聚天冬氨酸对铜、镉复合胁迫下番茄的缓解效应

摘要

番茄（Lycopersicon esculentum Mill.），为茄科番茄属一年生蔬菜作物，是广为人们喜爱的主栽蔬菜之一。随着工农业生产的快速发展，由含镉化肥、含铜有机肥、含铜杀菌剂、污水灌溉等渠道进入土壤的重金属也日益加剧，进而导致蔬菜及果实等食用农产品中的Cu、Cd超标，对人类健康存在潜在风险。PASP作为一种肥料增效剂，既可促进植物生长又能螯合重金属离子。本试验采用土壤盆栽的方法，以番茄为试验材料，研究外源PASP对Cu+Cd复合胁迫下番茄的缓解效应。
　　本研究主要内容包括：⑴正常盆栽处理及Cu+Cd复合胁迫条件下，100mg·L-1、300mg·L-1、500mg·L-1、700mg·L-1及1000mg·L-1的PASP均可使番茄鲜重、干重、株高、茎粗增加，植株内重金属Cu、Cd含量及土壤有效态Cu、Cd含量下降。PASP浓度为700mg·L-1采用喷施效果最好。⑵Cu+Cd复合胁迫下，喷施外源PASP可显著增加番茄植株鲜重，对株高和茎粗的影响不显著。喷施外源PASP可显著激活Cu+Cd复合胁迫下抗氧化酶系统【超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）】和根系活力，使叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量及根系耐性指数显著升高，叶片相对电解质渗漏率、MDA含量及游离脯氨酸含量明显降低。Cu+Cd处理可使番茄根系和叶片中可溶性蛋白含量增加，外施PASP后，根系可溶性蛋白含量恢复至CK水平，而叶片内含量继续增加。Cu+Cd复合胁迫显著提高硝酸还原酶活性，喷施PASP使NR活性进一步升高。⑶与Cu+Cd复合胁迫相比，外施700 mg·L-1PASP（Cu+Cd+PASP）使番茄各器官Cu、Cd含量及单株积累总量显著下降，且Cu、Cd在地下部器官的积累量及分布比例显著增加，地上部各器官Cu、Cd积累量及分布比例反而降低，这说明PASP的施用使番茄根系向地上部转运Cu、Cd的能力受到抑制。PASP可显著增加Cu+Cd胁迫下根系、茎和叶片内Fe、Mn、Zn、Ca、Mg含量及积累量，维持胞质离子稳态平衡，缓解过量Cu、Cd对番茄植株生长的抑制作用。且各器官Cu、Cd含量与叶片Mn含量、茎中Zn含量呈显著负相关，与根系和茎中Ca、Mg含量呈显著正相关。PASP对胁迫下各器官N、P含量影响不明显，可使茎中K含量显著升高，叶片K含量显著下降。各器官Cu、Cd含量与N含量显著正相关，与茎和叶片中P含量及根系和叶片中K含量显著负相关。⑷Cu+Cd胁迫下，PASP可使土壤过氧化氢酶、脲酶及蔗糖酶活性显著升高。土壤中水溶态、铁锰氧化态及强有机结合态Cu含量略有升高，其余各形态Cu含量及植株易吸收态Cd含量下降。⑸随着处理时间的延长，PASP对Cu+Cd胁迫下番茄植株生长的缓解作用逐渐增强，Cu+Cd+PASP处理番茄生长状况及各营养元素的含量逐渐恢复至CK水平。低肥力条件下施用PASP比正常肥力水平下施用PASP对番茄生长的促进作用弱，但可使番茄各器官内营养元素含量升高至正常肥力水平（CK处理）。PASP还可使Cu+Cd复合胁迫条件下番茄产量增加18.85％。施用PASP能显著提高Cu+Cd胁迫下番茄果实Vc及可溶性糖含量。