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镉对不同品种辣椒幼苗生理特性及镉积累的影响

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2024年6月11日发(作者:豆开朗)

第38卷 第9期 

Vo1.38 No.9 

西南师范大学学报(自然科学版) 

Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition) 

2O13年9月 

Sep. 2013 

文章编号:1000—5471(2013)O9一O110一O6 

镉对不同品种辣椒幼苗生理特性及镉积累的影响① 

陈 惠 , 

韩贵琪 , 

曹秋华 , 徐卫红 , 张海波 , 

熊治庭 刘 俊 , 张明中 , 周 坤 , 

1.西南大学资源环境学院,重庆400715;2.武汉大学资源环境学院,武汉480079 

摘要:采用水培试验研究了不同镉(Cd)浓度(O,2O和40 mg/L)对3个辣椒品种(PE37,PE33和PE5)生长、叶绿素 

含量、抗氧化酶活性和Cd积累的影响.结果表明,Cd污染下,辣椒幼苗根、茎、叶及总干质量在3个品种间的差 

异达到了极显著水平.低量Cd(20 mg/kg)刺激了PE33的叶、PE5根和茎的生长,较对照增加28.2 ,23.1 和 

7.1 .高量Cd(4O mg/kg)对辣椒生长的抑制作用较大.辣椒CAT和POD活性随Cd浓度的增加先降低,而后略 

有增加,s0D活性和叶绿素含量则随Cd浓度增加呈下降趋势.Cd主要积累于辣椒幼苗的根部,其次是茎,叶积累 

量最低.不同辣椒品种由于基因型差异对Cd的富集存在明显不同.20 mg/kg Cd时辣椒植株Cd总积累量大小顺 

序以PE33,PE37和PE5,40 mg/kg Cd时大小顺序以PE33,PE5和PE37. 

关键词:辣椒;镉污染;生理特性;镉积累 

文献标志码:A 中图分类号:¥511 

镉(Cd)是自然中广泛分布的一种重金属元素口],在Cd,Hg,As,Cr,Pb中,Cd被列为首位土壤重金属 

污染物,在联合国环境规划署提出的12种具全球性意义的危险化学物质中也被列为首位 ],重金属Cd 

是植物非必须元素,生物迁移性很强,极易被植物吸收并积累.近年来,由于城市化和工业化的发展,工业 

“三废”的不合理排放、固体废弃物处理不善,农药和化肥用量的不断增加,导致土壤中Cd含量急剧增加. 

据统计,目前我国受Cd等重金属污染的耕地面积近2000万hm ,约占总耕地面积的1/5.土壤中Cd含量 

的增加,严重影响农作物的生产及食用安全 ].已有研究表明,Cd通过损伤细胞结构,破坏植物光合作 

用,呼吸作用和营养代谢等而强烈抑制植物生长,甚至导致植物死亡,但不同作物种类对Cd敏感性和耐受 

性存在显著差异 ].即使是同一作物,不同品种对Cd的抗性和富集也存在显著差异[8 。_.由于不同作物 

种类和品种对Cd耐性和富集能力的差异性,为在镉污染土壤上进行农业生产的合理布局提供了依据,即 

选择低富集Cd的作物种类和品种作为栽培对象,可有效降低作物可食部位Cd的含量,从而提高农产品的 

安全性. 

辣椒(Capsicum annuum L.)是人们喜爱的蔬菜和调味品,且为Cd高富集蔬菜类l_1 .报道显示,高浓 

度的Cd能抑制辣椒生长 ],并通过气孔和非气孔因素对辣椒光合系统产生影响 引.这方面的研究主要集 

中在cd对辣椒生理生化特性的影响,对不同辣椒品种cd吸收富集和对cd的抗性差异比较研究甚少.本 

①收稿Et期: 

2O12—10—24 

 C一05);国家自然科学基金项目(20477032) 

基金项目: 

现代农业产业技术体系建设专项(CARS-25

作者简介: 

陈惠(1965一),女,重庆北碚人,高级工,主要从事盆栽管理. 

 

通信作者: 

徐卫红,教授,博士.

第9期 陈 惠,等:镉对不同品种辣椒幼苗生理特性及镉积累的影响 ll1 

研究比较了不同Cd浓度对3个辣椒品种幼苗生长、叶绿素含量、抗氧化酶活性、植株Cd含量和积累量的 

影响,初步探讨不同品种辣椒对Cd抗性及富集差异及相关生理特性,以期为高抗性、低富集型品种的选育 

提供资料积累. 

1材料与方法 

1.1供试材料 

供试作物为辣椒(Capsicum annuum L.),3个品种分别为PE5,PE33和PE37,由重庆市农科院蔬菜 

花卉研究所提供. 

1.2试验方法 

液培试验于2012年2—4月在西南大学资源环境学院玻璃房内进行.选择饱满一致的辣椒品种种子, 

分别播于珍珠岩中,在遮光条件下进行发芽.发芽3 d后,用]/8浓度的无镉日本园试配方营养液浇施培 

养,一周后,营养液浓度提高至]/4无镉日本园试配方,5~7 d更换一次营养液,培养30.采用塑料盆、泡 

沫板和通气泵自制水培系统进行辣椒液培试验,在泡沫板打小孔定植两叶一心的辣椒幼苗5株,塑料盆每 

盆盛]/2无Cd日本园试配方营养液700 m L.培养1周后,进行Cd处理(0,20和40 mg/L,以CdC1。的形 

式加入).Cd处理时间为1周.试验重复3次,随机排列. 

