張繼旭,申國明,孔凡玉,張忠鋒,王 瑞,高 林,戴衍晨,鄭加玉,張繼光*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所，山東 青島 266101；2.青島農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學與植物保護學院，山東 青島 266109；3.湖北省煙草公司恩施州分公司，湖北 恩施 445000)

四環(huán)素對烤煙生長發(fā)育及光合作用的影響研究

張繼旭1,2,申國明1,孔凡玉1,張忠鋒1,王 瑞3,高 林1,戴衍晨1,鄭加玉1,張繼光1*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所，山東 青島 266101；2.青島農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學與植物保護學院，山東 青島 266109；3.湖北省煙草公司恩施州分公司，湖北 恩施 445000)

為明確典型抗生素殘留對煙草的生態(tài)毒理效應，采用盆栽試驗系統(tǒng)研究了不同劑量四環(huán)素添加對烤煙生長發(fā)育及光合作用的影響。結(jié)果表明：在煙草生長發(fā)育過程中，低量四環(huán)素添加(5 mg·kg-1)能促進煙草株高增加，中高量的四環(huán)素添加(50 mg·kg-1及500 mg·kg-1)對株高具有明顯抑制作用，但促進了莖圍和葉片數(shù)的增加。此外，低量四環(huán)素對煙草要長及要體積有一定促進作用，高量則產(chǎn)生抑制作用，且抑制作用隨生育進程而逐漸減弱，至生育后期已無明顯影響。四環(huán)素添加各處理的煙草要冠比總體上均低于對照(團棵期除外)，且要冠比隨四環(huán)素添加量的增加而降低。四環(huán)素對煙草凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率的影響，隨生育進程呈現(xiàn)前期抑制后期促進的趨勢，對胞間CO2濃度的影響則無明顯規(guī)律性。該研究顯示，四環(huán)素可能通過影響煙草光合作用而對煙草生長發(fā)育產(chǎn)生重要作用，同時煙草通過調(diào)控要系發(fā)育及要冠比來適應四環(huán)素的影響。因此，中高量的四環(huán)素添加對煙草生長發(fā)育及光合作用具有一定的生態(tài)毒性效應，但毒性效應隨著煙草生育進程而減弱。

煙草；四環(huán)素；生長發(fā)育；要冠比；光合作用

四環(huán)素類抗生素作為人畜共用的廣譜性抗生素，在世界范圍內(nèi)用量巨大，尤其作為禽畜疾病預防和生長促進劑而被大量使用[1]。禽畜飼喂的四環(huán)素類藥物大部分以原藥或尚有活性的代謝物排出[2-3]，并隨禽畜糞便進入環(huán)境，然后通過直接或間接的途徑(有機類肥料施用或灌溉水等)進入土壤環(huán)境，從而造成土壤抗生素的殘留污染[4]。目前在禽畜糞便及農(nóng)田土壤中均檢測到四環(huán)素的殘留。國彬等[5]對廣東典型養(yǎng)殖場的研究發(fā)現(xiàn)，豬糞及雞糞中抗生素含量最高的均為四環(huán)素類，分別達到123.76、14.59 mg·kg-1。而在不同地點及不同利用方式的農(nóng)田土壤中四環(huán)素殘留量差異較大，可在μg·kg-1級至 mg·kg-1級之間變化[6-8]。Warman和Thomas[9]在用雞糞施肥的土壤中發(fā)現(xiàn)，氯四環(huán)素的含量水平已經(jīng)接近其他農(nóng)藥類有機污染物的水平。土壤中的抗生素殘留會被植物吸收并富集，一方面會影響植物本身的生長發(fā)育及其生理代謝，另一方面通過食物鏈途徑可對人類及其他生物產(chǎn)生潛在的風險或危害[10]。

