賈月慧，韓瑩琰，劉 杰，高 凡，梁 瓊，俞 萍，劉超杰，張 鑫，蘇博偉

（北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院/農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206）

鎘是一種累積性的劇毒元素，進(jìn)入土壤后很容易被植物吸收，導(dǎo)致體內(nèi)代謝發(fā)生紊亂[1]。其對(duì)植物的毒害機(jī)理可能是：（1）束縛自由巰基使蛋白變性或失活；（2）置換不同蛋白，包括轉(zhuǎn)錄因子和酶的輔因子；（3）產(chǎn)生活性氧[2]。鎘一旦經(jīng)皮層組織在根部積累到一定程度，將損害根尖細(xì)胞，抑制其多種酶的活性，降低營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，干擾正常代謝，使根系生長(zhǎng)速率下降[3]。植物從土壤中吸收鎘后，大部分富集在根部，遷移到地上部分的較少。一般而言，植物體內(nèi)鎘的分布具有以下規(guī)律：根＞莖＞葉＞子實(shí)[2]。當(dāng)鎘轉(zhuǎn)運(yùn)到植物各個(gè)部位，并積累到一定數(shù)量（或濃度）后將引起毒害，如脂質(zhì)過(guò)氧化，產(chǎn)生大量丙二醛（MDA）[2]。然而，植物通過(guò)調(diào)節(jié)如過(guò)氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）等一系列保護(hù)酶的活性來(lái)響應(yīng)外界脅迫。低濃度鎘將增強(qiáng)酶系統(tǒng)的活性，降低對(duì)植物生理毒害，對(duì)植物各代謝有一定促進(jìn)作用[4]，但鎘繼續(xù)累積，則酶活性被抑制，進(jìn)一步干擾葉片氣孔的開閉合，降低其電導(dǎo)率、減少CO2的吸收，抑制蒸騰作用，葉片失綠，損壞光合系統(tǒng)，最終導(dǎo)致光合效率下降，影響作物的產(chǎn)量與品質(zhì)[2，4]。

根據(jù)《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》的數(shù)據(jù)，鎘點(diǎn)污染超標(biāo)率最高[5]。陳同斌課題組[1]2006年對(duì)北京市蔬菜及菜地土壤鎘含量的大規(guī)模調(diào)查發(fā)現(xiàn)：菜地土壤鎘累積明顯（0.091～0.971 mg·kg-1），其中兩個(gè)樣點(diǎn)鎘含量（0.971 mg·kg-1和0.886 mg·kg-1）超過(guò)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15618—1995）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；蔬菜鎘含量在0.1～101.412 μg·kg-1，其對(duì)北京市部分人群存在一定的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)。生菜（Lactuca sativa L.）作為鮮食綠葉蔬菜，鮮嫩口感好、熱量低，備受消費(fèi)者青睞，因此在全國(guó)各地被廣泛種植[6]。但生菜對(duì)鎘脅迫的研究相對(duì)較少，結(jié)論也存在差異。田丹等[7]研究表明，隨著鎘濃度的升高，生菜種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均表現(xiàn)為不同程度的降低；而徐劼等[8]研究表明，低濃度鎘脅迫對(duì)生菜種子萌發(fā)具有明顯的促進(jìn)作用。除此之外，生菜生理對(duì)鎘毒害閾值及響應(yīng)程度也存在較大差異，且這些研究大多集中在水培條件下[7-8]，無(wú)法全面反應(yīng)生菜的田間栽培情況。因此本文以生菜為材料，水培和基質(zhì)栽培相結(jié)合，研究鎘脅迫下生菜種子萌發(fā)、生物量、生理生化反應(yīng)和生菜體內(nèi)及亞細(xì)胞中鎘的累積特征，探討生菜對(duì)鎘脅迫的響應(yīng)及鎘累積的規(guī)律，為生菜鎘的毒理學(xué)研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試生菜品種為美國(guó)大速生（Lactuca sativa var.capatata L.），種子購(gòu)自北京開心格林農(nóng)業(yè)科技有限公司。供試蛭石和草炭（pH5.6，有機(jī)質(zhì)含量75%，C/N為50∶1）為德國(guó)進(jìn)口TS-1型。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)材料處理

