; 施用
赤泥、石灰等碱性物质治理 Cd污染土壤的原位化学
固定修复技术[56], 因其简便、快速、高效等优点, 是
修复大面积重金属污染农田的较好选择, 但大量施
用石灰、赤泥等碱性物质易导致土壤板结, 并因其
本身含 Cd, 大量施用易导致土壤 Cd 二次污染。以
油菜(Brassica napus)[7]等富集植物为基础的植物修
复技术, 具有成本低、易应用、无二次污染等优点,
是修复 Cd污染土壤的有效途径。
硫(S)是油菜的必需营养元素之一, 油菜对 Cd
的吸收转运不仅受外源 S 供应的影响, 与自身 S 代
谢关系非常密切[812]。施 S[硫磺和(NH4)2SO4]可以增
加油菜对Cd的吸收积累[8]; 在Cd的诱导下, 根部非
蛋白巯基及酸不稳定性 S 含量大幅度增加, 缺 S 处
理可明显阻碍上述含 S化合物的合成, 从而加重 Cd
对叶片的伤害[9], 且缺 S 处理还增加了地上部和根
部蛋白质结合态 Cd的量, 抑制了油菜对 Cd的转运,
也加重了 Cd 对油菜的伤害[10]。Cd胁迫还影响油菜
对 S的吸收转运, 较低浓度的 Cd处理促进了油莱植
株对 S的吸收和 S向地上部的转运; 但较高浓度 Cd
处理对油菜植株中的 S 含量影响不大, 转运速率也
显著下降[11]。油菜对 Cd 胁迫表现出一定的适应性
主要通过植物螯合肽与 Cd 结合形成毒性较小的螯
合物来实现[1315]。Cd具有强的亲 S特性, Cd与硫醇
化合物共存时易形成金属硫蛋白[16], 形成内源性物
质而起到解毒作用, 植物体内的植物络合素(PCs)与
谷胱甘肽(GSH)等物质在此解毒过程中发挥着重要
作用[9,17], 这些物质的共同特点是富含 S元素。孙新
等[9,12]研究表明, Cd 对活性氧清除酶活性的诱导提
高并非是抗 Cd 关键途径, 而与 S 代谢有关的对 Cd
的络合作用才是油菜抗 Cd的重要机制。可见, 油菜
对 Cd的吸收转运不仅受外源 S供应的影响, 而且与
自身 S代谢关系密切 , 硫代葡萄糖苷(简称硫苷)是
影响油菜品质的重要含 S 次级代谢产物, 但油菜硫
苷特性与油菜吸收积累 Cd 之间的关联研究鲜见报
道。本研究通过 Cd污染土壤的大田试验, 探明油菜
硫苷特性与油菜吸收转运Cd之间的关联, 为选育富
集油菜品种修复 Cd污染土壤或选育低 Cd安全食用
油菜品种提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
试验设在湖南省长沙县北山镇 (28°26′38″N,
113°03′50″E), 供试土壤为花岗岩发育的麻砂泥水稻
土, 土壤pH 5.21, 全氮2.35 gkg1, 全磷1.76 gkg1,
全钾54 gkg1, 有机质37 gkg1, 碱解氮164 mgkg1,
有效磷21.3 mgkg1, 速效钾57 mgkg1。土壤全镉
0.96 mgkg1, 土壤有效态 (DTPA提取态 )镉含量
0.65 mgkg1。
供试油菜由湖南省作物研究所提供。其中, 高硫
苷油菜品种3份: 油菜籽粒硫苷含量≥90 μmolg1; 低
硫苷油菜品种3份: 油菜籽粒硫苷含量≤30 μmolg1。
各品种除硫苷含量不同外, 其他品质性状和农艺性
状相当。
1.2 试验方法
采用田间微区试验 , 3次重复 , 小区面积1 m2,
随机区组排列, 外设保护区。2013年9月20日晚稻成
熟期(收割前20 d)开始晒田, 10月10日晚稻收割翻耕
后晒田两天(土壤翻耕易碎且不粘锄头), 10月13日选
择田中间较均匀的4 m×12 m=48 m2区域0~15 cm耕
层土壤充分混匀, 捡去小石块以及其他杂质后开沟
作厢, 厢长3 m, 宽1 m, 沟宽30 cm, 每厢种9行, 每
3行为1个品种。
油菜直播, 10月17日施基肥(复合肥), 覆浅层土