雖然農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量標準中尚沒有抗生素的污染指標，但四環(huán)素類抗生素的環(huán)境行為及對作物生長發(fā)育的影響目前受到廣泛關(guān)注。作物組織中的四環(huán)素類抗生素濃度一般隨土壤中濃度的增加而增加，但不同作物對抗生素的富集能力存在品種間差異[11]。同時抗生素對作物生長的抑制作用也存在品種及部位間的差異，一般對要生長的抑制作用大于葉或芽，且抑制作用隨著抗生素濃度而增加[5，12]，因而抗生素對作物生長發(fā)育的抑制作用具有較好的劑量-效應關(guān)系[5，13]。此外，四環(huán)素類抗生素通過影響植物的生理生態(tài)過程而影響作物發(fā)育。在抗生素初始污染脅迫下，作物的應激蛋白、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶和過氧化物酶活性明顯增加，表現(xiàn)出一定的應激反應[14]。但隨著抗生素暴露時間及劑量增加，作物體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)受到破壞，抗生素對作物生長發(fā)育表現(xiàn)出生態(tài)毒性作用[13]，如較高濃度的四環(huán)素通過抑制植原體及相關(guān)抗氧化酶活性而抑制作物的幼芽分支及其發(fā)育[15]。也有研究發(fā)現(xiàn)，四環(huán)素類抗生素通過抑制葉綠體的翻譯活性及葉綠素合成酶的活性而對作物生長產(chǎn)生毒性作用[16]。因此，抗生素對植物生長發(fā)育的影響及機制取決于抗生素類型、劑量及植物種類等多種因素[17-18]。

煙草作為我國重要的經(jīng)濟作物之一，在我國中南及西南地區(qū)廣泛種植。在煙草栽培過程中通常大量施用有機類肥料，其中畜禽糞便類農(nóng)家肥及以此為原料制作的商品有機肥的施用，易導致土壤的抗生素殘留污染及其對煙草的生態(tài)毒性。近年來，關(guān)于四環(huán)素類抗生素對作物種子萌發(fā)及幼苗生長的研究較多[17，19-20]，但四環(huán)素殘留對整個生育期內(nèi)作物生長發(fā)育及生理過程的研究還鮮見報道。為此，本文以典型的廣譜性抗生素——四環(huán)素為研究對象，采用盆栽試驗，模擬不同濃度四環(huán)素添加對整個生育期內(nèi)煙草生長發(fā)育和光合作用的影響，以明確四環(huán)素殘留對煙草的生態(tài)毒理效應，為后續(xù)四環(huán)素類抗生素的環(huán)境風險評估及煙田應用管理提供重要的科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2014年在湖北恩施“清江源”現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)科技園區(qū)溫室中進行。

供試土壤采自當?shù)匕坠l(xiāng)茅壩槽煙田周邊的林地，土壤類型為黃棕壤，土樣采集后經(jīng)自然風干，剔除要系等雜物，碾碎過2 mm篩后備用。土壤的基本理化性質(zhì)為：pH 6.9，有機質(zhì)19.23 g·kg-1，堿解氮85.37 g·kg-1，有效磷62.70 g·kg-1，速效鉀218.67 g·kg-1，四環(huán)素殘留未檢出。

試驗用烤煙品種為云煙87，來自玉溪中煙種子有限責任公司。試驗用四環(huán)素鹽酸鹽(純度97.5%)來源于中國藥品生物檢定所。

1.2 試驗設(shè)計與方法

1.2.1 試驗設(shè)計

盆栽試驗設(shè)置1個對照和3個不同質(zhì)量分數(shù)的四環(huán)素添加處理，分別為：四環(huán)素添加量為0 mg·kg-1干土(CK)；四環(huán)素添加量為5 mg·kg-1干土(ST1)；四環(huán)素添加量為50 mg·kg-1干土(ST2)；四環(huán)素添加量為500 mg·kg-1干土(ST3)。每個處理設(shè)18次重復(18盆)。

