發(fā)布時(shí)間：2020-06-20 00:16

【摘要】：煙草對鎘的吸收積累具有一定的規(guī)律性，鎘對煙草的毒害一方面受到不同部位鎘的含量和賦存形態(tài)影響，另一方面受到外界的環(huán)境因素的影響。探明煙草對鎘的吸收積累規(guī)律，有利于通過外界調(diào)控?zé)煵輰︽k的吸收，減少鎘對煙草的毒害。本研究通過盆栽試驗(yàn)和水培試驗(yàn)相結(jié)合的方式，研究了煙草對鎘的吸收積累特性以及在吸收積累過程中，鎘的主要化學(xué)形態(tài)分布特點(diǎn)，闡述了鎘對煙草生長生理的影響，并通過超微電鏡觀察在細(xì)胞水平上揭示了煙草鎘毒害的原因，揭示pH、溫度和鋅對鎘吸收積累的調(diào)控效應(yīng)，旨在為我國低危害煙葉的生產(chǎn)以及煙草鎘污染的防治提供理論依據(jù)。 1.煙草對鎘的吸收具有一定的規(guī)律性：隨著處理時(shí)間的延長，煙苗對鎘的吸收量呈現(xiàn)先減少后升高，最終趨于穩(wěn)定，而煙苗對鎘吸收速率則呈現(xiàn)先降低后持續(xù)升高趨勢。添加鎘處理后，煙草葉片鎘含量顯著高于莖和根部；這與對照組內(nèi)鎘含量為根莖葉不一致。在煙草采收前，煙葉中的鎘含量表現(xiàn)為：下部葉中部葉上部葉。煙草鎘積累速率隨著鎘濃度的提高而提高。 2.煙草品種對鎘的敏感性存在差異，不同鎘濃度處理對煙草光合性能存在較大的影響，且不同煙草品種之間差異明顯。在本研究中，四個(gè)煙草品種的光合性能還存在相似性，均在鎘含量達(dá)到64mg/kg時(shí)急劇降低，結(jié)合其他指標(biāo)，可以斷定64mg/kg的鎘濃度是煙草移栽后生長的形態(tài)半致死濃度。在該濃度下煙草的干物質(zhì)重量顯著降低，光合性能降低，煙株死亡率達(dá)到50%左右。不同煙草品種對鎘的積累特性存在共同的特點(diǎn)：下部葉中部葉上部葉根、莖，而莖和根中的鎘含量則因品種和生育期而存在一定差異。隨著鎘含量的提高，煙草各部位的鎘含量均升高，四個(gè)煙草品種整體上對鎘的吸收積累規(guī)律具有一致性，但是，中煙100鎘的耐受性顯著高于其他三個(gè)煙草品種。在4mg/kg和16mg/kg鎘濃度處理下，其各部位鎘含量均低于其他三個(gè)品種，在64mg/kg和128mg/kg鎘濃度處理下，各部位的重金屬含量也較低。鎘在煙草體內(nèi)不同部位的化學(xué)形態(tài)含量不同，去離子水提取態(tài)主要分布在下部葉片，上部葉片和花蕾中的含量相對較少，在莖稈中，木質(zhì)部的鎘含量多于韌皮部，木質(zhì)部既對鎘有沉積也有運(yùn)輸，而韌皮部作為向下運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)的器官，其中具有較高的氯化鈉提取態(tài)則說明有一部分鎘通過韌皮部向其他部位轉(zhuǎn)運(yùn)，這可能是煙草鎘外排的一種證明。 3.不同的煙草品種，各部位鎘的化學(xué)形態(tài)比例存在差異，三種紅花煙草相比，中煙100各部位去離子水提取態(tài)和氯化鈉提取態(tài)含量較高，結(jié)合前面章節(jié)關(guān)于鎘積累的特點(diǎn)，可以認(rèn)定中煙100具有較高的鎘耐受性。研究已經(jīng)證實(shí)乙酸提取態(tài)是活性和遷移性較低的化學(xué)形態(tài)，而三個(gè)紅花煙草中根部的乙酸提取態(tài)較之自身葉片和莖稈而言，都有較大的比例提高，說明根部是煙草沉積鎘的主要器官，而葉片是受毒害最重的器官。