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后条播油菜, 11月1日间苗一次, 11月12日每行定苗
10株, 其余按当地习惯进行水肥及病虫害管理。于
油菜初花期(3月20日)和成熟期(5月5日)分小区各取
长势均匀的油菜5株, 根系用小铲挖出, 去除大颗粒
土块后用自来水洗净, 再用去离子水冲洗3遍。根与
茎从子叶节分开, 根、茎、叶、壳、籽粒分器官分
开后烘干称重, 粉碎后采用四分法留样50 g左右测
定Cd含量; 籽粒测定硫苷含量后再全部粉碎, 采用
四分法留样50 g左右测定Cd含量。
1.3 分析方法
油菜籽粒硫苷含量: 油菜籽粒风干后, 采用近
红外谷物品质分析仪(MATRIX-1)测定油菜籽粒硫
苷含量。
油菜植株Cd含量: 称样品0.25 g左右置于消煮
管中 , 采用HNO3-H2O2微波消解 , 定容后过滤 , 用
ICP-MS测定Cd含量。
为确保数据的可靠性和稳定性 , 植株Cd含量
测定时每5样品做1次平行, 每40个样带1个质控样;
ICP-MS检测采用铑 (Rh)做内标 , 回收率 90%~
105%。
1.4 数据分析
Cd单株积累量: 单株油菜1个生长季或某一生
育期间根及地上部吸收积累Cd的总量。
Cd单季净化率: 单位面积油菜单季积累量占单
位耕层土壤(耕层15 cm土壤重量2.25×106 kg·hm2)
Cd总量的比率。
Cd转运系数: 油菜下位器官与上位器官间的Cd
含量比值。
数据处理 : 采用SPSS 17.0及Microsoft Excel
2003进行数据的统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同籽粒硫苷特性油菜器官中 Cd的积累
测定初花期和成熟期油菜不同器官Cd含量表明
(表1), 高硫苷与低硫苷油菜品种初花期不同器官间
Cd含量皆为根>叶>茎 , 成熟期皆为茎>根>壳>籽
粒。与成熟期相比, 初花期油菜根、茎、叶Cd含量
相差不大, 表明Cd在油菜不同器官间分配相对均匀;
而成熟期油菜根、茎Cd含量皆较初花期明显增加 ,
高、低硫苷油菜根Cd含量分别比初花期高44.98%
(P<0.05)和66.18%(P<0.05), 而茎Cd含量则分别比初
花期高161.63%(P<0.05)和193.79%(P<0.05), 成熟期
高、低硫苷油菜籽粒Cd含量分别为根Cd含量的
4.36%和6.35%, 茎Cd含量的3.78%和5.58%。可见 ,
经过根、茎及壳3层阻隔, 成熟期转运并储存至籽粒
的Cd大幅下降, 初花期至成熟期油菜吸收的Cd主要
分配到根、茎 , 且成熟期茎Cd含量高于根Cd含量 ,
其原因可能来自两个方面: 一是油菜初花期(3月下
旬)后气温逐渐回升 , 地温增加 , 土壤Cd活性增加 ,
油菜对土壤Cd的吸收转运增强, 增加了油菜对Cd的
吸收积累; 二是初花期以后, 油菜叶片逐渐衰老凋
亡, 叶片中的Cd同其他养分一起向茎中迁移, 以致
成熟期油菜茎Cd含量大幅增加。
初花期不同籽粒硫苷特性油菜根、茎、叶Cd含
量皆无显著差异 , 成熟期不同籽粒硫苷特性油菜
根、茎、壳、籽粒Cd含量皆差异显著。成熟期低硫
苷油菜根、茎、壳、籽粒Cd含量分别比高硫苷油菜
高17.18%(P<0.05)、15.56%(P<0.05)、36.08%(P<0.05)
和70.59%(P<0.05)。表明初花期之前不同硫苷特性油
菜对Cd的吸收积累无显著影响, 而初花期至成熟期
低硫苷油菜富集Cd的能力显著高于高硫苷油菜。
表 1 初花期和成熟期不同籽粒硫苷特性油菜的 Cd含量
Table 1 Cd contents of different seed glucosinolate characteristics rapes at early blooming stage and mature stage mgkg1