挑選籽粒飽滿、大小一致的生菜種子，用1%的次氯酸鈉溶液消毒10 min，再用去離子水清洗干凈后放入33℃左右的溫水中浸泡30 min，然后播于鋪有兩層濾紙的玻璃培養(yǎng)皿中，每皿30粒，置于（15±2）℃無(wú)光培養(yǎng)箱。每日加10 mL不同濃度鎘（0、0.5、1、5、10、20 mg·L-1，鎘以CdCl2的形式添加）的培養(yǎng)液，各處理均重復(fù)3次。4 d后測(cè)定發(fā)芽勢(shì)（以胚根長(zhǎng)度為種子縱徑長(zhǎng)度一半為標(biāo)準(zhǔn)），7 d后測(cè)定發(fā)芽率[9]。

發(fā)芽勢(shì)=4 d內(nèi)供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽率=7 d內(nèi)供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%

相對(duì)生長(zhǎng)量=處理組/對(duì)照組×100%

將催芽后的種子播種于盛有基質(zhì)（草炭∶蛭石=2∶1，V∶V）的穴盤中，每穴2～3粒，放入光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)（白天夜晚時(shí)長(zhǎng)14 h/10 h，溫度20℃/15℃，光照強(qiáng)度12 000 lx/0 lx），2周后用1/4 Hoagland完全培養(yǎng)液[9]進(jìn)行培養(yǎng)，4周后從穴盤移栽至盆缽（8 cm×6 cm×10 cm，基質(zhì)與穴盤中的一樣）中，每盆1顆，同時(shí)營(yíng)養(yǎng)液用1/2 Hoagland培養(yǎng)液，6周后開始澆灌添加了不同濃度鎘（0、5、10、20、50、100、200 mg·L-1，鎘以CdCl2的形式添加）的Hoagland完全培養(yǎng)液，每個(gè)處理15盆。脅迫10 d后采樣，測(cè)定生理生化指標(biāo)。脅迫21 d后采樣測(cè)定生菜的生物量。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.2.1 生菜體內(nèi)鎘含量的測(cè)定

將生菜從基質(zhì)中取出依次用自來(lái)水、高純水洗滌，擦干水分后將地下與地上部分分開，稱量各部分鮮質(zhì)量（FW）。于105℃殺青30 min，65℃烘干至恒質(zhì)量，稱量干質(zhì)量（DW），烘干后的樣品研磨過(guò)100目篩。稱取0.25 g樣品于消解管中，加入2 mL硝酸（1∶1，V∶V）靜置過(guò)夜，消解管于電熱板上120℃低溫消解4 h，其間搖動(dòng)消解管以排除消解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體，將電熱板升溫到140℃繼續(xù)消解30 min，從電熱板上取下樣品冷卻至室溫后用高純水定容至10 mL。消解完成的樣品用電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICPOES）測(cè)定鎘含量，并計(jì)算生物富集系數(shù)及轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)。

生物富集系數(shù)（BCF）=植株組織中鎘含量/基質(zhì)中鎘含量

轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)（TF）=植株地上部分鎘含量/植株地下部分鎘含量[10]

1.2.2.2 生菜生理生化指標(biāo)的測(cè)定

處理結(jié)束后，取生菜的成熟功能葉片。葉綠素采用丙酮浸提、分光光度法測(cè)定[6]；MDA含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[9]；SOD活性采用氮藍(lán)四唑光還原法測(cè)定[11]；POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[9]；CAT活性采用碘量法測(cè)定[9]。

