楊丹丹，張紅瑞，李賀敏，黃 勇，周 艷

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，河南 鄭州 450046)

目前，在化學(xué)方面還沒有對重金屬進(jìn)行明確的定義，僅以密度對其進(jìn)行劃分，一般是將密度大于4.5 g/cm3的金屬稱之為重金屬?；省⑥r(nóng)藥等過量使用、土壤污染、工業(yè)“三廢”污染和某些藥用植物自身對重金屬的超強(qiáng)富集吸收能力是目前藥用植物生長過程中重金屬污染的主要原因[1]。

重金屬存在很高的植物毒性[2]。如果植物被種植在重金屬含量高的土壤中，隨著植物的生長，植物通過土壤系統(tǒng)將重金屬吸收到體內(nèi)，將影響到植物的正常生長發(fā)育，從而降低其產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。重金屬還會隨著植物生長進(jìn)入植物體內(nèi)對植物的光合作用造成一定的損傷[4]。重金屬脅迫可降低植物種子的發(fā)芽率，從而延緩植株的正常生長發(fā)育[5]，可使植株葉綠素含量減少[6]，植物細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化物含量增多[7]。重金屬還可通過食物鏈的傳遞而影響食用者的身體健康[8]。

中藥材重金屬超標(biāo)成為制約中藥出口的一個重要因素[9]。國家相關(guān)部門出臺了一系列的政策,規(guī)范農(nóng)藥、化肥、植物生長調(diào)節(jié)劑等的使用，分區(qū)域、分品種完善中藥材農(nóng)藥殘留、重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)。本文概述了重金屬對藥用植物生長發(fā)育的影響，以期為中藥材的安全生產(chǎn)提供一定的理論指導(dǎo)。

1 重金屬對藥用植物生長發(fā)育的影響

1.1 重金屬對藥用植物種子活性的影響

通過實驗發(fā)現(xiàn)，紅花種子的萌發(fā)率在較低的Cu作用下可得到促進(jìn)，在低濃度的Pb脅迫和兩種重金屬低濃度復(fù)合脅迫下沒有顯著影響。在高濃度復(fù)合脅迫下，種子的發(fā)芽率受到抑制，且單一脅迫對紅花發(fā)芽率造成的影響明顯低于復(fù)合脅迫[10]。Pb2+能夠抑制板藍(lán)根幼苗的生長發(fā)育，Ca2+在適宜濃度時可以緩解Pb2+對其幼苗的脅迫作用，有利于板藍(lán)根幼苗的正常生長[11]。低濃度的La3+能夠提高丹參種子的出苗率和增強(qiáng)其活力指數(shù)，高濃度的La3+則降低了丹參種子的健壯度[12]。

1.2 重金屬對藥用植物地上、地下生長指標(biāo)的影響

研究發(fā)現(xiàn)，Cu脅迫能夠抑制青蒿的正常生長，具體表現(xiàn)為青蒿生長變遲緩，物候期時間延長，生物量下降，Cd脅迫和Cu脅迫造成的具體表現(xiàn)相同，但其抑制作用更顯著，表現(xiàn)更突出；Pb脅迫可以抑制青蒿的生長發(fā)育，但其造成的影響較低[13]。紅花幼苗期時，隨著Cu和Pb濃度的增加，其苗高、根的長度和側(cè)根數(shù)量都逐漸降低，在分枝期和開花期時與對照組相比達(dá)到了顯著狀態(tài)，Cu-Pb復(fù)合脅迫能顯著抑制其正常生長發(fā)育，Cu-Pb的濃度越大，紅花的苗高、根長和側(cè)根數(shù)量降低的越顯著[10]。較低濃度的Cr6+可以促進(jìn)懷地黃幼苗的生長發(fā)育，主要表現(xiàn)為干鮮重、根的長度和葉片數(shù)量的增加，但隨著濃度的升高對幼苗的生長逐漸表現(xiàn)為顯著的抑制作用[14]。

2 重金屬對藥用植物生理特性的影響

2.1 重金屬對藥用植物抗氧化酶系統(tǒng)的影響

在一定條件的逆境脅迫下，植物在代謝過程中會產(chǎn)生大量的活性氧?；钚匝跏欠駥χ参锉憩F(xiàn)出毒害作用，主要取決于植物細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與清除之間是否達(dá)到了動態(tài)平衡。

