關(guān)鍵詞： 辣椒；鎘脅迫；生理特性；光合作用；抗氧化酶

中圖分類(lèi)號(hào)： S641.301 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1004–390X （2024） 06?0121?12

環(huán)境中的鎘（Cd） 主要來(lái)源于土壤母質(zhì)和巖石風(fēng)化，并以硫化物、氧化物和碳酸鹽等形式存在[1]。鎘是一種高殘留、難降解的元素[2]，具有生物蓄積性和生物利用性，通過(guò)食物鏈富集對(duì)人體產(chǎn)生不良影響。研究發(fā)現(xiàn)：鎘的毒性劑量遠(yuǎn)低于大多數(shù)有毒金屬，可破壞許多生物系統(tǒng)，如抑制植物生長(zhǎng)、光合效率和養(yǎng)分吸收，并誘導(dǎo)染色體畸變、血漿和細(xì)胞質(zhì)膜去極化等[3]。鎘對(duì)植物的毒性取決于濃度、暴露時(shí)間、植物生長(zhǎng)階段等因素[4]。當(dāng)植物遭受鎘脅迫時(shí)，會(huì)造成植物體內(nèi)積累大量的活性氧（reactive oxygen species，ROS）和生物自由基，導(dǎo)致植物細(xì)胞質(zhì)膜過(guò)氧化水平升高[5]。植物細(xì)胞凋亡水平升高，引起染色體變異，細(xì)胞分裂受到抑制，RNA 和DNA 合成受阻[6-7]，如：鎘濃度增加到一定閾值后，辣椒種子的萌發(fā)率受到抑制[8]，其幼苗根系長(zhǎng)度和生物量受到抑制[9-10]，葉片葉綠素含量下降[10]、光合速率降低[11]。此時(shí)，植物會(huì)啟動(dòng)一系列生理代謝機(jī)制來(lái)保護(hù)自身免受鎘的毒害，如激活抗氧化酶系統(tǒng)（如超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶等） 和非酶抗氧化劑（如可溶性蛋白、可溶性糖等），以對(duì)抗鎘脅迫[1， 12]。

中國(guó)是世界上最大的辣椒（Capsicum annuumL.） 種植國(guó)和消費(fèi)國(guó)，其種植面積居于蔬菜作物前列[13]，是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。植物對(duì)鎘的富集和毒性閾值因植物種類(lèi)、品種、生態(tài)型和對(duì)鎘的耐受性而異[5]。辣椒是易富集鎘元素的蔬菜，其富集系數(shù)可高達(dá)3.04[14]。據(jù)《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示：中國(guó)耕地土壤重金屬點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4%，其中鎘污染點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)7.0%，在無(wú)機(jī)污染物中居首位[15]。鎘元素污染已成為制約辣椒清潔、安全種植的重要因素之一。目前關(guān)于辣椒響應(yīng)鎘脅迫的研究主要集中于其發(fā)芽率、生理指標(biāo)以及對(duì)比不同品種的耐鎘性等[8， 10， 16]，而辣椒幼苗對(duì)鎘脅迫的毒性閾值和生理生化響應(yīng)特征尚不清楚。研究鎘脅迫對(duì)辣椒的毒害閾值，厘清辣椒對(duì)鎘毒害的解毒機(jī)制，是防治辣椒鎘污染工作中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。因此，本研究探討了不同濃度鎘脅迫對(duì)辣椒幼苗根系發(fā)育、光合作用、生理生化響應(yīng)和生物積累特征的影響，以期深入揭示辣椒對(duì)不同濃度鎘脅迫的生理生化響應(yīng)和鎘耐受機(jī)制、不同濃度鎘脅迫對(duì)辣椒幼苗生長(zhǎng)和礦質(zhì)元素吸收的耦合關(guān)系、辣椒幼苗對(duì)鎘毒性的適應(yīng)和調(diào)控機(jī)制，研究結(jié)果將為研究鎘脅迫下辣椒鎘積累和脫毒機(jī)制提供新思路和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試?yán)苯菲贩N為香辣四號(hào)線椒，由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所提供。選擇健康飽滿的辣椒種子，經(jīng)表面消毒、浸種后，在25～30 ℃ 下催芽，播種于裝有蛭石和細(xì)陶粒（體積比1∶1） 的育苗盤(pán)中，噴灑1/2 營(yíng)養(yǎng)液至濕潤(rùn)進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，待幼苗長(zhǎng)出2 片真葉后改用營(yíng)養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)，直至辣椒幼苗長(zhǎng)至四葉一心。將長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的幼苗移出，洗凈根系后移栽入水培箱，每箱移栽4 株，共18 箱。箱內(nèi)裝有營(yíng)養(yǎng)液2 L，先使用1/2 營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)2 d，再換為營(yíng)養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)3 d，長(zhǎng)勢(shì)穩(wěn)定后進(jìn)行水培試驗(yàn)。所用營(yíng)養(yǎng)液為改良的Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液，配制試劑及質(zhì)量濃度如表1所示。所用試劑均為分析純，使用自來(lái)水配制。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究試驗(yàn)對(duì)象為辣椒幼苗，非水培環(huán)境下基質(zhì)會(huì)吸附和固定一部分鎘離子，為保持鎘脅迫有效離子濃度且便于觀察幼苗生長(zhǎng)，采用苗期水培毒理學(xué)試驗(yàn)研究辣椒幼苗相關(guān)生理生化指標(biāo)對(duì)鎘脅迫的響應(yīng)。將移栽的辣椒幼苗每3 箱分為1 組，設(shè)置不同鎘脅迫處理。在配制好的營(yíng)養(yǎng)液中，以CdCl₂ 的形式加入不同濃度（0、2.5、5.0、10.0、20.0、50.0 μmol/L） 的鎘離子，用硝酸和氨水將水培溶液pH 調(diào)至6.5。將各組水培箱內(nèi)營(yíng)養(yǎng)液更換為加入對(duì)應(yīng)濃度鎘離子的水培溶液2L，處理編號(hào)分別為CK、S₁、S₂、S₃、S₄、S5。在塑料大棚（年平均溫度19 ℃，年平均濕度60%，年平均光照時(shí)間1148 h） 自然光下生長(zhǎng)30 d。每3d更換1次水培溶液。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 光合參數(shù)和葉綠素含量的測(cè)定

在鎘脅迫處理第30 天的9： 00—11： 00，于室溫（25 ℃） 下使用便攜式光合作用系統(tǒng)（LI-6800，LI-COR） 測(cè)定每組3 株辣椒頂部第4 個(gè)完全展開(kāi)葉片的光合參數(shù)，讀取并整合數(shù)據(jù)，得到凈光合速率（P_n）、蒸騰速率（T_r）、氣孔導(dǎo)度（G_s） 和胞間CO₂ 濃度（C_i），并計(jì)算水分利用效率（water useefficiency，WUE），公式為：WUE＝P_n/T_r。隨機(jī)剪取每個(gè)處理展開(kāi)葉片0.2g，采用80%乙醇提取—紫外分光光度計(jì)法測(cè)定葉片葉綠素含量[17]，重復(fù)3次。

責(zé)任編輯：何謦成