初花期 Early blooming stage 成熟期 Mature stage 品种类型
Type of varieties 根 Root 茎 Stem 叶 Leaf 根 Root 茎 Stem 壳 Shell 籽粒 Grain
高硫苷 High-glucosinolate 2.69±0.24a 1.72±0.09a 2.04±0.41a 3.90±0.68b 4.50±0.32b 0.97±0.08b 0.17±0.04b
低硫苷 Low-glucosinolate 2.75±0.25a 1.77±0.11a 2.25±0.25a 4.57±0.44a 5.20±0.28a 1.32±0.17a 0.29±0.06a
同列不同小写字母表示品种类型间差异显著(P<0.05), 下同。 Different letters within a column indicate significant difference among different
variety types (P < 0.05). The same below.

2.2 不同籽粒硫苷特性油菜对 Cd的转运
计算初花期和成熟期不同籽粒硫苷特性油菜
器官间 Cd 转运系数表明(表 2), 初花期高、低硫
苷油菜类型间Cd的茎 /根转运系数与叶 /茎转运系
数皆无显著差异 , 高、低硫苷油菜 Cd 茎 /根转运
系数皆低于Cd叶 /茎转运系数 , 表明初花期Cd由
根向茎的转运较茎向叶的转运相对困难 , 且Cd一
旦被油菜根系吸收并被运送至茎中 , 就容易转运
至叶中 ; 且叶 /茎Cd转运系数皆大于1, 表明油菜
叶更能富集Cd, 这可能是水分蒸腾作用带动了
Cd 向叶中转移。
成熟期高硫苷与低硫苷油菜Cd壳/茎、籽粒/壳转
第 8期 谢运河等: 籽粒硫苷特性对甘蓝型油菜吸收积累 Cd的影响 997


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表 2 初花期和成熟期不同籽粒硫苷特性油菜的 Cd转运系数
Table 2 Cd translation coefficients of rapes varieties with different seed glucosinolate characteristics at early blooming stage and
mature stage
初花期 Early blooming stage 成熟期 Mature stage
品种类型
Type of varieties 茎/根
Stem/root
叶/茎
Leaf/stem
茎/根
Stem/root
壳/茎
Shell/stem
籽粒/壳
Grain/shell
高硫苷 High-glucosinolate 0.65±0.08a 1.18±0.18a 1.17±0.14a 0.22±0.01b 0.17±0.02b
低硫苷 Low-glucosinolate 0.65±0.07a 1.28±0.11a 1.15±0.16a 0.25±0.02a 0.23±0.04a

运系数皆差异显著, 低硫苷油菜 Cd 壳/茎、籽粒/壳
转运系数比高硫苷油菜分别高 13.64% (P<0.05)和
35.29% (P<0.05), 但高、低硫苷油菜间 Cd茎/根转运
系数无显著差异 , 且成熟期高硫苷与低硫苷油菜
茎 /根 Cd 转运系数皆大于 1, 这可能是成熟期油菜
叶片衰老凋亡增加了 Cd 向茎的转运, 增加了茎对
Cd 的储存, 提高了茎 Cd 含量; 而高硫苷油菜籽粒
Cd 含量较低硫苷油菜低可能是油菜的高硫苷特性
抑制了茎向壳、壳向籽粒转运 Cd 的能力, 高硫苷
油菜 Cd壳/茎、籽粒/壳转运系数较低, 从而降低了
油菜籽粒的 Cd含量。
2.3 不同籽粒硫苷特性油菜干物质积累特征
初花期和成熟期测定不同籽粒硫苷特性油菜