1.3分析测定方法 

采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶(CAT)活性[1 ;过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定Ⅲ】 ; 

采用氮蓝四唑(NBT)光还原法测定超过氧化物歧化酶(SOD)活性l_】 .叶绿素含量用叶绿素仪(SPAD一 

502Plus,Konica Minolta,Japan)测定.将烘干植株样品在研钵中研碎,经HNO。一HC10 法消煮,用原子 

吸收分光光度计(Perkin Elmer SIMMA6000,Norwalk,USA)测定不同部位的Cd含量. 

1.4统计分析方法 

本研究所列结果为3次重复的测定值,数据采用SPSS16.0统计软件进行方差分析和多重比较. 

2结果与分析 

2.1 生物量 

由表1可知,加Cd后,辣椒幼苗根、茎、叶及总干质量在3个品种间差异达到了极显著水平.20和40 

mg/kg Cd使PE37的根、茎、叶干质量及总干质量分别减少了4.0Voo和50.0 ,23.3 和59.4 ,29.6 9/5和 

61.3 及21.1 和57.8 .除了低量Cd(20 mg/kg)使PE33的叶干质量较对照增加28.2 外,Cd处理降 

低了PE33的根、茎干质量及总干质量,降幅分别为5.3 A和2O.2 ,5.8 09/6和50.3 及4.4 和23.8 . 

低量Cd(20 mg/kg)刺激了PE5根和茎的生长,分别较对照增加了23.1 和7.1 ,PE5的总干质量与对 

照差异不显著.但40 mg/kg的Cd又使根、茎、叶干质量及总干质量降低了1.0 ,4.5 ,36.2和14.6 . 

3个辣椒品种以PE33总干质量在各个Cd浓度下最高,对Cd的耐性相对较强 

表1 不同镉水平对辣椒干质量的影响 

概率(尸) 

品种 

O.OO1 

<0.OOl 

<0.OO1 

0.002 

<0.OO1 

<0.OO1 <0.OOl 

O.OO5 

<0.0O1 

Cd水平 

品种×Cd水平 

<0.001 

<0.OO1 

<0.001 

112 

2.2叶绿素含量 

西南师范大学学报(自然科学版) 第38卷 

重金属Cd通过降低叶绿素的含量、改变叶绿体的超微结构、抑制与光合作用有关的酶活性等途径影 

响光合作用 引.由图1可看出,3个辣椒品种叶绿素含量均随Cd浓度的升高而减少,较对照分别减少了 

2.6 和13.7 ,6.0 和8.6 ,2.3 和8.1 .其中高量Cd(40 mg/kg)明显降低了3个品种的叶绿素含 

量,以PE37叶绿素下降幅度最大. 

2.3抗氧化酶活性 

Cd污染下,植物体内过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性会发生 

相应的变化_1 .由图2—4可知,随Cd浓度的增加,3个辣椒品种CAT和POD活性均先降低,而后略有 

增加.但3个辣椒品种的SOD活性随cd浓度增加呈下降趋势.辣椒CAT和POD活性以PE33最高, 

PE37最低,SOD活性则以PE37最高,PE33最低. 

56.0 

54.O 

52.O 

凸 

50.0 

48_。 

46.0 

44.O 

42.0 

40.0 

。雪 

曲 

燠 

0 

盆 

图1 镉对辣椒不同品种叶绿素含量的影响 图2 镉对辣椒不同品种叶POD活性的影响 

90.O 

80.O 

‘骞 70.0 

已 

燠 

60.0 

_r 

J ,

8 50.0 

40.0 

30.O 

图3 镉对辣椒不同品种叶CAT活性的影响 

2.4 Cd积累量 

图4 镉对辣椒不同品种叶SOD活性的影响 

由表2可见,辣椒幼苗Cd含量大/bJiN序以根,茎和叶.随着Cd浓度的增加,3个品种辣椒的根、茎和叶 

Cd含量显著增加.在40 mg/kg Cd时,PE37品种的根、茎和叶Cd含量较20 mg/kg Cd处理分别增加了 

41.6 ,82.4 和37.1 ,PE33品种的根、茎和叶Cd含量较20 mg/kg Cd处理分别增加了41.3 ,48.5 和 

41.0 ,PE5品种的根、茎和叶Cd含量较20 mg/kg Cd处理分别增加了33.8 ,92.1 和49.3 .相同Cd浓 

度下,不同品种的根、茎和叶Cd含量差异显著.在20 mg/kg Cd时,根和叶Cd含量大,'b Jl ̄l序以PE33,PE5和 

PE37,茎Cd含量大/] ̄JIN序以PE37,PE33和PE5;在40 mg/kg Cd时,根cd含量大/b Ji ̄序以PE5,PE33和 

PE37,茎Cd含量大小顺序以PE37,PE5和PE33,叶Cd含量大/bJiN序以PE33,PE5和PE37. 

