摘要：探討了重金屬污染對(duì)煙草生長發(fā)育、煙葉品質(zhì)、生理代謝及細(xì)胞結(jié)構(gòu)等方面的影響，闡述了煙草對(duì)重金屬的轉(zhuǎn)運(yùn)及分布規(guī)律，并對(duì)防控修復(fù)措施及未來研究方向提出了建議。
　　關(guān)鍵詞：重金屬；污染；煙草；生長；煙葉；品質(zhì)；防控措施
　　中圖分類號(hào)：S572.01 文章編號(hào)：1007-5119（2014）01-0127-06DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2014.01.024
　　Advance in Tobacco Heavy Metal Pollution and its Controlling Measures
　　ZENG Dewu, LI Fan, ZHAO Jianwu, ZHU Kailin, PEI Xiaodong
　　(Liuyang County Tobacco Company of Hunan Province, Liuyang, Hunan 410300, China)
　　Abstract: This paper reviewed the influence of heavy metal pollution on tobacco growth, leaf quality, physiological metabolism, and its cell sub-structures. Meanwhile, the law of heavy metal transportation and distribution in tobacco were elaborated, and the available heavy metal-controlling measures with future research were proposed, aiming to provide theoretical reference for controlling heavy metal pollution in tobacco.
　　Keywords: heavy metal; pollution; tobacco; growth; tobacco leaf; quality; controlling measure
　　
　　
　　作者簡(jiǎn)介：曾德武，男，碩士，主要從事煙草栽培及病蟲害防治研究。E-mail：zengdewu0831@sina.com
　　收稿日期：2013-10-08
　　
　　
　　煙草作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，其品質(zhì)提高、無公害生產(chǎn)一直是煙草行業(yè)研究的重點(diǎn)[1-2]。重金屬含量過高的煙草植株，不僅其生長發(fā)育和產(chǎn)量會(huì)受到較大影響，煙葉品質(zhì)也會(huì)明顯降低[3-5]，對(duì)吸煙人群健康造成更大威脅。隨著人們對(duì)“吸煙與健康”的日益關(guān)注，煙葉安全性問題越來越受重視，其中煙草與重金屬的關(guān)系研究已成為國內(nèi)外煙草研究的熱點(diǎn)之一[6-7]。目前研究較多的重金屬，主要包括重金屬元素汞（Hg）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鉛（Pb）以及類金屬元素砷（As）等[8-9]。近年來，眾多科研工作者針對(duì)重金屬對(duì)煙草生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響及如何降低煙草重金屬含量等課題做了大量研究。基于此，我們?cè)诖讼到y(tǒng)闡述重金屬影響煙草生長的作用機(jī)理，并提出防控措施，為煙草重金屬防治提供一定的依據(jù)。
　　1重金屬對(duì)煙草生長和煙葉品質(zhì)的影響及其作用機(jī)理
　　1.1重金屬對(duì)煙草表觀形態(tài)及煙葉品質(zhì)的影響
　　煙草吸收的重金屬會(huì)直接影響植株體內(nèi)的生理代謝過程，最終在煙草的表觀形態(tài)上表現(xiàn)出來，主要表現(xiàn)為葉綠素含量、葉片數(shù)量、地上及地下部生物累積量降低等[10-13]。
　　在品質(zhì)方面，煙草攝入過多重金屬會(huì)影響煙葉的煙堿、還原糖及蛋白質(zhì)含量[14-16]。煙堿含量是煙葉品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，在一定范圍內(nèi)其含量增加有利于煙葉品質(zhì)提高。Cd污染會(huì)降低煙葉煙堿含量，其可能原因是根合成煙堿途徑或者煙堿向葉片轉(zhuǎn)運(yùn)過程受阻。另外，煙葉中可溶性糖對(duì)Cd、Pb的污染極為敏感，輕度污染就會(huì)導(dǎo)致其含量明顯下降，這可能是由于葉綠體被破壞，光合作用受阻引起的[17]。重金屬會(huì)導(dǎo)致烤煙煙葉中糖堿比和氮堿比
