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汞(Hg)是土壤的主要重金属污染元素,严重影响农产品的产量和品质。烟草是我国重要的经济作物,烟草易富集汞,汞可通过气溶胶的方式进入人体,危害吸烟者健康,因此,研究汞对烟草的毒害生理及其防治措施具有重要的意义。本研究通过田间调查采样,测定福建省烟草主产区的土壤汞含量,并对土壤汞污染的风险进行评价;通过水培试验研究汞胁迫对烟草生理代谢的影响和外源钙对汞毒害的缓解作用。主要研究结果如下:1、福建省烟田土壤的汞含量及其风险评价福建省烟草主产区148个烟田土壤汞含量的测定结果表明,土壤汞全量的范围为0.05-3.00 mg·kg-1,平均含量为0.21±0.26 mg·kg-1,相关分析表明,土壤汞含量与土壤有机质、CEC呈极显著正相关。参照国家土壤环境质量标准中pH<6.5的二级限量值(Hg≤0.3 mg·kg-1)和绿色食品产地土壤标准中pH<6.5的限量值(Hg≤0.25 mg·kg-1),分别有15.54%和26.35%的样品存在汞的超标。单因子指数法评价结果显示,15.54%的样品处于轻度到重度污染;潜在生态风险指数法评价结果显示,14.19%样品汞潜在生态风险指数为轻微等级;地质累积指数法结果显示,26.35%土壤遭到中度污染,说明福建省烟区土壤存在汞的污染,其中以尤溪县最为突出。2、汞胁迫对烟草生理代谢的影响水培试验,设置5个Hg2+浓度处理:对照(CK)、5μmol·L-1 Hg2+(Hg5)、7.5 μmol·L-1 Hg2+(Hg7.5)、15μmol·L-1 Hg2+(Hg15)、25 μmol·L-1 Hg2+(Hg25),研究汞对云烟87生理代谢的影响。结果表明:(1)汞胁迫抑制烟草根系生长,降低烟草的叶面积、株高以及根、地上部生物量。与CK相比,Hg5、Hg7.5、Hg15、Hg25处理的株高和最大叶叶面积分别下降了 30.22%、41.32%、58.93%、73.42%和24.13%、31.45%、56.35%、69.07%,差异达显著水平,汞胁迫下烟草总根长、总表面积、平均根直径、根体积、分支数和根系活力均显著或极显著下降。(2)烟草体内的汞主要存在于共质体,细胞壁、质体和液泡对汞的区隔化有利于减轻汞的伤害。营养液汞浓度的增加提高了烟草叶绿体、细胞核、线粒体的汞含量和根系、叶片各化学形态汞的含量。(3)汞降低烟草钙、硼、铁、锌、磷的含量。(4)汞胁迫提高烟草H2O2含量和超氧阴离子自由基(O2·-)产生速率,降低烟草CAT活性,提高叶片POD、APX、GR的活性和根系SOD、POD、APX活性,增加烟草叶片和根系GSH、AsA含量。汞胁迫下,烟草MDA含量和相对电导率增大,与CK相比较,Hg5、Hg7.5、Hg15、Hg25处理烟草根系和叶片的相对电导率分别增加了 14.44%、31.80%、43.27%、26.08%和 18.96%、5.48%、39.63%、98.81%,MDA 含量分别增加了 48.65%、102.58%、159.94%、225.86%和 11.98%、27.19%、68.92%、178.41%。相关分析表明,烟草 FE、Fw形态Hg的含量与MDA含量均呈显著或极显著正相关,而汞胁迫对叶绿体伤害所诱发的活性氧累积是导致膜脂过氧化的原因。(5)汞胁迫降低烟草的光合速率(Pn)、光合色素含量、光能利用效率、RuBP羧化效率、蒸腾速率和水分利用效率。与CK相比较,Hg5、Hg7.5、Hg15和Hg25处理的Pn分别下降了12.10%、26.46%、49.07%和86.84%。叶绿素荧光分析显示,汞胁迫导致PSII反应中心受损,电子传递受到抑制。相关分析表明,烟草光合色素含量与O2·-产生速率、H2O2含量均呈显著负相关,叶绿体汞含量与Pn存在极显著负相关,说明活性氧是导致光合色素含量下降的原因,汞降低烟草光合作用与叶绿体的汞伤害有关。3、钙对烟草汞胁迫的缓解作用水培试验,设置5个处理:对照(CK)、7.5 μmol·L-1 Hg2+(Hg7.5)、15 μmol·L-1 Hg2+(Hg15)、7.5μmol·L-1 Hg2++2.5 mmol·L-1 Ca2+(Hg7.5+Ca)、15 μmol·L-1Hg2++2.5 mmol·L-1 Ca2+(Hg15+Ca),研究钙对汞胁迫下烟草生长和生理代谢的影响,结果表明:(1)钙可降低汞胁迫下烟草的汞含量,缓解汞胁迫对烟草生长的抑制,与Hg7.5、Hg15处理相比较,Hg7.5+Ca、Hg15+Ca处理的上部叶、下部叶、茎、根系的汞含量分别降低了 62.44%、24.11%、61.87%、48.46%和 38.91%、20.44%、45.08%、44.53%,总生物量分别提高27.15%、30.98%,差异极显著。(2)施钙显著提高烟草叶片和根系的钙含量,与Hg7.5、Hg15处理相比较,Hg7.5+Ca、Hg15+Ca处理叶片和根系的钙含量分别提高了 18.14%-25.37%和 4.31%-5.11%,差异显著或极显著。(3)钙可提高汞胁迫烟草SOD、POD、CAT、APX、GR活性和GSH、AsA含量,降低汞胁迫烟草的O2·-产生速率、H2O2含量,减轻膜脂过氧化程度。与Hg7.5、Hg15处理相比较,Hg7.5+Ca、Hg15+Ca处理烟草叶片、根系的MDA含量分别降低了 13.74%-49.25%、23.74%-19.17%,相对电导率分别降低 26.27%-22.22%、16.28%-14.74%。(4)叶绿素荧光分析显示,钙能缓解汞胁迫对PSII的供体侧和受体侧的电子传递链的抑制,降低热耗散,提高单位反应中心的电子传递能力。(5)钙提高汞胁迫下烟草的光合速率(Pn)、光合色素含量,与Hg7.5、Hg15处理比较,Hg7.5+Ca、Hg15+Ca处理的Pn提高了45.85%-225.00%、叶绿素(Ch1a+Ch1b)含量增加 31.74%-1792.97%。相关分析表明,烟草叶片汞含量与光合速率存在极显著负相关,说明钙是通过降低烟草汞含量来缓解汞胁迫对烟草光合作用的抑制。