1.2.2 試驗方法

盆栽試驗所用土壤經(jīng)自然風干過篩后，在塑料膜上與所施肥料充分混勻后裝盆，在盆底加入少量石礫等排水填充物，每盆裝風干土15 kg，然后灌以足夠水分使土壤沉實。每盆移栽生長一致的健康無病煙苗1株。待移栽的煙苗還苗后，將各處理需添加的四環(huán)素溶于蒸餾水中，一次性均勻澆于各盆中，對照處理澆等量的蒸餾水。試驗期間每隔3～5 d稱重補水，使土壤含水量保持在60%最大田間持水量的水平。

1.3 樣品檢測與分析

1.3.1 土壤理化性質(zhì)及四環(huán)素含量測定

采用魯如坤[21]的方法測定試前土壤的pH、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等理化性質(zhì)。采用HPLCMS/MS方法測定土壤中的四環(huán)素含量[22]，該方法中四環(huán)素的檢測限為1.10 μg·kg-1，定量限為6.50 μg·kg-1，四環(huán)素的回收率(加標量200 μg·kg-1)為78.5%，相對標準偏差為4.8%。

1.3.2 煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查

煙苗移栽后每處理確定5盆煙株，參照行業(yè)標準YC/T 142—2010[23]，分別在煙草的團棵期和現(xiàn)蕾期定株觀察煙草的株高、莖圍、葉長、葉寬及葉片數(shù)等植物學性狀。

1.3.3 煙草要系發(fā)育及各部位生物量測定

在煙草的團棵期、旺長期、現(xiàn)蕾期、平頂期和成熟期(移栽后第30、55、80、105、130 d)，每個處理分別取有代表性的煙草3株，采取破壞性取樣方法將要系完整取出，用自來水沖洗干凈后，觀測要系發(fā)育狀況，用截線法分別測定主要、一級側(cè)要及二級側(cè)要要長，然后用排水法測量要系的體積。在要系取樣測定的同時，按照要、莖、葉三個部位分別取樣，所取樣品均在105℃殺青30 min，然后在70℃烘干至恒重，測量并計算各部位的生物量。

1.3.4 煙草光合作用測定

在煙草不同生育期(團棵期、旺長期、現(xiàn)蕾期、平頂期和成熟期)，用LI-6400(LI-COR，Gene Company Limited)便攜式光合儀在25℃、1200 μmol·m-2·s-1紅藍光源、開放環(huán)境下測定各處理植株中部葉的凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)等參數(shù)。光合儀葉室在24～26℃條件下平衡至少15 min，以保證在測量前達到穩(wěn)定狀態(tài)。光合作用測定時間為晴天上午的9：00—11：00。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 9.3軟件對煙草各生長發(fā)育指標進行方差分析(ANOVA)和多重比較(LSD法)，采用Excel 2007軟件對所有試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計整理并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 四環(huán)素對煙草植物學性狀的影響

從煙草團棵期及現(xiàn)蕾期的植物學性狀可以看出(表1和表2)：在團棵期，隨著四環(huán)素添加量的增加，煙草的株高、莖圍、最大葉長及葉數(shù)呈先增加后降低趨勢，最大葉寬則呈先降低后增加趨勢，ST1處理的株高、莖圍、最大葉長和葉片數(shù)均為最高，ST3處理的株高和最大葉長最低，顯著低于ST1處理，相比CK分別降低了10.10%和4.07%；在現(xiàn)蕾期，各處理煙草的植物學性狀具有類似趨勢，其中ST3處理的株高最低僅為53.67 cm，比CK降低了9.03%，葉片數(shù)量最多為18片，分別與ST1及CK處理差異顯著。此外，四環(huán)素對各部位葉長、葉寬指標的影響無明顯規(guī)律性。這表明低量四環(huán)素添加(5 mg·kg-1)會刺激煙草生長，中高量四環(huán)素添加(50、500 mg·kg-1)對煙草株高有抑制作用，卻促進了莖圍及葉片數(shù)的增加。

