仰路希，谢永东，贺忠群，严文一

（四川农业大学园艺学院，成都 611130）

镉（Cd）是主要的土壤污染物之一，在土壤中具有隐蔽性、长期性和不可逆的特点。植物受到Cd 毒害时表现为细胞以及整个植株的生长发育受到较强抑制，线粒体和叶绿体受到较大破坏，导致呼吸作用和光合作用受到影响[1]，影响作物的产量和品质。同时，Cd 容易在植物的根、茎、叶及籽粒中大量积累，通过食物链进入人体，危害人类健康[2]。目前，已经有许多方法来缓解Cd 胁迫的毒害，降低植物对Cd的吸收，比如施用有机肥[3]、生物炭[4]、硒肥[5]、接种有益菌[6]等。

硒（Se）是重要的生命元素之一，适当浓度的Se可以促进植株生长，提高产量及品质，增强蔬菜作物抵抗重金属污染、病虫害侵袭和逆境胁迫的能力[7]。夏永香等[8]研究发现，叶面施Se 能有效提高大蒜叶片光合性能，提高蒜薹和鳞茎质量、Se 含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和维生素C 含量，提高鳞茎游离氨基酸含量。Pedrero 等[9]研究发现，硒酸盐可以减少西兰花可食部位的Cd含量。He等[10]的大田试验表明，在Pb 和Cd 胁迫的莴苣土壤中施入亚硒酸盐，显著降低了这两种重金属在植物地上部的含量。

丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）是土壤中与植物关系最为密切的微生物之一。土壤中的AMF 与植物根系紧密结合，并依赖寄主植物的光合产物维持自身的生长和繁殖，同时能够以多种途径影响植物的代谢过程[11]。大量的研究表明，AMF共生体能够促进宿主植物对矿质营养的吸收[12]，提高植物的生物量，增强逆境中宿主植物的抗逆性[13]。刘丽丽等[14]通过研究土壤施亚硒酸钠并接种5种AMF 对猕猴桃的影响，发现AMF 可以显著增加猕猴桃叶片的Se 含量。刘茵等[15]研究发现，在Cd 污染土壤中接种AMF降低了紫羊茅地上部对Cd的积累。

人参菜[Talinum paniculatum（Jacq.）Gaertn]是马齿苋科土人参属多年生草本植物。人参菜适应性强、较少受病虫危害[16]，其营养价值丰富，味道鲜美，爽滑可口。目前，国内外关于土壤施Se、接菌对蔬菜的影响研究已有较多报道，但关于土壤施Se、接菌以及Se菌交互对人参菜的研究未见报道。通过前期的筛选研究发现，土壤添加 5 mg·kg-1的 Se[17]、接种Glomus mossea（BEG167）真菌可以促进人参菜的生长，提高其品质。本试验旨在以人参菜为研究对象，通过施加外源Se 和接种AMF，研究Cd 胁迫下人参菜生长、品质、矿质元素及Cd、Se 积累的变化规律，以期为人参菜的安全生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

植物材料：人参菜由四川农业大学园艺学院提供。种子繁殖，人参菜四叶一心时移栽。

供试化合物：Na2SeO3（分析纯）、CdCl2·2.5H2O（分析纯）。

供试AMF：菌种为Glomus mossea（BEG167），孢子数量为178 个孢子·10 g-1菌剂，由四川农业大学园艺学院提供。

供试土壤：选择四川农业大学成都校区周边农田土，风干后，过1 mm 筛，经 160 ℃高温消毒2 h，冷却后备用。土壤的理化性状为pH 6.6，速效氮53.6 mg·kg-1，速效磷44.1 mg·kg-1，速效钾 176.7 mg·kg-1，有机质10.2 mg·kg-1，Cd含量未检出。

1.2 试验方法

试验于2019年4—6月在四川农业大学成都校区（30°42′N，103°51′E，530 m）采用盆栽法进行。试验设置5个处理，如表1。

表1 不同处理组的Se、Cd浓度及AMFTable 1 Se，Cd concentrations and AMF in different treatment groups