馬合煙作為一種黃花煙草，其體內(nèi)的鎘形態(tài)分布與紅花煙草之間存在較大差異，在馬合煙中，去離子水提取態(tài)在各部位所占比例均為最高，但在實(shí)際觀測中，其生理生長所受影響并非最嚴(yán)重，這說明其對鎘的耐受性最高。同時(shí)，馬合煙根部乙酸提取態(tài)所占比例較高，這與紅花煙草相一致，說明根部也是其沉積鎘的主要器官。 4.在不添加鎘處理時(shí)，鎘主要集中在煙草的莖部，隨著鎘濃度的增加，葉片中鎘的積累量增加，但是鎘主要還是積累在根部和莖部。鎘抑制了煙草幼苗的生長，降低了煙草幼苗各項(xiàng)生理活性，使其碳代謝受到嚴(yán)重影響。低濃度的鎘處理在一定程度上能使煙草幼苗根部干物質(zhì)重增加，葉片硝酸還原酶活性增強(qiáng)。本研究顯示要降低煙草中的鎘含量，獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的烤煙，必須在煙草的苗期嚴(yán)格控制重金屬對幼苗的污染，在實(shí)踐生產(chǎn)中栽種優(yōu)質(zhì)、低危害的煙苗。 5.隨著鎘濃度的提高，煙草幼苗葉片的細(xì)胞膜透性增大，10μmol/L鎘處理細(xì)胞膜透性和對照處理相比無顯著差異，而當(dāng)鎘濃度100μmol/L和500μmol/L時(shí)，細(xì)胞膜透性差異也不顯著，可以看出，此時(shí)細(xì)胞膜已經(jīng)發(fā)生破裂，所以細(xì)胞膜透性變化隨著鎘濃度的提升變化不大。隨著鎘濃度的提高，葉肉細(xì)胞的葉綠體數(shù)量減少，葉綠體體積變小，葉綠體內(nèi)基粒片層結(jié)構(gòu)減少，基質(zhì)片層結(jié)構(gòu)增多，在高濃度處理下，基粒片層結(jié)構(gòu)不復(fù)存在，基質(zhì)片層結(jié)構(gòu)呈長條狀，甚至基質(zhì)類囊體膜出現(xiàn)破裂。隨著鎘濃度的提高，葉肉細(xì)胞的細(xì)胞壁上出現(xiàn)了大量的嗜鋨顆粒，說明細(xì)胞壁對鎘具有一定的沉積作用。 6.在種子萌發(fā)階段，中性環(huán)境最有利于種子萌發(fā)，過酸或者過堿都會降低種子的發(fā)芽率，煙草種子萌發(fā)后，偏酸性的環(huán)境有利于幼苗的生長發(fā)育，有利于其干物質(zhì)的積累。隨著pH的降低和升高，煙苗的干物質(zhì)重會降低。酸性環(huán)境中煙苗各部位的鎘含量較高，而堿性環(huán)境則減少了煙苗中的鎘含量。溫度會影響煙苗中的鎘含量，低溫和高溫都會減少煙苗中的鎘含量，在20℃時(shí)煙苗對鎘的吸收量最高，在低溫和常溫條件下，煙苗中的鎘含量表現(xiàn)為：莖根葉，在高溫條件下表現(xiàn)為：根葉莖。少量的鋅對煙草生長有促進(jìn)作用，大量的鋅則會對煙草生長造成毒害，鋅和鎘之間存在著競爭作用同時(shí)也存在著協(xié)同效應(yīng)。煙草對鎘的吸收受到鋅的調(diào)節(jié)，在低鋅濃度時(shí)鋅具有調(diào)節(jié)作用，在高鋅濃度時(shí)，鎘競爭鋅的結(jié)合位點(diǎn)，因此煙苗體內(nèi)的鎘含量呈現(xiàn)增加趨勢。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X173

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2721557