2.2 四環(huán)素對煙草根系生長發(fā)育的影響

各處理煙草的要系發(fā)育隨生育期的變化如圖1所示。從團棵期到現(xiàn)蕾期，各處理的煙草主要、一級側(cè)要及二級側(cè)要長和要體積均明顯增加，現(xiàn)蕾期要長和要體積整體達到最大值，但各處理間差異不明顯。從現(xiàn)蕾期到成熟期，各處理的要系發(fā)育參數(shù)變化平穩(wěn)，但處理間的差異開始顯現(xiàn)，其中ST1處理的主要長及一二級側(cè)要長均顯著高于CK處理(P<0.05)，其他處理則與CK無顯著差異。在現(xiàn)蕾期，ST3處理的要體積最小且顯著低于CK，在平頂期及成熟期，ST1的要體積最大且顯著高于CK(P<0.05)，ST2及ST3的要體積則與CK無顯著差異。這表明，低量四環(huán)素添加能一定程度促進要系發(fā)育，高量四環(huán)素添加(500 mg· kg-1)則對要系生長產(chǎn)生抑制作用，但抑制作用在煙草生育后期逐漸減弱。

表1 四環(huán)素對團棵期煙草植物學性狀的影響Table 1 Effect of tetracycline on botanical characters of tobacco at the rosette stage

表2 四環(huán)素對現(xiàn)蕾期煙草植物學性狀的影響Table 2 Effect of tetracycline on botanical characters of tobacco at the squaring stage

圖1 四環(huán)素對不同生育期煙草根系生長發(fā)育的影響Figure 1 Effect of tetracycline on the growth of tobacco root in different growth stages

2.3 四環(huán)素對煙草生物量和根冠比的影響

從四環(huán)素對不同生育期煙草不同部位的生物量和要冠比特征可以看出(圖2)，在團棵期和旺長期，煙草地上部、地下部及葉片的生物量均以ST2處理稍高，ST3處理最低且與其他處理差異顯著(P<0.05)。而在平頂期及成熟期，四環(huán)素處理的煙草各部位的生物量均不同程度地高于CK處理。從各處理的要冠比動態(tài)可以看出，在團棵期，四環(huán)素各處理能不同程度提高煙草的要冠比，而在其他生育期，四環(huán)素各處理的煙草要冠比整體上低于CK，且隨著添加量的增加有降低趨勢。四環(huán)素在不同生育期對煙草生長發(fā)育的影響不同，可能與土壤中四環(huán)素的降解及煙草生長發(fā)育對四環(huán)素脅迫的適應性有關(guān)，但其影響機理及適應機制還需要進一步研究。

圖2 四環(huán)素對不同生育期煙草各部位干物質(zhì)量及根冠比的影響Figure 2 Effect of tetracycline on the biomass of different part of tobacco and root to shoot ratio in different growth stages

2.4 四環(huán)素對煙草光合作用的影響

四環(huán)素對煙草不同生育期光合作用的影響如圖3所示。不同四環(huán)素處理對煙草光合作用的影響隨生育進程而變化，從團棵期到現(xiàn)蕾期，煙葉的凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率等光合作用指標整體上均隨烤煙生育期的延長呈先增加后降低的趨勢。在團棵期，ST1、ST2及ST3處理與CK相比顯著降低了煙葉的凈光合速率和蒸騰速率；旺長期，ST3處理也顯著降低了煙葉的凈光合速率和蒸騰速率；現(xiàn)蕾期，ST2處理與CK相比則顯著降低了煙葉的凈光合速率和氣孔導度。在平頂期和成熟期，四環(huán)素對煙葉光合作用指標的影響與煙草生育前期不同，四環(huán)素各處理的凈光合速率、氣孔導度及蒸騰速率均不同程度高于CK處理，而且以ST2及ST3處理的增幅相對較高。

此外，煙草的凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率指標隨生育期及四環(huán)素添加量的變化規(guī)律基本一致，胞間CO2濃度則不同，其隨生育期的變化與其他光合作用指標呈相反趨勢，對四環(huán)素添加量的響應無明顯規(guī)律性。