第9期 陈 惠,等:镉对不同品种辣椒幼苗生理特性及镉积累的影响 l13 

Cd主要积累于辣椒幼苗的根部,其次是茎,叶积累量最低.除PE33的茎Cd积累量外,随Cd浓度的 

增加,辣椒幼苗根、茎、叶Cd积累量和植株Cd总积累量亦增加.其中,40 mg/kg Cd时PE33的根Cd积 

累量较20 mg/kg Cd处理增加达195 .PE37,PE33和PE5植株Cd总积累量在40 mg/kg Cd时较 

20 mg/kg Cd处理分别提高了9.O ,48.5 和34.7 .3个辣椒品种幼苗Cd总积累量,20 mg/kg Cd时 

大/bN序以PE33,PE37和PE5、4O mg/kg Cd时大小顺序以PE33,PE5和PE37,PE33的叶Cd积累量也 

是3个品种最高者. 

3 讨1忿 

有研究结果显示,低量Cd对植物生长有刺激作用[1引.本试验条件下,低量Cd(20 mg/kg)刺激了 

PE33叶、PE5根和茎的生长.与张凌等报到相似 .但高量Cd处理(40 mg/kg)对辣椒叶、根、茎干质量 

和总干质量均存在明显的抑制作用.原因可能是Cd作为重金属元素,直接影响到细胞分裂和生长,干扰营 

养物质的吸收和分配,从而抑制辣椒的生长.比较3个辣椒品种,E33的干物质量受到Cd的影响相对较 

小,对Cd的耐性相对较强. 

随Cd浓度的增加,辣椒叶绿素含量明显的降低.Cd污染导致叶绿素总量下降,可能与Cd抑制叶绿素 

前体的合成,促进叶绿素分解,或直接破坏叶绿素的结构,从而降低叶绿素含量有关口 .3个辣椒品种的 

叶绿素含量以PE37叶绿素下降幅度最大,提示该品种叶绿素结构受到Cd的影响最大. 

重金属污染会导致植物体内产生大量活性氧自由基,引起蛋白质和核酸等生物活性物质变性、膜质过 

氧化,由POD、s()D)和CAT等组成的抗氧化系统能够清除氧自由基,可使细胞免受由重金属引起的氧化 

胁迫危害_2 。 .在本试验中,随Cd浓度的增加,3个辣椒品种CAT和POD活性均先降低,而后略有增 

加.但3个辣椒品种的SOD活性随Cd浓度增加呈下降趋势.该结果与周红卫等口 报道Cd。 污染下,水花 

生根中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性呈现先升后降的变化,过氧化物酶(POD)的活性 

呈现持续下降的变化趋势不相符.其原因有待进一步研究. 

本试验中,随着Cd浓度的增加,3个品种辣椒的根、茎和叶Cd含量显著增加.辣椒对Cd的富集能力 

较强,如40 mg/kg Cd时PE33的根Cd积累量较20 mg/kg Cd处理增加达195Yoo.Cd主要积累于辣椒幼 

苗的根部,其次是茎,叶积累量最低.说明Cd向辣椒地上部转移的量不大,这对于以果实为食用部位的辣 

椒的安全性是有益的.相同cd浓度下,不同品种的根、茎和叶Cd含量及积累量差异显著.显示不同辣椒 

品种由于基因型差异对Cd的富集存在明显不同.20 mg/kg Cd时辣椒植株Cd总积累量大小顺序以PE33, 

114 西南师范大学学报(自然科学版)http://xbbjb.swu.cn 第38卷 

PE37和PE5,40 mg/kg Cd时大小顺序以PE33,PE5和PE37,PE33的叶Cd积累量也是3个品种最高者. 

提示供试3个辣椒品种,以PE33对Cd的富集能力最强,在cd污染土壤上应避免选择为栽培品种. 

4 结 论 

Cd对辣椒生长有明显的抑制作用.Cd使辣椒叶绿素含量明显的降低,随Cd浓度的增加,3个辣椒品 

种CAT和POD活性均先降低,而后略有增加,SOD活性随Cd浓度增加呈下降趋势.辣椒幼苗Cd积累量 

以大小顺序根部,茎和叶.不同辣椒品种由于基因型差异对Cd的富集存在明显不同.低Cd污染土壤上, 

可选用PE5为栽培品种,对于高cd污染土壤,可选用PE37为栽培品种,能有效降低辣椒对Cd的富集. 

参考文献: 

[13徐卫红,王宏信,刘怀,等.zn、cd单一及复合污染对黑麦草根分泌物及根际zn、cd形态的影响I-J].环境科学, 

2007,28(9):2089—2095. 

[2] SATARUG S,BAKER J R,URBENJAPOL S,et a1.A Global Perspective on Cadmium Pollution and Toxicity in Non— 

occupationally Exposedpopu1ation[J].Toxicology Letters,2003,137(1—2):65—83. 

[33 WEI Shu—he,ZHOU Qi—xing.Phytoremdiation of Cadmium—Contaminated Soils by Rorippa Globosa Using Two—Phase 

Planting EJ].Environmental Science and Pollution Research,2006,13(3):15l一155. 

[43崔冬霞,刘应平,曾宜君,等.蔬菜中Cd的积累与土壤环境的相关性分析[J].西南大学学报:自然科学版,2012, 

34(6):1—6. 

[5]马文丽,金小弟,王转花.镉处理对乌麦种子萌发幼苗生长及抗氧化酶的影响[J].农业环境科学学报,2004,23(1): 

55—59. 

E62张利红,李培军,李雪梅,等.镉胁迫对小麦幼苗生长及生理特性的影响[J].生态学杂志,2005,24(4):458—460. 