鉛污染增加了金銀花葉片內(nèi)抗氧化酶的活性，低濃度下金銀花葉片內(nèi)的超SOD活性酶活性逐步升高，在高濃度脅迫下SOD活性呈下降趨勢[15]。隨著Cd脅迫的加劇，龍葵葉和根中的一系列抗氧化酶活性逐漸升高，且程度不同[16]。污染初期麥冬由于受到Cd的影響，在自身保護(hù)機(jī)制作用下麥冬的抗氧化酶活性有所增加，但隨著Cd污染程度的加大，抗氧化酶活性得到了抑制[17]。在低濃度Cd脅迫下,與對照組相比葉片的脂質(zhì)過氧化程度加深，抗氧化性程度加大，有利于三七的正常生長，但CAT含量的減少會使POD含量增加，影響三七的生長[7]。通過測量幾種常見的評價抗氧化活性的指標(biāo),發(fā)現(xiàn)經(jīng)過La3+處理的丹參的抗氧化活性有所增強(qiáng)[12]。

2.2 重金屬對藥用植物光合作用的影響

鉛濃度水平越高，植株的光合有效作用越弱，但在一定濃度范圍內(nèi)的鉛脅迫下,活血丹具有一定的耐受力[18]。Pb脅迫在較高濃度時雖然可以促進(jìn)根部的次生代謝，但使葉片的光合作用受到了較大程度的抑制[19]。低濃度脅迫時可以增強(qiáng)菖蒲的光合作用[20]。由于非氣孔限制的原因，Cd脅迫可以顯著的削弱龍葵的光合作用[21]。

2.3 重金屬對藥用植物其他生理特性的影響

Cd、Pb、Ni、Hg等重金屬元素對植物造成的影響主要是因為重金屬改變了植物的核酸組成，影響了細(xì)胞的正常生長，從而使細(xì)胞體積減小[22]。不同的Cd含量對三七滲透性物質(zhì)的影響,隨著Cd含量的升高其主根和葉片中可溶蛋白、游離氨基酸、游離脯氨酸含量整體高于對照組[7]。夏枯草在較低濃度的重金屬脅迫下受害不明顯，還可以使熊果酸的積累增加，當(dāng)濃度超過某一值時，便會產(chǎn)生明顯的毒害作用[23]。通過重金屬脅迫對藥用植物生理生化響應(yīng)機(jī)制的研究結(jié)果，間接反映出藥用植物受重金屬脅迫的程度，為修復(fù)藥用植物種植區(qū)的土壤重金屬污染提供了一定理論依據(jù)。

3 重金屬對藥用植物產(chǎn)量和內(nèi)在品質(zhì)的影響

3.1 重金屬對中藥材產(chǎn)量的影響

Pb處理對金銀花的千蕾鮮重、千蕾干重和單株產(chǎn)量均呈現(xiàn)明顯減少的趨勢，濃度越大，造成的毒害效應(yīng)越強(qiáng)[15]。土壤中低量的Pb2+對懷牛膝的產(chǎn)量不會產(chǎn)生較大的影響，高濃度的Pb2+可以降低牛膝的產(chǎn)量[24]。當(dāng)Cr3+和Pb2+質(zhì)量濃度超過植物的耐受值時，會直接導(dǎo)致栽培植物缺苗、苗矮、長勢弱而影響作物產(chǎn)量[25]。重金屬La3+脅迫可以促進(jìn)一年生和兩年生丹參產(chǎn)量的增加，且La3+處理一次的效果不如兩次的效果顯著[12]。

3.2 重金屬對中藥材質(zhì)量的影響

重金屬含量是評價藥用植物內(nèi)在品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。

土壤中的高濃度Cu降低了青蒿素的含量，Cd主要表現(xiàn)出在較低濃度時促進(jìn)，較高濃度時抑制[13]。土壤中的重金屬和有機(jī)氯農(nóng)藥殘留會使蒼術(shù)素的合成降低，尤其是Pb、Cd和Hg直接對蒼術(shù)素的合成起到抑制作用[26]。實驗發(fā)現(xiàn)，受種植區(qū)重金屬污染的影響，部分區(qū)域種植三七的藥用價值和安全品質(zhì)已經(jīng)有了嚴(yán)重下降[27]。

4 小結(jié)

重金屬毒害主要影響藥用植物的發(fā)芽率、生長速率、生理特性、品質(zhì)和產(chǎn)量等，進(jìn)而影響中藥飲片的質(zhì)量及中藥的臨床用藥安全。在人體內(nèi)有許多重要物質(zhì)如蛋白質(zhì)和核酸等能夠和重金屬發(fā)生一系列反應(yīng)，從而影響人體的健康[28]。為了使中藥用藥安全得到有效的保障，《中華人民共和國藥典》(2020版一部)對中藥材飲片所含的重金屬量、有害元素和農(nóng)藥殘留物做出了明確的限制要求。今后，在藥用植物的栽培過程中應(yīng)盡量使用腐熟農(nóng)家肥或有機(jī)肥，采用綠色技術(shù)防控病蟲害，種植地的選擇應(yīng)遠(yuǎn)離污染源，同時根據(jù)藥用植物自身的特性，采用適宜的栽培技術(shù)、采收加工和貯藏方法等。