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1試驗方法

1.1試驗設計試驗設0、3、12、20mg/kg4個鎘水平，每盆裝土1.5kg，分別施入0.46gNH4NO3、0.757gKH2PO4和0.615gK2SO4作基礎養分，重復4次。鎘以CdCl2溶液形式加入，養分以溶液形式作基肥一次施入。將土壤、CdCl2溶液和養分混勻，陳化30天后，選擇苗齡、長勢一致的煙苗移栽入盆中，每盆2株，60天后收獲，收獲的植株先用自來水洗凈，再用去離子水沖洗，擦干，稱重，用于化學形態的測定。

1.2分析方法Cd形態測定采用江行玉[7]方法改進后進行，具體操作如下：準確稱取一定量的鮮樣，剪成1~2mm2的碎片，置于燒杯中，加入37.5mL提取劑，在30℃恒溫箱中放置過夜(17~18h)，次日回收提取液，再加入同樣該提取液，浸取2h后再回收提取液，重復2次，即在24h內提取4次。集4次提取液（共150mL）于燒杯中，提取液經蒸發近干后，用一定比例硝酸-高氯酸消煮，定容，用原子吸收分光光度計測定，即得到一定提取劑所選擇提取的重金屬形態。提取劑及提取順序為：80%乙醇、去離子水、1mol/LNaCl溶液、2%(V/V)醋液、0.6mol/L鹽酸。

1.3符號含義FW、FNaCl、FHAC、FHCl、FR分別表示水、NaCl、HAC、HCl以及80%乙醇提取劑所提取的鎘化學形態的分配比率。

2結果與分析

2.1不同類型煙草根中鎘的化學形態，煙草根中鎘的各化學形態，隨鎘處理濃度的增加而增加。在不加鎘的情況下，各形態分配比率差別不大；在低濃度處理情況下，FHAC和FNaCl提取態分配比率升高，FW、FE有所降低；但當鎘處理濃度升到20mg/kg，‘Xanthi’根中FHAC提取態分配比率降低，FW提取態分配比率超過了FNaCl提取態。可以看出，隨著鎘處理濃度的增加，不同品種煙草根中鎘的各形態分配比率有接近的趨勢。不同煙草之間根各形態的分配比率有差異。隨著鎘濃度的提高，‘貴煙11號’FW高于‘Xanthi’，FW提取水溶性有機酸鹽、重金屬的一代磷酸鹽[M(H2PO4)2]等，其毒性較強，高濃度下，‘貴煙11號’FW提取態比率加大，勢必造成對植物根部的傷害。同時看出，低濃度下高積累型FHAC分配比率高于低積累型，而FW分配比率低于低積累型。FHAC提取難溶于水的重金屬磷酸鹽等，推斷可能是高積累型煙草根內鎘形成難溶于水的磷酸鹽有利于其對鎘的積累。

2.2不同類型煙草莖中鎘的化學形態，煙草莖中鎘的各化學形態，隨鎘處理濃度的增加而增加，但各形態的分配比率卻因鎘處理濃度而異。與根相比，FHAC分配比率降低，FNaCl和FHCl分配比率升高，以FHAC和FNaCl提取態最多，兩者總量有所降低，且FHAC和FNaCl分配比率相差不大，甚至有的FNaCl超過了FHAC分配比率。與不加鎘情況相比，低濃度處理(3mg/kg)下，FHAC與FNaCl提取態分配比率之和增加，FW提取態有所下降。在鎘處理濃度為12mg/kg時，FNaCl提取態分配比率有所降低，FW提取態有所升高。

2.3不同類型煙草葉中鎘的化學形態，煙草葉中鎘的各化學形態，隨鎘處理濃度的增加而增加。與根、莖中相比，FNaCl提取態分配比率升高，FHAC和FHCl降低。形態分配比率主要在去離子水、HAc、NaCl提取態間變化。所有鎘處理中，FNaCl提取態分配比率最高，占47.81%~65.10%，FHAC提取態分配比率次之。與不加鎘處理相比，低濃度時，FNaCl提取態分配比率下降，FHAC提取態分配比率有所升高，但FNaCl提取態仍占優勢。到高濃度(12mg/kg)時，FW升高，FNaCl降低。不同煙草葉鎘的各形態的分配比率有差異?？梢钥闯?，在不加鎘處理時，不同品種的FNaCl提取態分配比率相差不大，隨著鎘處理濃度的提高，‘Xanthi’的FNaCl不斷增加，直到20mg/kg才有所降低，而‘貴煙11號’和‘RG17’的FNaCl不斷降低，相反‘Xanthi’的FW提取態的分配比率不斷降低，而‘貴煙11號’和‘RG17’的FW在不斷增加。隨著鎘濃度的增加，這種趨勢更加明顯。