单株根、茎、叶及植株总干重间皆无显著差异(表3),
表明此Cd污染土壤 (土壤全Cd含量0.96 mgkg1)
上高、低硫苷油菜间干物质的积累无显著差异。
初花期高、低硫苷油菜干物质积累量皆为茎>根>叶,
高、低硫苷油菜茎干重分别占总干重的 60.86%
和 61.76%; 成熟期高、低硫苷油菜干物质积累量
皆为茎>籽粒>壳>根 , 高、低硫苷油菜单株干重分
别比初花期高63.58%(P<0.05)和65.29%(P<0.05),
但茎占油菜干物质积累总量的比重远低于初花期 ,
分别仅为36.20%和35.85%。可见 , 初花期至成熟
期是油菜干物质积累的主要时期, 且增加的干物质
主要分配到籽粒、壳等经济器官, 且油菜籽粒硫苷
特性对油菜干物质的积累和分配无显著影响。
2.4 不同籽粒硫苷特性油菜 Cd 积累量及对污染土
壤 Cd净化率的影响
计算初花期、成熟期油菜Cd积累量表明(表4),
两类籽粒硫苷特性油菜Cd单株积累量初花期平均为
29.76 mg, 成熟期为59.95 mg, 成熟期比初花期增加
了101.43%(P<0.05)。
成熟期低硫苷油菜Cd单株积累量比高硫苷油
菜高18.94%(P<0.05), 而初花期高、低硫苷油菜间
Cd单株积累量无显著差异。初花期至成熟期高硫苷
油菜单株Cd积累量增加25.74 mg, 低硫苷油菜增加
34.63 mg, 比高硫苷油菜高8.89 mg(P<0.05)。可见,
初花期不同籽粒硫苷含量油菜Cd单株富集量无显
著差异 , 但初花期至成熟期低硫苷油菜的Cd单株
富集量皆高于高硫苷油菜 ; 成熟期油菜富集Cd的
效果优于初花期 , 且低硫苷油菜对Cd的富集性能
更高。
表 3 初花期和成熟期不同籽粒硫苷含量油菜的单株干物重
Table 3 Dry matter yields of different seed glucosinolate characteristics rapes at early blooming stage and mature stage g
初花期 Early blooming stage 成熟期 Mature stage
品种类型
Type of varieties 根
Root
茎
Stem
叶
Leaf
总
Total
根
Root
茎
Stem
壳
Shell
籽粒
Grain
总
Total
高硫苷 High-glucosinolate 3.11±0.39a 8.94±1.46a 2.64±0.46a 14.69±2.30a 2.08±0.34a 8.70±1.39a 6.09±0.36a 7.17±0.96a 24.03±3.94a
低硫苷 Low-glucosinolate 3.28±0.20a 9.11±0.65a 2.35±0.26a 14.75±0.97a 2.06±0.20a 8.74±0.53a 6.20±0.42a 7.38±0.59a 24.38±1.36a
表 4 初花期和成熟期不同籽粒硫苷特性油菜 Cd单株积累量及土壤 Cd单季净化率
Table 4 Cd accumulation per plant and Cd purification rate per season of different seed glucosinolate characteristics rapes at early
blooming stage and mature stage
Cd单株积累量 Cd accumulation per plant (mg) Cd单季净化率 Cd purification rate per season (%)
品种类型
Type of varieties 初花期
Early blooming stage
成熟期
Mature stage
初花期
Early blooming stage
成熟期
Mature stage