模拟土壤中 Cd 含量为 10 mg·kg-1，将 CdCl2·2.5 H2O 配制成 Cd 溶液与土壤混匀，平衡 2～3 周后使用；将部分Cd处理土壤中混入由Na2SeO3配制的Se溶液，模拟Cd 处理土壤中Se 含量为5 mg·kg-1。选用直径21.5 cm、高13 cm的塑料盆，用70%酒精擦后晾干。添加菌剂的处理，在塑料盆中先装入2 kg 的灭菌土壤，分别在土壤表面均匀撒上AMF（BEG167），每盆接种15 g 菌剂后，覆上0.5 kg 灭菌土壤；其余处理每盆装预先处理好的土壤2.5 kg。最后移栽人参菜，每盆种人参菜3 株，每个处理重复7 次，共35 盆。随机摆放塑料盆，两盆间距10 cm，并不定期交换盆与盆的位置以减弱边际效应；定期浇水至田间持水量的70%左右。定植人参菜40 d 后，随机采样进行生长指标、品质指标及Cd、Se含量测定。

1.3 指标测定方法

1.3.1 生长指标测定

用直尺测定人参菜的株高和根长，cm；用游标卡尺测定人参菜的茎粗，mm。记录植株分枝数，随机选取9株，取平均值。

将人参菜从营养钵中取出，用流水将根部的土壤冲洗掉后，用蒸馏水冲洗3～5 次，再用吸水纸吸去根部的水分，分为根部和地上部分。接着放入电热恒温鼓风干燥箱内，105 ℃杀青15 min后在70 ℃下烘干至恒质量，测定其干质量。根冠比=根系干质量/地上部干质量。

1.3.2 菌根侵染率的测定

取出人参菜根系，用水洗净，剪为长约1 cm 的根段，置于FAA 固定液中固定24 h，采用台盼蓝染色法观察菌根侵染情况，统计菌根侵染率[18]。

1.3.3 品质指标的测定

过一种简单诗意的生活，剔除掉生命以外、世俗附加上去的虚名俗利，让心灵还原至朴素原样，捡拾起它的敏感驿动，去发现美、感受美、创作美。

可滴定酸含量采用曹建康等[19]的方法，维生素C含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[19]，纤维素含量采用蒽酮硫酸法[19]，总黄酮含量采用芦丁法[20]，总酚含量采用福林酚法[20]。

1.3.4 人参菜叶片中矿质元素的测定

Ca、Cu、Zn、Mg、Fe 矿质元素含量测定分别参考鲍士旦[21]的方法，用原子吸收分光光度计（SP-3520AA）测定。

1.3.5 人参菜中Cd、Se含量的测定

Cd 含量参考《食品安全国家标准 食品中镉的测定》（GB 5009.15—2014）[22]，用原子吸收分光光度计（SP-3520AA）测定，检出限≤0.006 μg·mL-1。其中，Cd 转运系数=植物地上部分 Cd 含量/根系 Cd 含量[23]。Se 含量参考《食品安全国家标准 食品中硒的测定》（GB 5009.93—2017）[24]，用原子荧光光度计（AFS-8230）测定，检出限＜0.01 μg·L-1。

1.4 数据分析

用Excel 2016对试验数据进行整理，SPSS 20.0软件对数据进行方差分析，采用单因素方差分析显著性差异（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 Se与AMF对Cd胁迫下人参菜生长的影响

由表2 可知，10 mg·kg-1的 Cd 浓度显著抑制了人参菜株高、根长、植株分枝数的生长，说明Cd 对人参菜的生长有一定的抑制作用。通过单独施Se、单独接菌与Se 菌交互处理增加了人参菜的株高、茎粗，但与Cd 处理差异不显著。单独施Se、单独接菌与Se 菌交互处理显著增加了人参菜的根长，分别较Cd 处理增加了19.41%、7.77%、7.28%；其中促进效果单独施Se 处理最好，单独接菌与Se 菌交互处理效果次之。土壤施Se 和接菌不同程度地增加了人参菜的分枝数，仅Se菌交互处理与Cd处理间有显著差异。