1.2.2.3 生菜苗期亞細(xì)胞內(nèi)鎘含量的測(cè)定

亞細(xì)胞組分的提取參照Xin等[12]的方法。取新鮮的生菜根系或地上部分1 g置于10 mL預(yù)冷（4℃）的提取液[50 mmol·L-1Tris-HCl（pH 7.5）、250 mmol·L-1蔗糖和 1.0 mmol·L-1C4H10O2S2]中研磨成勻漿，3000 r·min-1離心15 min，沉淀即為細(xì)胞壁組分（包括細(xì)胞壁和細(xì)胞壁碎片），上清液繼續(xù)12 000 r·min-1離心30 min，沉淀和上清液分別稱為細(xì)胞器組分和可溶組分（包括細(xì)胞液和液泡），分離后的各組分裝入10 mL離心管中，經(jīng)硝酸消化后用ICP-OES測(cè)定鎘含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2003及SPSS 16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用LSD檢驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性分析（p＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 鎘濃度對(duì)生菜種子萌發(fā)的影響

用于反映種子萌發(fā)的重要參數(shù)是發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，發(fā)芽勢(shì)反映種子的發(fā)芽速度和整齊度，發(fā)芽率反映種子發(fā)芽多少，是發(fā)芽生境和種子質(zhì)量的綜合反映。表1和圖1是不同濃度的鎘對(duì)生菜種子萌發(fā)的影響?？梢钥闯?，鎘脅迫使生菜種子發(fā)芽勢(shì)顯著下降，當(dāng)鎘濃度≥10 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽勢(shì)均為零。1 mg·L-1的鎘顯著提高了生菜種子的發(fā)芽率，而其他濃度鎘都顯著降低其發(fā)芽率，當(dāng)鎘濃度達(dá)20 mg·L-1時(shí)僅為19.8%，是對(duì)照的22.3%。

2.2 鎘對(duì)生菜中葉綠素含量的影響

不同濃度鎘對(duì)生菜葉綠素含量的影響見表2?？梢钥闯?，鎘濃度為5 mg·L-1時(shí)，葉綠素總量和葉綠素a含量顯著高于對(duì)照，葉綠素b的含量與對(duì)照之間差異不顯著。當(dāng)鎘濃度在10～200 mg·L-1的范圍內(nèi)，葉綠素含量均顯著低于相應(yīng)對(duì)照。葉綠素a/葉綠素b在5～20 mg·L-1時(shí)，顯著高于對(duì)照；鎘濃度繼續(xù)增加，生菜葉綠素a/葉綠素b與對(duì)照無(wú)顯著差異。

表1 鎘脅迫對(duì)生菜種子萌發(fā)的影響Table 1 Effects of Cd stress on seed germination of lettuce

圖1 處理4 d后生菜種子發(fā)芽情況Figure 1 Seed germination of lettuce after 4 d Cd stress

表2 鎘脅迫下生菜葉綠素含量的變化Table 2 Effects of Cd stress on the chlorophyll contents in leaves of lettuce

2.3 鎘對(duì)生菜葉片MDA含量的影響

植物體內(nèi)的MDA是膜脂過(guò)氧化的主要產(chǎn)物，它的高低可以反映植物體內(nèi)過(guò)氧化作用的強(qiáng)弱。從圖2可以看出，鎘濃度為5 mg·L-1時(shí)，生菜體內(nèi)MDA含量顯著增加，為對(duì)照的1.64倍；隨鎘濃度的進(jìn)一步增加，與對(duì)照相比，除20 mg·L-1時(shí)MDA出現(xiàn)顯著下降外，其他處理無(wú)顯著差異。

2.4 鎘對(duì)生菜生物量的影響

生物量是植物各種生境條件及自身特征的綜合表現(xiàn)，表3是不同濃度鎘對(duì)生物量的影響。與對(duì)照相比，除地下部分鮮質(zhì)量外，50、100 mg·L-1鎘對(duì)生物量干質(zhì)量、鮮質(zhì)量總量及各部分都有顯著促進(jìn)作用；其他濃度鎘對(duì)生物總量及各部位干、鮮質(zhì)量雖有影響，但統(tǒng)計(jì)學(xué)上沒有顯著差異（除去5 mg·L-1鎘對(duì)地上部分干重顯著增加外）。在本研究鎘濃度范圍內(nèi)，無(wú)論鮮質(zhì)量還是干質(zhì)量，鎘脅迫對(duì)生菜生物量的分配即根冠比與對(duì)照相比都無(wú)顯著差異。