[7]李丽君,郑普山,谢苏婧.镉对玉米种子萌发和生长的影响[J].山西大学学报:自然科学版,2001,24(1):93—94. 

[82 佘 玮,揭雨成,邢虎成,等.苎麻耐镉品种差异及其筛选指标分析[J].作物学报,2011,37(2):348—354. 

[9]万敏,周卫,林 葆.镉积累不同类型的小麦细胞镉的亚细胞和分子分布[J].中国农业科学,2003,36(6): 

671—675. 

[10]XU Wei ho.ng,LI Yang—rui,HE Jian—ping,et a1.Cd Uptake in Rice Cultivars Treated with Organic Acids and EDTA 

[J].Journal of Environmental Sciences,2010,22(3):441 447. 

[1 1]I IU Hong—yu,PROBST A,LIAO Bo—han.Metal Contamination of Soils and Crops Affected by the Chenzhou Lead/Zinc 

Mine Spill(Hunan,China)[J].Science of the Total Environment,2005,339(1/3):153—166. 

[12]王林,史衍玺.镉、铅及其复合污染对辣椒生理生化特性的影响[J].山东农业大学学报:自然科学版,2005, 

36(1):107—112. 

[133胡彦,陈沁,邓志瑞,等.辣椒光合系统对重金属Cd。 胁迫的响应[J].上海大学学报:自然科学版,2005, 

l1(5):531—534. 

[14]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2000:165—167. 

[15]张志良.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社,2002:154—155. 

[16]孙光闻,朱祝军,方学智,等.镉对小白菜光合作用及叶绿素荧光参数的影响[J].植物营养与肥料学报,2005, 

11(5):700—703. 

[17]周红卫,施国新,徐勤松.Cd 污染水质对水花生根系抗氧化酶活性和超微结构的影响[J].植物生理学通讯,2003, 

39(3):211—214. 

E18]张凌,韩善华,王亚男,等.cd 对玉米根抗氧化酶活性和丙二醛含量的影响[J].四川师范大学学报:自然科学 

版,2009,32(3):351—353. 

[192 VALLEE B I.ULMER D D.Biochemical Effects of Mercury,Cadmium and Lead[J].Annu Rev Biochem,1972,41: 

91一l28. 

[2o]XU Wei—hong,I I Wen yi,SINGH B,et a1.Effects of Insoluble Zn,Cd and EDTA on the Growth,Activities of Antiox。 

第9期 陈 惠,等:镉对不同品种辣椒幼苗生理特性及镉积累的影响 115 

idant Enzymes and Uptake of Zn and Cd in Vetiveria Zizanioides EJ].Journal of Environmenta1 Sciences,2009,21(2) 

186—192. 

[21]林仁漳,杜文超,王晓蓉,等. ̄N#FN Cd胁迫对小麦幼苗生长自由基代谢及抗氧化酶活性的影响EJ]

农业环境科 

学学报,2008,27(1):23~29. 

E22]RODRiGUEZ~SERRANO M,ROMERO-PUERTAS M C,ZABALZA A,et a1

Cadmium Effect on Oxidative Metabo 

. 

1ism of Pea(Pisum sativum L.)Roots

Imaging of Reactive Oxygen Species and 

Nitric Oxide Accumulation in Vivo[J] 

Plant,Cell and Environment,2006,29(8):1532—1544

. 

Effects of Cadmium on Accumulation of Cadmium and 

Physiological Characterization in Different Varieties 

of Capsicum annuum L.Seedlings 

CHEN Hui CAO Qiu—hua ,X 

U Wei—hong , 

ZHANG Hal—bo ,HAN Gui—qi . 

LIU Jun . 

ZHANG Ming—zhong , 

ZHOU 

Kun .XIONG Zhi—ting 

7 College 

of Resources and Environmenta 

Sciences,Southwest University,Chongqing 4007 16,China 

2 College o{Resources and Environmenta} 

Sciences,Wuhan University,Wuhan 430079,China 

Abstract:Solution culture method has been used to study the effect of different cadmium levels(O

20 and 

40 mg/L)on dry weight,chlorophyll,activities of antioxidant enzymes and Cd accumulation 0f three vari— 

ettes in Capsicum annuum L.(PE37,PE33 and PE5)

The results show that dry weights of root,strew, 

leaf,and total dry weights significantly differed between three varieties

Low Cd(20 mg/kg)stimulated 

leaf growth of PE33,and root and strew growth of PE5

increased by 28.2%,23.1 and 7.1 comDared 

to the control,respectively

While the plant growth of three varieties obviously decreased bv high Cd(40 

mg/kg).The activities of peroxidase(POD)and catalase(CAT)decreased first

,and then increased with 

the increase of Cd levels,while the activity of superoxide dismutase(SOD)and the concentration of 

chlo— 

rophyll decreased with the increase of Cd levels

The content of Cd in[ f 口 7 L

. 

is in order of 

root ̄strew>leaf.Different accumulations have been found among different varieties due to difference 

genotype.The total Cd accumulation in three varieties was in order of PE33>PE37>PE5 at 20 mg/kg Cd

, 

while that was in order of PE33>PE5>PE37 at 40 mg/kg Cd

. 

Key words:cadmium;accumulation of cadmium;physiologica1 characterizati。n;different varieties

;Cap5 

CUre annuum L. 