　　升高，化學(xué)成分組成失衡，品質(zhì)受到影響[18]。煙葉的氨基酸、蛋白質(zhì)含量與煙草品質(zhì)呈一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，含量過高會(huì)降低煙葉品質(zhì)，燃吸時(shí)會(huì)產(chǎn)生苦澀、辛辣味。研究表明[19]，Cd的存在會(huì)提高煙葉蛋白質(zhì)、氨基酸含量，煙葉品質(zhì)有所下降。
　　1.2重金屬對(duì)煙草生理代謝及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響
　　陸寧等[20]采用盆栽試驗(yàn)研究了鉻（Cr3+）濃度梯度對(duì)烤煙生長的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，烤煙植株的根系活力、葉片保護(hù)性酶活性隨著鉻濃度升高呈下降趨勢(shì)，而根葉細(xì)胞膜透性及葉片丙二醛含量呈增加趨勢(shì)，因此，高鉻環(huán)境不僅影響正常的生理代謝過程，更會(huì)對(duì)其細(xì)胞產(chǎn)生毒害作用。曹毅等[21]發(fā)現(xiàn)，隨著汞（Hg2+）濃度的增加，烤煙葉片保護(hù)酶活性、根葉細(xì)胞膜透性及根系活力下降，其中烤煙葉片過氧化氫酶（CAT）活性與汞濃度極顯著負(fù)相關(guān)，可視為汞污染的特異性生理指示指標(biāo)。葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要器官，其中葉綠體是光合作用的主要場(chǎng)所，很多研究表明，過量重金屬會(huì)破壞煙草的光合系統(tǒng)，包括葉綠素含量降低、葉綠素a/b值減小等[22-23]。
　　重金屬含量過高會(huì)干擾植物體內(nèi)酶活性甚至完全失活，從而影響植株正常生理代謝過程。煙草活性氧酶清除系統(tǒng)主要包括過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）等。研究表明，重金屬會(huì)改變活性氧清除系統(tǒng)中酶的比例，植株體內(nèi)內(nèi)源活性氧的清除功能降低，致使O2、H2O2、OH-等基團(tuán)的大量累積，影響細(xì)胞正常代謝活動(dòng)甚至產(chǎn)生毒害作用[24]。POD-H2O2分解系統(tǒng)參與了葉綠素的降解，隨著Cd濃度增加，POD活性相應(yīng)增加，但葉綠素含量、葉綠素a/b值卻減少[25]。SOD是減少氧自由基對(duì)細(xì)胞膜造成傷害的防護(hù)酶，在清除超氧自由基中扮演著極其重要的角色，當(dāng)重金屬過高產(chǎn)生的自由基超過了SOD的清除極限時(shí)，SOD酶活則會(huì)急劇下降[26]。此外，硝酸還原酶（NR）是氮代謝過程中關(guān)鍵酶，在煙草中其活性與煙葉煙堿含量呈正相關(guān)關(guān)系，重金屬污染會(huì)顯著影響煙葉硝酸還原酶的活性，影響烤煙的正常氮素代謝，從而影響煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)[27]。
　　過量的重金屬攝入會(huì)導(dǎo)致植物細(xì)胞膜透性增大，細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化。相關(guān)研究結(jié)果表明，Cd污染導(dǎo)致葉肉細(xì)胞細(xì)胞核、葉綠體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)畸形，線粒體脊消失產(chǎn)生空泡化，細(xì)胞器膜結(jié)構(gòu)破壞等[28]。Pb對(duì)煙葉細(xì)胞亞顯微的危害程度要低于Cd，但其仍對(duì)Pb污染比較敏感，主要表現(xiàn)為物理傷害[29]。
　　1.3非重金屬-重金屬及重金屬聯(lián)合作用對(duì)煙草的影響
　　自然界中單個(gè)重金屬污染較少，主要表現(xiàn)為多種重金屬聯(lián)合作用。重金屬聯(lián)合作用又表現(xiàn)為非重金屬-重金屬作用、重金屬交互作用，其結(jié)果表現(xiàn)為加強(qiáng)或減緩重金屬對(duì)煙草的毒性，作用形式主要有協(xié)同作用、拮抗作用、加合作用等[30]。
　　1.3.1非重金屬-重金屬元素對(duì)煙草生長的影響在一定程度上，鈣離子能夠減緩鎘對(duì)煙草植株的毒性，但對(duì)應(yīng)地，鈣離子可以增加鎘脅迫環(huán)境下煙草植株中鎘的積累[31]，可見，鈣離子雖然增強(qiáng)了煙草對(duì)鎘的適應(yīng)能力，但卻增加了鎘吸收量，這是不利于煙草安全生產(chǎn)的。相對(duì)來講，非金屬元素-重金屬元素聯(lián)合作用對(duì)煙草生長的研究較少，在該方面有待深入研究。

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