2.5 鎘對(duì)生菜抗氧化酶活性的影響

圖2 鎘脅迫下生菜葉片丙二醛（MDA）含量的變化Figure 2 Effects of Cd stress on MDA concentration in leaves of lettuce

植物體內(nèi)抗氧化保護(hù)酶活性的高低是反映植物對(duì)逆境適應(yīng)的重要指標(biāo)。表4是不同濃度鎘對(duì)生菜成熟葉片中SOD、POD和CAT 3種抗氧化酶活性的影響?？梢钥闯觯S著鎘濃度的升高，SOD的活性顯著下降，200 mg·L-1時(shí)最低，比對(duì)照下降23.3%；而CAT的活性表現(xiàn)出先升高后下降的規(guī)律，鎘濃度為20 mg·L-1時(shí)達(dá)到最高，高出對(duì)照38.1%，鎘濃度為200 mg·L-1時(shí)，降低到對(duì)照的水平；POD的活性顯著升高，到200 mg·L-1時(shí)，達(dá)到最大值，是對(duì)照4.56倍。說(shuō)明生菜體內(nèi)3種酶對(duì)鎘脅迫的響應(yīng)存在差異。

表3 鎘脅迫下生菜生物量的變化Table 3 Effects of Cd stress on lettuce biomass

表4 鎘脅迫對(duì)生菜抗氧化酶活性的影響Table 4 Effects of Cd stress on activities of antioxidant enzymes in lettuce

2.6 鎘脅迫對(duì)生菜地上、地下部分鎘含量的影響

表5是不同濃度鎘處理下生菜苗期體內(nèi)鎘的含量。生菜地下部分（根系）和地上部分鎘含量均隨鎘濃度的升高而顯著增加，但其變化趨勢(shì)存在一定的差異。生菜根系中鎘含量隨鎘濃度的增加呈線性累積趨勢(shì)（y=6.17x-13.70，R2=0.93），而地上部分呈對(duì)數(shù)累積（y=49.00 lnx-46.97，R2=0.99）。且在同一鎘濃度下，地下部分鎘含量顯著高于地上部分，特別是當(dāng)鎘濃度為200 mg·L-1時(shí)，地上部分鎘含量?jī)H為地下部分的15.7%。隨鎘濃度的升高地上部分的生物富集系數(shù)逐漸下降，而地下部分呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，同時(shí)地下部分明顯高于地上部分；轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)隨鎘濃度的增加顯著下降，說(shuō)明生菜根系中鎘向地上部分轉(zhuǎn)運(yùn)能力在下降。

2.7 鎘在生菜亞細(xì)胞組分中的分布

生菜亞細(xì)胞水平上鎘含量（以鮮重計(jì)）見表6及表7。隨著添加鎘濃度的增加，地下部分亞細(xì)胞中各部分鎘含量呈現(xiàn)指數(shù)累積趨勢(shì)，且累積程度大小為細(xì)胞壁＞可溶組分＞細(xì)胞器；地上部分亞細(xì)胞中鎘含量呈直線累積趨勢(shì)，且累積程度大小為細(xì)胞壁、可溶組分＞細(xì)胞器。地下部分累積的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地上部分的速度；基質(zhì)中同一鎘濃度時(shí)，地上部分亞細(xì)胞中的鎘含量遠(yuǎn)低于地下部分，當(dāng)鎘濃度為200 mg·L-1時(shí)，根系中細(xì)胞鎘含量是地上部分的33.7倍。