责任编辑 陈绍兰 

2024年6月11日发(作者:豆开朗)

第38卷 第9期 

Vo1.38 No.9 

西南师范大学学报(自然科学版) 

Journal of Southwest China Normal University(Natural Science Edition) 

2O13年9月 

Sep. 2013 

文章编号:1000—5471(2013)O9一O110一O6 

镉对不同品种辣椒幼苗生理特性及镉积累的影响① 

陈 惠 , 

韩贵琪 , 

曹秋华 , 徐卫红 , 张海波 , 

熊治庭 刘 俊 , 张明中 , 周 坤 , 

1.西南大学资源环境学院,重庆400715;2.武汉大学资源环境学院,武汉480079 

摘要:采用水培试验研究了不同镉(Cd)浓度(O,2O和40 mg/L)对3个辣椒品种(PE37,PE33和PE5)生长、叶绿素 

含量、抗氧化酶活性和Cd积累的影响.结果表明,Cd污染下,辣椒幼苗根、茎、叶及总干质量在3个品种间的差 

异达到了极显著水平.低量Cd(20 mg/kg)刺激了PE33的叶、PE5根和茎的生长,较对照增加28.2 ,23.1 和 

7.1 .高量Cd(4O mg/kg)对辣椒生长的抑制作用较大.辣椒CAT和POD活性随Cd浓度的增加先降低,而后略 

有增加,s0D活性和叶绿素含量则随Cd浓度增加呈下降趋势.Cd主要积累于辣椒幼苗的根部,其次是茎,叶积累 

量最低.不同辣椒品种由于基因型差异对Cd的富集存在明显不同.20 mg/kg Cd时辣椒植株Cd总积累量大小顺 

序以PE33,PE37和PE5,40 mg/kg Cd时大小顺序以PE33,PE5和PE37. 

关键词:辣椒;镉污染;生理特性;镉积累 

文献标志码:A 中图分类号:¥511 

镉(Cd)是自然中广泛分布的一种重金属元素口],在Cd,Hg,As,Cr,Pb中,Cd被列为首位土壤重金属 

污染物,在联合国环境规划署提出的12种具全球性意义的危险化学物质中也被列为首位 ],重金属Cd 

是植物非必须元素,生物迁移性很强,极易被植物吸收并积累.近年来,由于城市化和工业化的发展,工业 

“三废”的不合理排放、固体废弃物处理不善,农药和化肥用量的不断增加,导致土壤中Cd含量急剧增加. 

据统计,目前我国受Cd等重金属污染的耕地面积近2000万hm ,约占总耕地面积的1/5.土壤中Cd含量 

的增加,严重影响农作物的生产及食用安全 ].已有研究表明,Cd通过损伤细胞结构,破坏植物光合作 

用,呼吸作用和营养代谢等而强烈抑制植物生长,甚至导致植物死亡,但不同作物种类对Cd敏感性和耐受 

性存在显著差异 ].即使是同一作物,不同品种对Cd的抗性和富集也存在显著差异[8 。_.由于不同作物 

种类和品种对Cd耐性和富集能力的差异性,为在镉污染土壤上进行农业生产的合理布局提供了依据,即 

选择低富集Cd的作物种类和品种作为栽培对象,可有效降低作物可食部位Cd的含量,从而提高农产品的 

安全性. 

辣椒(Capsicum annuum L.)是人们喜爱的蔬菜和调味品,且为Cd高富集蔬菜类l_1 .报道显示,高浓 

度的Cd能抑制辣椒生长 ],并通过气孔和非气孔因素对辣椒光合系统产生影响 引.这方面的研究主要集 

中在cd对辣椒生理生化特性的影响,对不同辣椒品种cd吸收富集和对cd的抗性差异比较研究甚少.本 

①收稿Et期: 

2O12—10—24 

 C一05);国家自然科学基金项目(20477032) 

基金项目: 

现代农业产业技术体系建设专项(CARS-25

作者简介: 

陈惠(1965一),女,重庆北碚人,高级工,主要从事盆栽管理. 

 

通信作者: 

徐卫红,教授,博士.

第9期 陈 惠,等:镉对不同品种辣椒幼苗生理特性及镉积累的影响 ll1 

研究比较了不同Cd浓度对3个辣椒品种幼苗生长、叶绿素含量、抗氧化酶活性、植株Cd含量和积累量的 

影响,初步探讨不同品种辣椒对Cd抗性及富集差异及相关生理特性,以期为高抗性、低富集型品种的选育 

提供资料积累. 

1材料与方法 

1.1供试材料 

供试作物为辣椒(Capsicum annuum L.),3个品种分别为PE5,PE33和PE37,由重庆市农科院蔬菜 

花卉研究所提供. 

1.2试验方法 

液培试验于2012年2—4月在西南大学资源环境学院玻璃房内进行.选择饱满一致的辣椒品种种子, 

分别播于珍珠岩中,在遮光条件下进行发芽.发芽3 d后,用]/8浓度的无镉日本园试配方营养液浇施培 

养,一周后,营养液浓度提高至]/4无镉日本园试配方,5~7 d更换一次营养液,培养30.采用塑料盆、泡 

沫板和通气泵自制水培系统进行辣椒液培试验,在泡沫板打小孔定植两叶一心的辣椒幼苗5株,塑料盆每 

盆盛]/2无Cd日本园试配方营养液700 m L.培养1周后,进行Cd处理(0,20和40 mg/L,以CdC1。的形 

式加入).Cd处理时间为1周.试验重复3次,随机排列. 