3結論

（1）在鎘形態分布中，根中FHAC分配比率占絕對優勢，莖中FHAC降低，FNaCl增加，而在葉中，FNaCl提取態占絕對優勢。從根到地上部鎘化學形態的這種變化，與鎘在植株不同部位的分布有很大的關系。

（2）煙草根內以HAc提取態占絕對優勢，表明有相當一部分Cd能與一些物質結合形成活性較低的難溶性化合物，相應地自由態的Cd含量相對較低，以致它的毒害作用變小。由于富集在煙草根部的Cd有一部分是以難溶的形態存在，所以它不容易由根部向地上部分遷移，這也可能是根部積累Cd的機制之一。而煙草葉片內鎘都以NaCl提取態占絕對優勢，表明進入煙葉內的Cd多附集在蛋白質周圍。這也可能是煙草葉鎘含量高于根、莖而受害癥狀較根輕的原因之一。

（3）煙草根、莖、葉鎘的各形態含量隨土壤鎘濃度的增加而增加，根部FHAC分配比率最高，占絕對優勢，莖FHAC降低，FNaCl增加，而葉片FNaCl分配比率最高，占絕對優勢，且隨著鎘濃度的加大，根、莖、葉鎘的各形態分配比率有接近的趨勢。說明隨著鎘對植物體內毒害作用的增加，煙草忍耐鎘的機制作用降低。

（4）低濃度下高積累型根內FHAC分配比率高于低積累型，表明高積累型煙草根內鎘更多形成難溶于水的磷酸鹽，以致它的毒害作用變小。煙草耐性品種FNaCl分配比率高于敏感性，表明耐性品種中的鎘更多的與蛋白質的巰基和其他一些側鏈絡合形成低毒或無毒物質，降低了鎘毒性，而敏感型FW較高，毒害作用較大，影響植物生長?？梢酝茢喔叻e累型煙草根內鎘形成難溶于水的磷酸鹽有利于其對鎘的積累，而與蛋白質絡合，從細胞質轉移到液泡可能是煙草耐性品種忍耐鎘的主要機制之一。這有待于進一步研究驗證。

4討論

從各提取態鎘的絕對含量來看，葉＞莖或根，這與章鋼婭[8]、趙秀蘭[2]等研究結果一致，說明煙草對Cd有著很強的轉移能力。FNaCl主要提取果膠鹽、與蛋白質結合形態或呈吸著態的重金屬，而作物對鎘的耐受性與氯化鈉提取態的比例之間有顯著的相關性[9]。在煙草葉片內，鎘都以NaCl提取態占絕對優勢，表明進入煙葉內的Cd多附集在蛋白質周圍。這主要是因為Cd對蛋白質或其他有機化合物中巰基有很強的親和力[10]，在植物體內，Cd常與蛋白質相結合[11-12]。這種結合形態一方面可減少游離Cd的含量，使其有效性和移動性降低，從而避免其對植物產生傷害。另一方面，Cd可能與體內的酶和功能蛋白結合，干擾它們的功能，造成生理生化代謝過程紊亂，而影響植物的生長發育。而與細胞壁相結合或者將金屬復合物從細胞質轉移至液泡，在細胞液中與有機、無機負離子的絡合等被認為是植物細胞內積累或忍耐Cd的主要機制[13]，且能與Cd相結合形成復合物的配體主要則有檸檬酸（鹽）、草酸（鹽）、氨基酸、多膚、蛋白質如植物絡合素、金屬硫團等，以及硫化物、磷酸鹽類等無機基團[14-15]。螯合是植物對細胞內重金屬解毒的主要方式之一，谷胱甘肽(GSH)、草酸(oxalicacid)、組氨酸(His)和檸檬酸鹽(citrate)等小分子物質及金屬螯合蛋白都能螯合重金屬，其中金屬螯合蛋白對金屬的螯合能力遠大于GSH和citrate[16]。金屬硫蛋白(metallothionein,MT)是富含半胱氨酸(Cys)殘基的低分子量金屬結合蛋白，重金屬(Cd2+、Zn2+和Cu2+)脅迫能誘導真菌和動物體內MT的合成[17-19]，MT可通過Cys殘基上的巰基與金屬離子結合形成無毒或低毒絡合物，從而消除重金屬的毒害作用，因而動物和真菌的重金屬抗性與MT累積成正相關[20]，研究表明，與硫代謝有關的鎘的絡合作用可能是油菜抗鎘的重要機制[21]。煙草85%以上的鎘分布在葉內，金屬硫蛋白螯合鎘也可能是煙草耐性品種忍耐鎘的主要機制之一。這些機理主要對農作物等植物研究較多，煙草研究甚少，需進一步研究驗證。

作者：李彥娥趙秀蘭單位：西安地質礦產研究所西南大學資源環境學院