2.2 Se与AMF对Cd胁迫下人参菜生物量的影响

2.3 Se与AMF对Cd胁迫下人参菜品质的影响

由表4 可知，10 mg·kg-1的 Cd 浓度对人参菜可滴定酸、维生素C、纤维素含量的影响不显著，而显著提高了人参菜总黄酮、总酚含量。通过单独施Se、单独接菌与Se 菌交互处理人参菜可滴定酸含量变化不大，与Cd 处理差异不显著。人参菜维生素C 含量显著增加，其中，单独接菌处理的维生素C含量最高，较Cd 处理增加了17.03%。与Cd 处理相比，各处理的人参菜纤维素含量增加，其中，单独施Se 处理显著提高了人参菜纤维素含量，较空白对照增加13.00%。单独施Se、单独接菌与Se 菌交互处理中人参菜总黄酮含量与Cd 处理相比显著降低，但均显著高于空白对照。人参菜总酚含量显著升高，其中，Se 菌交互处理含量最高，单独施Se、单独接菌次之，分别较Cd 处理增加了26.64%、19.74%、12.19%。

表2 Se与AMF对Cd胁迫下人参菜生长的影响Table 2 Effects of Se and AMF on the growth of Talinum paniculatum under Cd stress

2.4 Se 与AMF 对Cd 胁迫下人参菜矿质元素含量的影响

由表5 可知，10 mg·kg-1的 Cd 浓度显著降低了人参菜叶片中Ca、Zn 含量，而对 Mg、Fe、Cu 含量的影响不显著。通过单独施Se、单独接菌与Se 菌交互处理显著增加了人参菜中的Ca 含量，较Cd 处理增加了28.76%、19.80%、36.23%。单独施Se、单独接菌与Se菌交互处理对人参菜中Mg、Fe 含量影响不显著，与Cd 处理无显著差异。单独接菌、Se 菌交互处理显著增加了人参菜中Cu含量，单独施Se与Cd处理相比差异不显著。与Cd 处理相比单独施Se、单独接菌与Se菌交互处理显著增加了人参菜中的Zn含量；其中，单独施Se处理增加最多，较Cd处理增加了28.52%。

2.5 Se与AMF对Cd胁迫下人参菜中Cd、Se含量的影响

由表6可知，Cd胁迫下人参菜中Cd含量分布为：根＞地上部。单独施Se、Se 菌交互处理显著降低了人参菜根系中的Cd 含量，根系中Cd 含量较Cd 处理降低了29.00%、17.83%；单独接菌处理对降低人参菜中Cd 含量无显著影响。单独施Se、单独接菌与Se 菌交互处理均显著降低了人参菜地上部的Cd 含量，较Cd处理降低了41.94%、70.50%、72.28%；Se 菌交互处理缓解Cd 胁迫效果最好，单独接菌次之。就转运系数而言，单独施Se、单独接菌与Se 菌交互处理均降低了Cd 的转运系数，说明其抑制了Cd 从人参菜根系向地上部转运。Cd 胁迫下人参菜中Se 含量分布为根＞地上部。单独施Se、Se 菌交互处理间人参菜根系中Se含量无显著差异；但Se 菌交互处理地上部Se 含量显著高于单独施Se处理。

表3 Se与AMF对Cd胁迫下人参菜生物量的影响Table 3 Effects of Se and AMF on biomass of Talinum paniculatm under Cd stress

表4 Se与AMF对Cd胁迫下人参菜品质的影响Table 4 Effects of Se and AMF on quality of Talinum paniculatum under Cd stress

表5 Se与AMF对Cd胁迫下人参菜矿质元素含量的影响Table 5 Effects of Se and AMF on mineral elements of Talinum paniculatum under Cd stress

表6 Se与AMF对Cd胁迫下人参菜中Cd、Se含量的影响Table 6 Effects of Se and AMF on the content of Cd and Se in Talinum paniculatum under Cd stress

3 讨论

Cd 是植物生长的非必需元素，通过根系吸收并在植物体内积累，会对植物造成毒害作用。大量研究表明，单独施用外源Se或接种AMF 均能促进Cd 胁迫下植物的生长，在一定程度上缓解Cd的毒害，这在萝卜[25]、玉米[26]等植物上得到证实。本研究发现，Cd 胁迫下，人参菜的生长受到抑制，从而导致生物量降低；通过单独施Se、单独接菌和Se 菌交互应用对人参菜的生长有一定的促进作用，人参菜的株高、茎粗、根长、植株分支数、生物量在一定程度上有提高。这与李继伟等[27]通过施用生物炭和接种AM单独或复合处理均能提高玉米的株高、生物量、光合色素含量、光合特性和抗氧化酶活性的研究结果相似。