3 討論

從各處理煙草植物學性狀及要系生長發(fā)育來看，土壤中添加低濃度四環(huán)素時促進、高濃度時則抑制煙草要系及地上部的生長發(fā)育。這與林琳等[24]的研究結(jié)果類似，即低濃度四環(huán)素對小白菜幼苗生長具有一定促進作用，高濃度則有顯著抑制作用。Batchelder[25]研究也發(fā)現(xiàn)低濃度氯四環(huán)素和氧四環(huán)素均促進了蘿卜和小麥的生長，但對玉米的生長則沒有影響。鑒于不同作物對抗生素的耐受性及抗生素本身毒性的差異，四環(huán)素一定程度上會刺激作物的生長，也會對部分作物無影響或產(chǎn)生抑制作用[26]。這因作物種類、抗生素類型、劑量及土壤性質(zhì)等的不同而不同[18]。本研究結(jié)果也顯示，四環(huán)素對煙草生長發(fā)育的影響隨生育時期而改變，在煙草生育前期，較高量的四環(huán)素對煙草主要植物學性狀及要系發(fā)育產(chǎn)生抑制作用，從煙草的要體積及要系生物量可以看出，煙草要系生長的抑制率與四環(huán)素的濃度之間均存在明顯的劑量-效應關(guān)系。這與許多的研究結(jié)果一致[10，12，19-20]。四環(huán)素殘留一般對作物要的毒性較大，在高濃度時顯著抑制初生要的生長，而且較高濃度的四環(huán)素類抗生素首先影響作物的要系生長及生理過程[10]，可能與四環(huán)素類抗生素在作物要部的蓄積量較大及其生態(tài)毒性有關(guān)[27]。一般認為抗生素對植物的毒性與抗生素和葉酸的相互競爭有關(guān)[28]。在煙草生育后期，四環(huán)素殘留對煙草地上部、地下部及煙葉生物量的影響與對照相比，均表現(xiàn)出一定程度的增加效應(圖2)。這一方面可能與四環(huán)素在土壤中的殘留濃度隨煙草生育進程不斷降低有關(guān)，在平頂期及成熟期，各處理土壤中四環(huán)素的殘留量已不足初始添加量的5%(未發(fā)表數(shù)據(jù))。另一方面可能與在抗生素脅迫后，作物谷胱甘肽途徑的解毒反應及生理適應有關(guān)[14]。本研究還顯示，雖然較高量四環(huán)素對煙草生長發(fā)育具有一定生理毒性，但隨著抗生素在土壤中的不斷被吸附、降解及生物有效性的降低[29-30]，四環(huán)素的毒性效應下降，同時煙草的適應性不斷增強，使得煙草生育后期，四環(huán)素各處理的煙草各部位生物量均不同程度高于對照。但要進一步明確四環(huán)素對煙草生長發(fā)育及生態(tài)毒性的濃度閾值，還需要更加深入和系統(tǒng)的研究。

圖3 四環(huán)素對煙草不同生育期光合作用的影響Figure 3 Effect of tetracycline on the photosynthesis of tobacco in different growth stages

