摘要: 随着社会经济的高速发展，重金属镉(Cd)污染问题越来越严重。Cd不仅污染范围广、毒性高、难移除，并且可以通过食物链转移进入动物和人体，对其健康造成严重的威胁。本实验通过开展温室栽培和室内培养实验，研究了Cd沿土壤-植物-昆虫食物链的传递特征... 展开 随着社会经济的高速发展，重金属镉(Cd)污染问题越来越严重。Cd不仅污染范围广、毒性高、难移除，并且可以通过食物链转移进入动物和人体，对其健康造成严重的威胁。本实验通过开展温室栽培和室内培养实验，研究了Cd沿土壤-植物-昆虫食物链的传递特征、植物中Cd化学形态分布特征以及斜纹夜蛾幼虫的解毒策略。研究结果显示: (1)在土壤-蔬菜-昆虫食物链中，随着土壤Cd处理浓度的升高，两种蔬菜生物量均显著下降（P＜0.05），而其各器官中的Cd含量均显著上升(P＜0.05),两种蔬菜各器官Cd含量大小顺序为，苋菜茎＞根＞叶，小白菜茎＞叶＞根;小白菜和苋菜的斜纹夜蛾幼虫体内Cd含量随着土壤Cd处理含量的升高而升高，最高分别为36.7和46.3mgkg-1，但粪便中Cd含量分别高达190.0和229.8mgkg-1，斜纹夜蛾幼虫食入的Cd大部分通过粪便排泄出体外。 (2)利用不同提取剂的提取，将植物体内Cd的形态提取为乙醇提取态、去离子水提取态、氯化钠提取态、醋酸提取态、盐酸提取态和残渣态六种形态。小白菜和苋菜各器官Cd化学形态均以氯化钠提取态为主(＞70％)，其次为无机态和有机水溶态Cd（乙醇提取态和去离子水提取态），而不溶性Cd磷酸盐（醋酸提取态）、草酸盐结合态Cd（盐酸提取态）和残渣态均极低，这有利于Cd在食物链中传递。斜纹夜蛾幼虫通过粪便排泄大量Cd以缓解Cd对自身的毒害，并能有效的限制Cd向下一营养级传递。小白菜和苋菜对Cd的富集性均较高，不宣在Cd污染土壤种植，以免误食。 (3)在土壤-籽粒苋-昆虫食物链中，籽粒苋K112能富集高浓度的Cd，并将大部分Cd储存在地上部分;Cd在食物链中的含量大小顺序为土壤＜斜纹夜蛾幼虫＜根＜茎＜叶＜虫粪。Cd从土壤到根的移动指数最高，说明籽粒苋K112对Cd具有较强的富集能力;斜纹夜蛾幼虫到虫粪的移动指数次之，说明斜纹夜蛾幼虫能将大部分吸收的Cd通过粪便排出体外;籽粒苋K112叶片到斜纹夜蛾幼虫的移动指数最低，表明Cd在这两个营养级之间的传递受到了阻碍。 （4)籽粒苋K112叶片的Cd化学形态分析显示，叶片中大部分Cd与蛋白质和果胶结合（氯化钠提取态），随着土壤Cd处理的升高，这一形态从75％降至56％,但同时醋酸提取态所占比例由8％升至30％。利用不同离心速度、碱处理、热处理等手段，将斜纹夜蛾幼虫体内的Cd分为以下五种亚细胞组分:富金属颗粒、细胞碎片、细胞器、热敏感蛋白和热稳定蛋白。斜纹夜蛾幼虫的亚细胞分布结果显示，细胞中的Cd大部分分布在热稳定蛋白中，其次为富金属矿体和细胞碎片中，细胞器和热敏感蛋白中Cd的分布较少;斜纹夜蛾幼虫细胞中的Cd约73-76％分布在生物解毒组分中，仅3.8-4.6％分布于金属敏感组分中;食物链传递可利用组分所占比例高于50％，并随土壤Cd浓度的升高而升高。研究说明，即使在较低的土壤Cd浓度下，籽粒苋K112也能富集较多的Cd，斜纹夜蛾幼虫能耐受高Cd环境，其体内富集的Cd向下一营养级传递的可能性较高，即随着土壤中Cd处理的升高，食物链中Cd的传递量也越大。斜纹夜蛾幼虫的方式解毒主要为粪便高Cd排泄、减少细胞中金属敏感组分的Cd储量、诱导产生大量的金属硫蛋白等3种手段。 收起