蔬菜中维生素C、纤维素、可滴定酸含量等常作为评价蔬菜质量优劣的重要指标。杨燕君等[28]研究发现，叶面施Se 均提高了3 种甜柿果实的可溶性糖、维生素C和可溶性固形物的含量，抑制柿树体内重金属的积累，有效提高甜柿叶片及果实中的Se 含量，改善果实品质。本试验研究发现，Cd 胁迫下人参菜叶片中品质指标变化趋势为：总黄酮、总酚含量显著增加，维生素C含量下降，可滴定酸、纤维素含量无显著变化。其中，Se 菌交互处理使人参菜中可滴定酸、纤维素含量增加，且维生素C、总黄酮、总酚含量显著增加，缓解Cd 胁迫效果最好；单独施Se、单独接菌效果次之。本试验结果中维生素C 含量变化与戚霄晨等[29]通过叶面施硒甜樱桃，果实维生素C 含量增加、部分重金属的含量降低，果实品质改善的结果相似。

矿质元素对植物的生长及发育有重要作用，Cd胁迫会对植物矿质元素的吸收产生影响。许多研究表明，Cd 显著改变了必需元素的吸收和转运水平，而Cd 通常会显著降低这些基本元素在植物中的浓度[30]。Zhang 等[31]研究报道，Cd 引起植物体内微量元素代谢失调，继而抑制植物生长。本试验研究发现，Cd 胁迫下，人参菜叶片中Ca、Zn 含量显著降低，而Mg、Fe、Cu 的含量变化不显著。原因可能是因为Mg、Fe 是植物中的大量元素，且Mg 在植物中的移动性强，可以被重新分配和再利用[32]。通过单独施Se、单独接菌与 Se 菌交互处理，人参菜中 Ca、Cu、Zn 含量与Cd 处理相比增加，Mg、Fe 含量无显著变化。本研究结果中的 Cu、Zn 含量变化与刘春梅等[33]施 Se 使 Cd 胁迫下寒地水稻叶片的Zn、Fe 含量增加、茎鞘Cu 含量增加的结果相似。本研究的部分结果与前人结果[34]略有不同，可能是与Se 的浓度、接菌的种类有关。施Se、接种AMF以及Se菌交互应用如何影响Cd胁迫下人参菜对矿质元素吸收，不仅与矿质元素种类、施Se 浓度、接菌的种类和密度有关，还与植物种类、生长阶段等均有关系，其作用机理有待于进一步的研究和证实。

本试验研究发现，人参菜中Cd、Se 含量分布均为根＞地上部，且根系是Cd、Se 积累的主要部位。通过单独施Se、单独接菌与Se 菌交互处理可以直接抑制人参菜对Cd 的吸收，并阻止Cd 向地上部转运。这与代邹等[35]的研究结果一致，施Se能够直接抑制水稻对Cd 的吸收。其原因之一可能是Se 和Cd 互相竞争根部中的相关蛋白质结合位点，导致Cd 与根部中的蛋白质结合概率下降[36]；原因之二可能是AMF 在土壤中形成庞大的根外菌丝网络，通过根外菌丝的过滤机制和螯合作用[37]，以及根部定殖的AMF 菌丝能够结合进入根系的Cd离子，降低了Cd2+的移动性。

4 结论

（1）Cd 胁迫抑制了人参菜生长，使人参菜生物量降低，品质下降，Cd 在人参菜内积累，且根系是Cd 积累的主要部位。

（2）单独施Se、单独接菌和Se 菌交互处理均能促进人参菜的株高、茎粗、根长、植株分支数的生长，增加人参菜的生物量；人参菜品质得到改善，其叶片中维生素C、总黄酮、总酚含量增加；单独施Se、单独接菌和Se 菌交互处理影响了人参菜叶片对Ca、Cu、Zn、Mg、Fe、Cd 的吸收，并阻止Cd2+往地上部转运，从而缓解Cd 胁迫。综合来看，以Se 菌交互处理效果最佳，单独施Se、接菌处理效果次之。