两种不同镉富集能力油菜品种耐性机制

来源：环境科学杂志2020年第1期北京时间：

作者：卞建林,郭俊娒,王学东,杨俊兴,杨军,陈同斌,曹柳,成永霞,任战红,王杰,周小勇

单位：首都师范大学资源环境与旅游学院, 北京 100048,中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心, 北京 100101,中国科学院大学, 北京 100049,首都师范大学资源环境与旅游学院, 北京 100048,中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心, 北京 100101,中国科学院大学, 北京 100049,中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心, 北京 100101,中国科学院大学, 北京 100049,中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心, 北京 100101,中国科学院大学, 北京 100049,河南省土壤污染监测与修复重点实验室, 济源 459000,河南省土壤污染监测与修复重点实验室, 济源 459000,河南省土壤污染监测与修复重点实验室, 济源 459000,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北京 100081,北京瑞美德环境修复有限公司, 北京 100015

摘要：利用水培试验研究了不同浓度镉（cadmium，Cd）胁迫条件下（0、2和5 mg·L-1）两种Cd富集能力油菜品种[秦油1号（QY-1）和三月黄（SYH）]生长状况与Cd富集特征的差异，并从Cd亚细胞区隔化和抗氧化酶活性等角度探索了两种油菜Cd富集能力的差异机制，并通过田间试验进行验证.结果表明，水培条件下，这两种油菜在Cd胁迫下生长均未受到明显的抑制.在低浓度Cd（2 mg·L-1）处理下，两种油菜地上部Cd含量无显著差异，在高浓度Cd（5 mg·L-1）胁迫下SYH的地上部和根部Cd含量均显著高于QY-1，分别提高32.05%和99.57%，同时其根部生物富集系数（BCF）也较QY-1显著提高.对两种油菜叶片中Cd亚细胞区隔化研究结果表明，随着Cd处理浓度的增加，QY-1和SYH叶片中Cd在热稳定蛋白和镉富集颗粒组分的分布分别提高了143.69%、118.91%和63.34%、118.91%，由此可见将Cd区隔在热稳定蛋白和镉富集颗粒体等重金属解毒组分是油菜在亚细胞水平上的重要解毒机制.同时，高浓度Cd胁迫下SYH叶中Cd在细胞碎屑组分的含量达QY-1的4.41倍，可知Cd在细胞碎屑组分中的分布是导致两种油菜Cd富集能力差异的重要机制.结合对两种油菜抗氧化酶活性研究结果，发现抗氧化酶系统可能是QY-1应对高浓度Cd胁迫的重要解毒机制，而SYH则更多地通过将Cd区隔在金属低活性的亚细胞组分来减轻其毒性.田间试验结果验证表明，SYH地上部和地下部Cd含量均显著高于QY-1，分别是QY-1的2.34和1.43倍.综上所述，SYH具有更高的Cd提取量和富集能力，具有应用于中轻度Cd污染农田修复的潜力.

关键词：油菜,镉,耐性,亚细胞,吸收,