高硫苷 High-glucosinolate 29.02±4.51a 54.76±3.32b 0.40±0.06a 0.76±0.09b
低硫苷 Low-glucosinolate 30.50±2.70a 65.13±3.80a 0.42±0.04a 0.90±0.05a

998 中国生态农业学报 2015 第 23卷


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以单位耕层土壤重量 2.25×106 kghm2、土壤 Cd
含量 0.96 mgkg1(土壤基础值)计算油菜对土壤 Cd
的单季净化率表明(表 4), 两种硫苷特性油菜初花期
单季净化率平均为 0.41%; 成熟期为 0.83%, 比初花
期高 102.44%(P<0.05)。初花期高、低硫苷油菜对土
壤Cd的单季净化率无显著差异, 但成熟期低硫苷油
菜对土壤 Cd 的单季净化率比高硫苷油菜高 18.42%
(P<0.05), 表明低硫苷油菜修复 Cd 污染土壤的效果
比高硫苷油菜好, 修复效率较高。
2.5 油菜 Cd 含量及 Cd 积累量与油菜籽粒硫苷含
量间的相关性分析
经测定, 成熟期3个高硫苷油菜品种籽粒硫苷含量
分别为(90.64±3.43) μmolg1、(109.45±5.01) μmolg1、
(116.96±7.33) μmolg1; 3个低硫苷油菜品种籽粒硫苷含
量分别为(23.45±2.12) μmolg1、(24.15±1.58) μmolg1、
(24.91±0.79) μmolg1。分析油菜籽粒硫苷含量与初
花期和成熟期油菜Cd含量、Cd单株积累量的相关性
表明(表5), 初花期油菜根、茎、叶Cd含量与油菜籽
粒硫苷含量皆无显著相关性, 但油菜Cd单株积累量
与油菜籽粒硫苷含量呈显著负相关(P<0.05), 表明
油菜籽粒硫苷含量越高, 初花期油菜植株积累Cd越
少; 成熟期油菜根、茎、叶Cd含量及油菜吸收积累
Cd总量皆与油菜籽粒硫苷含量呈显著负相关 (P<
0.01), 表明油菜籽粒硫苷含量越高, 成熟期油菜根、
茎、壳、籽粒Cd含量及油菜对Cd积累量越低, 高硫
苷油菜抑制吸收积累Cd的能力较强, 籽粒中Cd含量
较低, 油菜富集Cd的总量较低, 修复Cd污染土壤的
效果较差; 而低硫苷油菜对Cd的吸收积累作用较强,
修复Cd污染土壤的效果较好, 但其籽粒Cd含量较高,
增加了食用安全风险。
表 5 初花期和成熟期油菜 Cd含量、Cd积累量与油菜籽粒硫苷含量的相关系数
Table 5 Correlation coefficients between rape seed glucosinolate content and Cd contents and accumulation at early blooming and
mature stages
生育期
Growth stage
根 Cd
Root Cd content
茎 Cd
Stem Cd content
叶(壳)Cd1)
Leaf (shell) Cd
content
籽粒 Cd
Seed Cd content
Cd积累量
Cd accumulation
初花期 Early blooming stage 0.265 0.224 0.317 0.499*
成熟期 Mature stage 0.775** 0.680** 0.638** 0.777** 0.727**
1)初花期为叶 Cd含量, 成熟期为壳 Cd含量。*和**为 0.05水平和 0.01水平显著相关。1) At early blooming stage, it is leaf Cd content, at
mature stage it is shell Cd content. * and ** indicate significant correlation 5% and 1% levels, respectively.