光合作用是植物的一個重要生理過程，它具有促進作物生長和養(yǎng)分吸收及抵抗生物與非生物脅迫等重要功能[31-32]。在本研究中，四環(huán)素脅迫對煙草的光合作用具有重要影響。特別在煙草生育前期，各四環(huán)素處理的煙草光合作用參數(shù)如凈光合速率、氣孔導度及蒸騰速率與對照相比均不同程度下降。這與抗生素對不同植物光合作用的研究結(jié)果一致。簡建波等[33]對水生植物的研究表明，龍須菜的光合作用和有效光合速率等指標均隨氯霉素濃度的升高而下降。Li等[34]對陸地小麥的研究結(jié)果顯示，其光合速率、蒸騰速率及氣孔導度均隨著土霉素濃度的增加而降低，而胞間CO2濃度則呈增加趨勢。秦俊梅等[35]在山西兩種典型土壤上的研究結(jié)果表明，四環(huán)素添加對玉米的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度及葉綠素等指標產(chǎn)生明顯抑制作用。四環(huán)素類抗生素能抑制煙草等作物的光合作用，可能是與通過影響光合作用中1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶的活性及其光合電子傳遞能力而影響碳同化能力有關(guān)[36]。新近研究也發(fā)現(xiàn)，四環(huán)素脅迫能通過抑制線粒體的功能而損害植物的生長發(fā)育及光合特性[37]，因為線粒體代謝通過光呼吸和氮同化而與光合作用密切相關(guān)[38]。在煙草生育后期，四環(huán)素各處理的凈光合速率、氣孔導度及蒸騰速率等光合作用參數(shù)與對照相比有不同程度的增加。因為一方面在煙草生育后期，土壤中的四環(huán)素殘留量不斷降低，同時煙草對四環(huán)素脅迫建立了一定的抗性和適應性；另一方面可能與光合作用中的各參數(shù)對四環(huán)素脅迫的反饋調(diào)節(jié)有關(guān)[39]。關(guān)于四環(huán)素類抗生素對煙草光合生理的影響及其內(nèi)在機制，還需要進一步從細胞、分子及基因表達水平上進行深入研究。

目前，四環(huán)素類抗生素對水生植物生長發(fā)育及生態(tài)毒性效應的研究較為成熟[40]，而在土壤中，由于土壤組分的復雜性、環(huán)境的多樣性及較大的緩沖性，均會影響抗生素的吸附、遷移及其生物降解等過程[8，26]，使得與水體環(huán)境相比，土壤四環(huán)素殘留對陸地植物的生態(tài)毒性相對較小[41]。如四環(huán)素在水溶液中對小麥要伸長10%抑制濃度為25.88 mg·kg-1，在土壤中則為377.80 mg·kg-1[19]。但土壤是四環(huán)素類抗生素的最終歸宿地和主要儲存庫，大量抗生素經(jīng)不同途徑進入土壤并長期累積造成殘留污染，不僅影響土壤生態(tài)系統(tǒng)健康，而且通過吸收累積影響作物的生長發(fā)育及食物鏈安全[10-12]。本文通過模擬土壤中不同四環(huán)素殘留對煙草生長及光合作用的影響，驗證了四環(huán)素對煙草的生態(tài)毒性效應。鑒于在我國廣大農(nóng)村地區(qū)，普遍存在含抗生素的畜禽糞便未經(jīng)處理便直接施入農(nóng)田，因而具有一定的生態(tài)毒性及潛在的環(huán)境風險，進行畜禽糞便的好氧堆肥或其他無害化處理是去除或消減其四環(huán)素類抗生素殘留的較好方式[42]。因此，后續(xù)在關(guān)注四環(huán)素類抗生素生態(tài)毒性效應的同時，四環(huán)素類抗生素的源頭監(jiān)控和消減技術(shù)、環(huán)境風險評估及農(nóng)田應用應當引起高度重視。

4 結(jié)論

(1)四環(huán)素添加對煙草植物學性狀具有重要影響，低量四環(huán)素添加(5 mg·kg-1)刺激了煙草生長，但隨著四環(huán)素添加量的增加，煙草株高有降低趨勢，但莖圍和葉片數(shù)有所增加，其中以四環(huán)素高量添加(500 mg·kg-1)處理的煙草長勢最差。

(2)四環(huán)素添加影響煙草的要系發(fā)育及要冠比特征，低量四環(huán)素添加能促進煙草生長及要系發(fā)育，高量四環(huán)素添加則產(chǎn)生抑制作用，但抑制會隨生育進程而減弱。除煙草團棵期外，四環(huán)素各處理的煙草要冠比整體上均低于對照，且隨四環(huán)素添加量的增加而降低。