1.3分析测定方法 

采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶(CAT)活性[1 ;过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定Ⅲ】 ; 

采用氮蓝四唑(NBT)光还原法测定超过氧化物歧化酶(SOD)活性l_】 .叶绿素含量用叶绿素仪(SPAD一 

502Plus,Konica Minolta,Japan)测定.将烘干植株样品在研钵中研碎,经HNO。一HC10 法消煮,用原子 

吸收分光光度计(Perkin Elmer SIMMA6000,Norwalk,USA)测定不同部位的Cd含量. 

1.4统计分析方法 

本研究所列结果为3次重复的测定值,数据采用SPSS16.0统计软件进行方差分析和多重比较. 

2结果与分析 

2.1 生物量 

由表1可知,加Cd后,辣椒幼苗根、茎、叶及总干质量在3个品种间差异达到了极显著水平.20和40 

mg/kg Cd使PE37的根、茎、叶干质量及总干质量分别减少了4.0Voo和50.0 ,23.3 和59.4 ,29.6 9/5和 

61.3 及21.1 和57.8 .除了低量Cd(20 mg/kg)使PE33的叶干质量较对照增加28.2 外,Cd处理降 

低了PE33的根、茎干质量及总干质量,降幅分别为5.3 A和2O.2 ,5.8 09/6和50.3 及4.4 和23.8 . 

低量Cd(20 mg/kg)刺激了PE5根和茎的生长,分别较对照增加了23.1 和7.1 ,PE5的总干质量与对 

照差异不显著.但40 mg/kg的Cd又使根、茎、叶干质量及总干质量降低了1.0 ,4.5 ,36.2和14.6 . 

3个辣椒品种以PE33总干质量在各个Cd浓度下最高,对Cd的耐性相对较强 

表1 不同镉水平对辣椒干质量的影响 

概率(尸) 

品种 

O.OO1 

<0.OOl 

<0.OO1 

0.002 

<0.OO1 

<0.OO1 <0.OOl 

O.OO5 

<0.0O1 

Cd水平 

品种×Cd水平 

<0.001 

<0.OO1 

<0.001 

112 

2.2叶绿素含量 

西南师范大学学报(自然科学版) 第38卷 

重金属Cd通过降低叶绿素的含量、改变叶绿体的超微结构、抑制与光合作用有关的酶活性等途径影 

响光合作用 引.由图1可看出,3个辣椒品种叶绿素含量均随Cd浓度的升高而减少,较对照分别减少了 

2.6 和13.7 ,6.0 和8.6 ,2.3 和8.1 .其中高量Cd(40 mg/kg)明显降低了3个品种的叶绿素含 

量,以PE37叶绿素下降幅度最大. 

2.3抗氧化酶活性 

Cd污染下,植物体内过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性会发生 

相应的变化_1 .由图2—4可知,随Cd浓度的增加,3个辣椒品种CAT和POD活性均先降低,而后略有 

增加.但3个辣椒品种的SOD活性随cd浓度增加呈下降趋势.辣椒CAT和POD活性以PE33最高, 

PE37最低,SOD活性则以PE37最高,PE33最低. 

56.0 

54.O 

52.O 

凸 

50.0 

48_。 

46.0 

44.O 

42.0 

40.0 

。雪 

曲 

燠 

0 

盆 

图1 镉对辣椒不同品种叶绿素含量的影响 图2 镉对辣椒不同品种叶POD活性的影响 

90.O 

80.O 

‘骞 70.0 

已 

燠 

60.0 

_r 

J ,

8 50.0 

40.0 

30.O 

图3 镉对辣椒不同品种叶CAT活性的影响 

2.4 Cd积累量 

图4 镉对辣椒不同品种叶SOD活性的影响 

由表2可见,辣椒幼苗Cd含量大/bJiN序以根,茎和叶.随着Cd浓度的增加,3个品种辣椒的根、茎和叶 

Cd含量显著增加.在40 mg/kg Cd时,PE37品种的根、茎和叶Cd含量较20 mg/kg Cd处理分别增加了 

41.6 ,82.4 和37.1 ,PE33品种的根、茎和叶Cd含量较20 mg/kg Cd处理分别增加了41.3 ,48.5 和 

41.0 ,PE5品种的根、茎和叶Cd含量较20 mg/kg Cd处理分别增加了33.8 ,92.1 和49.3 .相同Cd浓 

度下,不同品种的根、茎和叶Cd含量差异显著.在20 mg/kg Cd时,根和叶Cd含量大,'b Jl ̄l序以PE33,PE5和 

PE37,茎Cd含量大/] ̄JIN序以PE37,PE33和PE5;在40 mg/kg Cd时,根cd含量大/b Ji ̄序以PE5,PE33和 

PE37,茎Cd含量大小顺序以PE37,PE5和PE33,叶Cd含量大/bJiN序以PE33,PE5和PE37. 