圖3是生菜地下部分和地上部分亞細(xì)胞各部分中鎘含量的分布比例。地下部分亞細(xì)胞中的分布比例是細(xì)胞壁＞可溶組分＞細(xì)胞器（除基質(zhì)中最大鎘濃度時(shí)：細(xì)胞壁＞細(xì)胞器＞可溶組分外）。鎘主要分布在細(xì)胞壁上，占總量的49.6%～61.4%，其次是可溶組分中，占總量的17.9%～33.1%；二者總和占比79.3%～86.7%，且隨著基質(zhì)中鎘濃度的增加呈現(xiàn)直線下降的趨勢(shì)（y=-0.02x+84.04，R2=0.50）；在細(xì)胞器中占比最少（13.3%～20.7%），且隨著基質(zhì)中鎘濃度的增加呈直線增加的趨勢(shì)（y=0.02x+15.95，R2=0.51）。地上部分中亞細(xì)胞各部分鎘含量在細(xì)胞壁和可溶組分中所占比例相差無(wú)幾，二者之和高達(dá)總量的75.3%～84.2%，并且隨基質(zhì)中鎘濃度的增加，二者所占比例直線增加（y=0.05x+75.37，R2=0.86），而細(xì)胞器中鎘含量所占比例卻顯著下降（y=-0.05x+24.59，R2=0.86）。

表5 鎘脅迫對(duì)生菜地上、地下部分鎘含量（DW）的影響Table 5 Effects of Cd stress on Cd contents in the upper and underground parts of lettuce

3 討論

3.1 鎘脅迫對(duì)生菜發(fā)芽、生物量及葉綠素含量的影響

種子萌發(fā)是植物對(duì)外界脅迫最敏感的階段[13]，通過(guò)觀察生菜種子發(fā)芽對(duì)外源鎘的響應(yīng)，可以更系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)鎘脅迫對(duì)植物的毒害。種皮對(duì)重金屬脅迫具有一定屏障作用，但當(dāng)種子吸水膨脹，胚根萌動(dòng)突破種皮時(shí)，胚根最早受到鎘毒害，并隨著細(xì)胞分裂、胚根的發(fā)育，鎘越來(lái)越多的聚集在胚根生長(zhǎng)點(diǎn)附近，并誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生乙烯直接傷害根部組織，使得胚根端部變黑而停止生長(zhǎng)[14]，從而降低發(fā)芽速度。本研究結(jié)果驗(yàn)證了這一點(diǎn)：鎘脅迫的生菜種子發(fā)芽勢(shì)都顯著低于對(duì)照，且隨著鎘濃度的增加，發(fā)芽勢(shì)明顯降低。相對(duì)于胚根，重金屬對(duì)胚芽的影響卻表現(xiàn)出階段性和多元化特征[15]。隨著種子的進(jìn)一步萌發(fā)，一定濃度鎘提高種子萌發(fā)初期蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等相關(guān)酶的活性，加速胚乳中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的降解，從而促進(jìn)其萌發(fā)代謝，提高種子發(fā)芽率[4]；而高鎘脅迫又會(huì)抑制相關(guān)酶的活性，使得種子內(nèi)存儲(chǔ)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解速率降低，導(dǎo)致種子萌發(fā)所需物質(zhì)和能量獲取不足，從而降低其發(fā)芽率[2，4]。這一規(guī)律在本研究種子發(fā)芽率試驗(yàn)中得到體現(xiàn)：一定濃度（1 mg·L-1）鎘對(duì)生菜種子發(fā)芽率有明顯促進(jìn)作用，但過(guò)低（0.5 mg·L-1）或過(guò)高（≥5 mg·L-1）濃度鎘脅迫都顯著降低其發(fā)芽率。其與徐劼等[8]研究結(jié)果一致：低濃度促進(jìn)種子發(fā)芽，高濃度抑制種子發(fā)芽。

表6 鎘脅迫下生菜亞細(xì)胞組分中鎘的分布（μg·g-1FW）Table 6 Cd distribution in subcellular fractions of lettuce under Cd stress（μg·g-1FW）

表7 生菜亞細(xì)胞與基質(zhì)中鎘含量的關(guān)系Table 7 Relationship between Cd contents in subcellular fractions of lettuce and in substrate

圖3 生菜各亞細(xì)胞組分中鎘的分配比例Figure 3 Distribution percentages of Cd in subcellular fractions of lettuce