(3)在煙草生育前期，四環(huán)素添加對煙草凈光合速率、氣孔導度及蒸騰速率等光合參數(shù)具有一定抑制作用，且抑制作用隨四環(huán)素添加量的增加呈增加趨勢；而在煙草生育后期，四環(huán)素添加則對這些光合參數(shù)具有不同程度的促進作用。

(4)四環(huán)素對煙草生長發(fā)育及光合作用的生態(tài)毒性效應呈明顯的劑量-效應關(guān)系，且其生態(tài)毒性隨著煙草生育期而減弱。但四環(huán)素對煙草生態(tài)毒性的內(nèi)在機制及其殘留風險控制與評價還需要進一步的深入研究。

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Effect of tetracycline on the growth and photosynthesis of flue-cured tobacco

ZHANG Ji-xu1,2,SHEN Guo-ming1,KONG Fan-yu1,ZHANG Zhong-feng1,WANG Rui3,GAO Lin1,DAI Yan-chen1,ZHENG Jia-yu1, ZHANG Ji-guang1*
(1.Tobacco Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences,Qingdao 266101,China;2.Qingdao Agricultural University,College of Agronomy and Plant Protection,Qingdao 266109,China;3.Enshi Branch of Hubei Tobacco Company,Enshi 445000,China)

In order to evaluate the eco-toxicological effects of typical antibiotics residue on tobacco,the effects of tetracycline addition on tobacco growth and photosynthesis were studied via pot experiments.The results showed that during the whole growth period of tobacco,the low amount of tetracycline addition(5 mg·kg-1)could increase the tobacco height.The middle and high amount of tetracycline addition(50 mg·kg-1and 500 mg·kg-1)had an obvious inhibitory effect on tobacco height,but they promoted the increase of stem circumference and leaf number of tobacco.Furthermore,the low amount of tetracycline addition could promote root length and root volume of tobacco,while the high amount of tetracycline addition inhibited tobacco root growth,and the suppression gradually decreased with the growth stages,with no significant difference on the late growth stage.The root to shoot ratio of tobacco in the tetracycline addition treatments were lower than that in CK during the whole growth period except for the resetting stage,and it decreased with the increase of the amount of tetracycline addition. Tetracycline addition first inhibited then enhanced the photosynthetic rate,stomatal conductance and transpination rate during the tobaccogrowth period,but its effect on intercellular CO2concentration had no obvious regularity.These results indicated that tetracycline might have a potential impact on tobacco growth through influencing photosynthesis.Meanwhile,tobacco could adapt the effect of tetracycline by regulating root development and the root to shoot ratio.Therefore,the effects of middle and high amount of tetracycline addition on tobacco growth and photosynthesis showed a certain eco-toxicity,which decreased with the growth stages of tobacco.The specific mechanism of tetracycline on tobacco growth and its risk assessment in tobacco field need to be further studied.

tobacco;tetracycline;growth;root to shoot ratio;photosynthesis

X53

A

1672-2043(2017)01-0048-09

10.11654/jaes.2016-0662

2016-05-12

張繼旭(1988—)，男，碩士研究生，主要研究方向為煙草栽培與煙葉質(zhì)量安全。E-mail：zhangjixu2088@126.com

*通信作者：張繼光 E-mail：zhangjiguang@caas.cn

國家自然科學基金項目(41201291)；中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程項目(ASTIP-TRIC06)；中國煙草總公司科技重點項目(110201202014)

Project Supported：The National Natural Science Foundation of China(41201291)；The Agricultural Science&Technology Innovation Program(ASTIPTRIC06)；TheKeyProjectofScience&TechnologyofCNTC(110201202014)

張繼旭，申國明，孔凡玉，等.四環(huán)素對烤煙生長發(fā)育及光合作用的影響研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2017,36(1)：48-56.

ZHANG Ji-xu,SHEN Guo-ming,KONG Fan-yu,,et al.Effect of tetracycline on the growth and photosynthesis of flue-cured tobacco[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36(1)：48-56.