第9期 陈 惠,等:镉对不同品种辣椒幼苗生理特性及镉积累的影响 l13 

Cd主要积累于辣椒幼苗的根部,其次是茎,叶积累量最低.除PE33的茎Cd积累量外,随Cd浓度的 

增加,辣椒幼苗根、茎、叶Cd积累量和植株Cd总积累量亦增加.其中,40 mg/kg Cd时PE33的根Cd积 

累量较20 mg/kg Cd处理增加达195 .PE37,PE33和PE5植株Cd总积累量在40 mg/kg Cd时较 

20 mg/kg Cd处理分别提高了9.O ,48.5 和34.7 .3个辣椒品种幼苗Cd总积累量,20 mg/kg Cd时 

大/bN序以PE33,PE37和PE5、4O mg/kg Cd时大小顺序以PE33,PE5和PE37,PE33的叶Cd积累量也 

是3个品种最高者. 

3 讨1忿 

有研究结果显示,低量Cd对植物生长有刺激作用[1引.本试验条件下,低量Cd(20 mg/kg)刺激了 

PE33叶、PE5根和茎的生长.与张凌等报到相似 .但高量Cd处理(40 mg/kg)对辣椒叶、根、茎干质量 

和总干质量均存在明显的抑制作用.原因可能是Cd作为重金属元素,直接影响到细胞分裂和生长,干扰营 

养物质的吸收和分配,从而抑制辣椒的生长.比较3个辣椒品种,E33的干物质量受到Cd的影响相对较 

小,对Cd的耐性相对较强. 

随Cd浓度的增加,辣椒叶绿素含量明显的降低.Cd污染导致叶绿素总量下降,可能与Cd抑制叶绿素 

前体的合成,促进叶绿素分解,或直接破坏叶绿素的结构,从而降低叶绿素含量有关口 .3个辣椒品种的 

叶绿素含量以PE37叶绿素下降幅度最大,提示该品种叶绿素结构受到Cd的影响最大. 

重金属污染会导致植物体内产生大量活性氧自由基,引起蛋白质和核酸等生物活性物质变性、膜质过 

氧化,由POD、s()D)和CAT等组成的抗氧化系统能够清除氧自由基,可使细胞免受由重金属引起的氧化 

胁迫危害_2 。 .在本试验中,随Cd浓度的增加,3个辣椒品种CAT和POD活性均先降低,而后略有增 

加.但3个辣椒品种的SOD活性随Cd浓度增加呈下降趋势.该结果与周红卫等口 报道Cd。 污染下,水花 

生根中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性呈现先升后降的变化,过氧化物酶(POD)的活性 

呈现持续下降的变化趋势不相符.其原因有待进一步研究. 

本试验中,随着Cd浓度的增加,3个品种辣椒的根、茎和叶Cd含量显著增加.辣椒对Cd的富集能力 

较强,如40 mg/kg Cd时PE33的根Cd积累量较20 mg/kg Cd处理增加达195Yoo.Cd主要积累于辣椒幼 

苗的根部,其次是茎,叶积累量最低.说明Cd向辣椒地上部转移的量不大,这对于以果实为食用部位的辣 

椒的安全性是有益的.相同cd浓度下,不同品种的根、茎和叶Cd含量及积累量差异显著.显示不同辣椒 

品种由于基因型差异对Cd的富集存在明显不同.20 mg/kg Cd时辣椒植株Cd总积累量大小顺序以PE33, 

114 西南师范大学学报(自然科学版)http://xbbjb.swu.cn 第38卷 

PE37和PE5,40 mg/kg Cd时大小顺序以PE33,PE5和PE37,PE33的叶Cd积累量也是3个品种最高者. 

提示供试3个辣椒品种,以PE33对Cd的富集能力最强,在cd污染土壤上应避免选择为栽培品种. 

4 结 论 

Cd对辣椒生长有明显的抑制作用.Cd使辣椒叶绿素含量明显的降低,随Cd浓度的增加,3个辣椒品 

种CAT和POD活性均先降低,而后略有增加,SOD活性随Cd浓度增加呈下降趋势.辣椒幼苗Cd积累量 

以大小顺序根部,茎和叶.不同辣椒品种由于基因型差异对Cd的富集存在明显不同.低Cd污染土壤上, 

可选用PE5为栽培品种,对于高cd污染土壤,可选用PE37为栽培品种,能有效降低辣椒对Cd的富集. 

参考文献: 

[13徐卫红,王宏信,刘怀,等.zn、cd单一及复合污染对黑麦草根分泌物及根际zn、cd形态的影响I-J].环境科学, 

2007,28(9):2089—2095. 

[2] SATARUG S,BAKER J R,URBENJAPOL S,et a1.A Global Perspective on Cadmium Pollution and Toxicity in Non— 

occupationally Exposedpopu1ation[J].Toxicology Letters,2003,137(1—2):65—83. 

[33 WEI Shu—he,ZHOU Qi—xing.Phytoremdiation of Cadmium—Contaminated Soils by Rorippa Globosa Using Two—Phase 

Planting EJ].Environmental Science and Pollution Research,2006,13(3):15l一155. 

[43崔冬霞,刘应平,曾宜君,等.蔬菜中Cd的积累与土壤环境的相关性分析[J].西南大学学报:自然科学版,2012, 

34(6):1—6. 

[5]马文丽,金小弟,王转花.镉处理对乌麦种子萌发幼苗生长及抗氧化酶的影响[J].农业环境科学学报,2004,23(1): 

55—59. 

E62张利红,李培军,李雪梅,等.镉胁迫对小麦幼苗生长及生理特性的影响[J].生态学杂志,2005,24(4):458—460. 