當(dāng)作物根系累積到一定量的鎘后，不僅嚴(yán)重干擾根系代謝，還影響?zhàn)B分、水分向地上部分轉(zhuǎn)運(yùn)[3]。轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分的鎘會(huì)使葉綠素合成受阻，特別是葉綠素a、葉綠色b及葉綠色a/b會(huì)受到不同程度的影響[8]。葉綠體受到光照時(shí)，在光合系統(tǒng)Ⅰ的還原端產(chǎn)生活性氧，從而啟動(dòng)膜脂過(guò)氧化，但植物體內(nèi)相關(guān)酶具備自由基清除功能，使活性氧的產(chǎn)生與清除維持平衡，繼而減緩對(duì)植物光合作用的影響；當(dāng)植物受到環(huán)境脅迫時(shí)，這種平衡將被打破，葉綠素含量下降[16]。葉綠素b具有光能吸收和傳遞作用，而葉綠素a起著光能捕獲和電荷分離的雙重作用[17]，這可能導(dǎo)致葉綠素a相對(duì)于葉綠素b對(duì)環(huán)境脅迫更為敏感[16]，最終導(dǎo)致植物光合能力下降。本研究表明（表2和表3）：與對(duì)照相比，低濃度鎘（5 mg·L-1）對(duì)生菜葉綠素總量及葉綠素a有促進(jìn)作用，葉綠素b無(wú)顯著差異；隨著鎘濃度的增加，三者都顯著下降；生物量的響應(yīng)相對(duì)遲緩，當(dāng)50、100 mg·L-1鎘脅迫，生菜生物量總量及地上部分較對(duì)照顯著升高，在200 mg·L-1才顯著下降。這可能與環(huán)境脅迫植物自我保護(hù)系統(tǒng)有關(guān)[4]。

3.2 生菜對(duì)鎘脅迫的生理響應(yīng)

植物受到外界脅迫時(shí)植株體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧自由基，促使細(xì)胞膜內(nèi)的不飽和脂肪酸發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)產(chǎn)生MDA，其含量可反映機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化的程度以及細(xì)胞膜受損傷程度[2]。鎘是質(zhì)膜過(guò)氧化的重要誘變劑[18]，高濃度的鎘誘導(dǎo)會(huì)產(chǎn)生較多MDA，這在很多研究[19-21]中都已證實(shí)。本研究中鎘濃度在5 mg·L-1時(shí)MDA含量顯著高于對(duì)照，更高的鎘濃度與對(duì)照無(wú)顯著差異或顯著低于對(duì)照。這一結(jié)果似乎與大多數(shù)研究存在差異[19-21]，其可能原因是：MDA的含量不僅與鎘脅迫濃度有關(guān)，而且隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先升高而后下降趨勢(shì)。本研究之所以看到隨鎘濃度（＞5 mg·L-1）升高，MDA值維持不變或降低的結(jié)果，可能與只測(cè)定了鎘脅迫一段時(shí)間后成熟葉片的MDA值有關(guān)。在此期間，鎘脅迫下生菜自身會(huì)產(chǎn)生一系列的生理生化變化來(lái)最大可能地降低鎘的毒害。首先，根系盡可能通過(guò)阻滯鎘向地上部分的轉(zhuǎn)移，降低地上部分鎘總量來(lái)保護(hù)地上部分組織[23]。從表5中的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)看出，隨著鎘濃度的增加，生菜的轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)顯著下降。這一結(jié)果成為鎘在植株體內(nèi)分布的普遍規(guī)律：地下部分＞地上部分[2]。其次，植物通過(guò)維持或增加干物質(zhì)量，以延緩鎘在體內(nèi)含量的快速增加，從而降低其對(duì)植株的毒害。表3中，無(wú)論是總量，還是地上、地下部分，相對(duì)于對(duì)照處理，一定量的鎘濃度（50、100 mg·L-1）促使生菜生物量顯著增加，其他濃度對(duì)生物量無(wú)顯著影響。再者，植物可以將鎘吸持到非活性部位以降低鎘的毒害，通過(guò)細(xì)胞壁的固持阻礙鎘進(jìn)一步進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)；即便進(jìn)入，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的谷胱甘肽、草酸、檸檬酸鹽等可對(duì)鎘進(jìn)行螯合或沉淀，以避免與細(xì)胞器接觸，降低其毒害[23]。從圖3中看出，無(wú)論是地上部分還是地下部分，鎘在生菜亞細(xì)胞中的分布比例都說(shuō)明了以上解毒機(jī)制：細(xì)胞壁＞細(xì)胞質(zhì)＞細(xì)胞器。這與大多數(shù)研究結(jié)果一致：細(xì)胞器的鎘含量最低，細(xì)胞壁等非活性部分的固持作用是耐鎘的重要機(jī)制[24，25]，生菜對(duì)鎘的耐受可能也源于此。