3 讨论
油菜对Cd的吸收转运不仅受外源S供应的影响,
与自身S代谢也关系密切。硫苷是油菜体内的含S次
级代谢产物, 油菜籽粒硫苷含量与油菜叶片硫苷含
量具有较好的正相关性, 油菜籽粒硫苷含量能较好
地表征油菜的硫苷特性[18], 而硫苷在调节油菜的生
活周期和生长素代谢、平衡体内的S元素、缓解S胁
迫、保证油菜的正常生长发育中起着重要作用[19]。
本研究表明, 高硫苷油菜根、茎、壳、籽粒Cd含量
皆显著低于低硫苷油菜, 油菜根、茎、壳、籽粒Cd
含量以及Cd单株积累量皆与油菜籽粒硫苷含量呈显
著负相关, 表明油菜的高硫苷特性显著抑制了油菜
对Cd的吸收转运。高硫苷油菜初花期根、茎、叶Cd
含量略低于低硫苷油菜, 但差异不显著; 而高硫苷
油菜成熟期根、茎、壳、籽粒 Cd 含量皆显著低于低
硫苷油菜, 表明油菜的高硫苷特性显著抑制了初花
期至成熟期茎Cd向其上位器官的转运, 油菜对Cd的
吸收转运与油菜硫苷含量呈拮抗关系, 并随油菜体
内硫苷合成和含量增加 , 油菜体内Cd向其上位器
官的转移减少。硫苷对Cd的拮抗作用与油菜植株体
内S的作用相同 , 皆随其含量的增加而阻碍油菜Cd
向地上部转运 , 尤其是抑制茎部Cd的运输起着非
常重要作用[20]。这主要是Cd进入茎后, 高硫苷油菜
含有较多的植物络合素、金属硫蛋白等[21]硫供体配
位体, 而Cd首先与这些巯基供体结合[22], 并将其转
移至液泡中储存 , 降低Cd向其上位器官的转移 [23],
宋志荣等 [18]对不同硫苷特性油菜硫苷动态的研究
也表明, 盛花期后油菜叶片和籽粒硫苷含量皆有一
个明显的上升过程, 且高硫苷含量增加幅度和强度
皆高于低硫苷油菜; 另一方面, 高硫苷油菜在开花
期和成熟期的质膜相对透性皆低于低硫苷油菜 [18],
高硫苷油菜的低质膜透性阻碍了油菜Cd向上位器
官中转运 , 使得高硫苷油菜上位器官吸收积累的
Cd低于低硫苷油菜 , 其吸收积累Cd的总量也低于
低硫苷油菜。
本研究以土壤Cd含量0.96 mgkg1计算油菜对
土壤Cd的单季净化率表明 , 成熟期高硫苷油菜对
土壤Cd的单季净化率为0.76%, 低硫苷油菜对土
壤Cd的单季净化率为0.90%, 平均仅0.83%, 修复
效果皆不理想。其中, 低硫苷油菜修复Cd污染土壤
的效果相对较好, 修复效率较高, 但其对土壤Cd的
第 8期 谢运河等: 籽粒硫苷特性对甘蓝型油菜吸收积累 Cd的影响 999


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单季净化率仍然太低。这与郭艳杰等[24]研究结果相
当 , 其研究也表明 , 在土壤Cd含量为0.46 mgkg1
时 , 油菜对土壤Cd的单季净化率也仅0.17%。可
见 , 采用油菜修复Cd污染土壤 , 其修复效率皆有
待提高。
4 结论
1)初花期甘蓝型油菜不同器官Cd含量为根>叶>
茎, 高硫苷与低硫苷油菜类型间Cd含量无显著差异;
成熟期为茎>根>壳>籽粒, 且高硫苷油菜根、茎、壳、
籽粒Cd含量皆显著高于低硫苷油菜。
2)初花期至成熟期是甘蓝型油菜吸收积累
Cd的主要时期 , 油菜的高硫苷含量有抑制体内
Cd向其上位器官转运的作用 , 且其抑制作用主
要在油菜茎部起作用 ; 高硫苷油菜通过抑制茎
Cd向壳、籽粒的转运 , 从而降低高硫苷油菜籽粒
Cd含量。
3)高硫苷油菜吸收积累 Cd 的能力较弱 , 籽粒
中 Cd 含量较低 , 食用较安全 , 但修复 Cd 污染土
壤的效果较差 ; 低硫苷油菜对 Cd的吸收积累作用
较强 , 修复 Cd 污染土壤的效果较好 , 其籽粒 Cd
含量较高 , 食用风险较大 , 但其修复效率皆有待
提高。
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