[7]李丽君,郑普山,谢苏婧.镉对玉米种子萌发和生长的影响[J].山西大学学报:自然科学版,2001,24(1):93—94. 

[82 佘 玮,揭雨成,邢虎成,等.苎麻耐镉品种差异及其筛选指标分析[J].作物学报,2011,37(2):348—354. 

[9]万敏,周卫,林 葆.镉积累不同类型的小麦细胞镉的亚细胞和分子分布[J].中国农业科学,2003,36(6): 

671—675. 

[10]XU Wei ho.ng,LI Yang—rui,HE Jian—ping,et a1.Cd Uptake in Rice Cultivars Treated with Organic Acids and EDTA 

[J].Journal of Environmental Sciences,2010,22(3):441 447. 

[1 1]I IU Hong—yu,PROBST A,LIAO Bo—han.Metal Contamination of Soils and Crops Affected by the Chenzhou Lead/Zinc 

Mine Spill(Hunan,China)[J].Science of the Total Environment,2005,339(1/3):153—166. 

[12]王林,史衍玺.镉、铅及其复合污染对辣椒生理生化特性的影响[J].山东农业大学学报:自然科学版,2005, 

36(1):107—112. 

[133胡彦,陈沁,邓志瑞,等.辣椒光合系统对重金属Cd。 胁迫的响应[J].上海大学学报:自然科学版,2005, 

l1(5):531—534. 

[14]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2000:165—167. 

[15]张志良.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社,2002:154—155. 

[16]孙光闻,朱祝军,方学智,等.镉对小白菜光合作用及叶绿素荧光参数的影响[J].植物营养与肥料学报,2005, 

11(5):700—703. 

[17]周红卫,施国新,徐勤松.Cd 污染水质对水花生根系抗氧化酶活性和超微结构的影响[J].植物生理学通讯,2003, 

39(3):211—214. 

E18]张凌,韩善华,王亚男,等.cd 对玉米根抗氧化酶活性和丙二醛含量的影响[J].四川师范大学学报:自然科学 

版,2009,32(3):351—353. 

[192 VALLEE B I.ULMER D D.Biochemical Effects of Mercury,Cadmium and Lead[J].Annu Rev Biochem,1972,41: 

91一l28. 

[2o]XU Wei—hong,I I Wen yi,SINGH B,et a1.Effects of Insoluble Zn,Cd and EDTA on the Growth,Activities of Antiox。 

第9期 陈 惠,等:镉对不同品种辣椒幼苗生理特性及镉积累的影响 115 

idant Enzymes and Uptake of Zn and Cd in Vetiveria Zizanioides EJ].Journal of Environmenta1 Sciences,2009,21(2) 

186—192. 

[21]林仁漳,杜文超,王晓蓉,等. ̄N#FN Cd胁迫对小麦幼苗生长自由基代谢及抗氧化酶活性的影响EJ]

农业环境科 

学学报,2008,27(1):23~29. 

E22]RODRiGUEZ~SERRANO M,ROMERO-PUERTAS M C,ZABALZA A,et a1

Cadmium Effect on Oxidative Metabo 

. 

1ism of Pea(Pisum sativum L.)Roots

Imaging of Reactive Oxygen Species and 

Nitric Oxide Accumulation in Vivo[J] 

Plant,Cell and Environment,2006,29(8):1532—1544

. 

Effects of Cadmium on Accumulation of Cadmium and 

Physiological Characterization in Different Varieties 

of Capsicum annuum L.Seedlings 

CHEN Hui CAO Qiu—hua ,X 

U Wei—hong , 

ZHANG Hal—bo ,HAN Gui—qi . 

LIU Jun . 

ZHANG Ming—zhong , 

ZHOU 

Kun .XIONG Zhi—ting 

7 College 

of Resources and Environmenta 

Sciences,Southwest University,Chongqing 4007 16,China 

2 College o{Resources and Environmenta} 

Sciences,Wuhan University,Wuhan 430079,China 

Abstract:Solution culture method has been used to study the effect of different cadmium levels(O

20 and 

40 mg/L)on dry weight,chlorophyll,activities of antioxidant enzymes and Cd accumulation 0f three vari— 

ettes in Capsicum annuum L.(PE37,PE33 and PE5)

The results show that dry weights of root,strew, 

leaf,and total dry weights significantly differed between three varieties

Low Cd(20 mg/kg)stimulated 

leaf growth of PE33,and root and strew growth of PE5

increased by 28.2%,23.1 and 7.1 comDared 

to the control,respectively

While the plant growth of three varieties obviously decreased bv high Cd(40 

mg/kg).The activities of peroxidase(POD)and catalase(CAT)decreased first

,and then increased with 

the increase of Cd levels,while the activity of superoxide dismutase(SOD)and the concentration of 

chlo— 

rophyll decreased with the increase of Cd levels

The content of Cd in[ f 口 7 L

. 

is in order of 

root ̄strew>leaf.Different accumulations have been found among different varieties due to difference 

genotype.The total Cd accumulation in three varieties was in order of PE33>PE37>PE5 at 20 mg/kg Cd

, 

while that was in order of PE33>PE5>PE37 at 40 mg/kg Cd

. 

Key words:cadmium;accumulation of cadmium;physiologica1 characterizati。n;different varieties

;Cap5 

CUre annuum L. 

责任编辑 陈绍兰 

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