植株體內(nèi)保護(hù)酶體系也是植物對(duì)于逆境脅迫至關(guān)重要的保護(hù)機(jī)制[2，29]。植物遭受鎘脅迫后產(chǎn)生的自由基隨抗氧化系統(tǒng)（SOD、POD、CAT等）的啟動(dòng)而被清除，以防止膜脂過(guò)氧化[26]。其中，產(chǎn)生的超氧陰離子自由基主要由SOD清除，而將產(chǎn)生的H2O2分解為O2和H2O的主要酶是POD、CAT，這些酶活性的變化可以反映植物的抗性[27]。鎘脅迫下這3種酶活性因植物抗性強(qiáng)弱而存在差異[23]。本研究（表4）顯示：隨著鎘濃度的升高，SOD活性下降，其結(jié)果與田丹等[7]對(duì)生菜的研究不同：隨著鎘濃度的增加，SOD活性先增加，而后弱有下降；CAT的活性隨著鎘濃度升高是先上升后下降，這與大多數(shù)研究結(jié)果非常一致[23]，表明CAT活性的變化對(duì)生菜的膜系統(tǒng)具有一定的保護(hù)作用；而POD的活性隨鎘濃度升高呈極顯著的直線上升，這與大多數(shù)研究結(jié)果一致[7，28]。有研究認(rèn)為：POD活性的增強(qiáng)是植物耐鎘的主要酶類[4，29]，因此POD也可能是生菜耐鎘的主要酶類。3種酶類相互協(xié)調(diào)，最終導(dǎo)致成熟生菜葉片MDA值隨著鎘濃度（＞5 mg·L-1）升高無(wú)明顯增加趨勢(shì)，正如張金彪等[2]對(duì)3種酶在鎘毒害保護(hù)機(jī)制方面的陳述：植物細(xì)胞存在著自由基的產(chǎn)生和消除兩個(gè)過(guò)程，只有SOD、CAT和POD三者協(xié)調(diào)一致，才能使自由基維持在一個(gè)較低水平，避免其毒害。

4 結(jié)論

（1）鎘脅迫顯著降低生菜發(fā)芽勢(shì)；1 mg·L-1鎘脅迫顯著提高發(fā)芽率，其他濃度顯著降低發(fā)芽率。

（2）低濃度（5 mg·L-1）鎘顯著促進(jìn)葉綠素總量和葉綠色a含量；高濃度鎘（10～200 mg·L-1）顯著降低葉綠素總量、葉綠素a、葉綠素b含量；鎘脅迫對(duì)根冠比沒有顯著影響；隨著鎘濃度的升高，SOD的活性顯著下降，CAT的活性先升高后下降，POD的活性顯著升高。

（3）地下部分鎘含量顯著高于地上部分；隨鎘濃度的升高，地上部分的生物富集系數(shù)逐漸下降，而地下部分呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)；轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)隨鎘濃度的增加顯著下降；鎘在亞細(xì)胞分布存在以下規(guī)律：地下部分為細(xì)胞壁＞可溶組分＞細(xì)胞器，地上部分為細(xì)胞壁、可溶組分＞細(xì)胞器。地下部分（根系）的滯留作用和細(xì)胞壁的固持是生菜應(yīng)對(duì)鎘脅迫的重要耐性機(jī)制。