茶多酚对铅胁迫下烟草生理指标及铅积累的影响

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.06.004

摘要/Abstract

摘要： ：为探讨外源茶多酚对烟草铅胁迫的影响，采用盆栽试验模拟土壤铅（Pb，750 mg/kg）污染，研究外施茶多酚（TP，0、300、600、900 mg/kg）对烤烟K326叶片抗氧化、氮代谢关键指标以及对烟株生物量、Pb积累的影响。结果表明，Pb胁迫下，烟株生物量受到显著抑制，烟叶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、亚硝酸还原酶（NiR）活性以及丙二醛（MDA）、活性氧（ROS）、过氧化氢（H2O2）、硝态氮（NO₃^--N）、可溶性蛋白含量升高，过氧化氢酶（CAT）和硝酸还原酶（NR）活性降低；添加茶多酚能提高烟株生物量和烟叶CAT活性，清除过多的ROS和H₂O₂，抑制MDA积累，同时激活NR，促进NO3--N转化，减少可溶性蛋白生成，降低NiR活性。Pb胁迫使烟株根、茎、叶中Pb含量分别增至CK（正常生长）的16.9倍、7.6倍、3.7倍；添加茶多酚后，各部位及全株Pb含量和积累量均较单一Pb胁迫处理降低，尤其是300 mg/kg茶多酚处理，根部Pb含量显著降低83.9%。整体上烤烟各部位对Pb的积累表现为根>叶>茎，但900 mg/kg茶多酚处理时Pb在烟株中的积累量则表现为根>茎>叶。综上表明，浇施茶多酚能缓解Pb胁迫下烟草的氧化损伤和氮代谢抑制，促进烟株干物质积累，减少烟株对Pb的吸收，从而减弱Pb对烟草的毒害。

关键词: 烟草, 茶多酚, 铅胁迫, 抗氧化, 氮代谢, 铅积累

Abstract: To explore the effects of exogenous tea polyphenols on Pb stress in tobacco，a pot experiment was conducted to simulate soil lead（Pb，750 mg/kg） pollution to study the effects of pouring tea polyphenols（TP，0，300，600，900 mg/kg）on the key indicators of antioxidation and nitrogen metabolism in flue⁃cured tobacco K326 leaves，and biomass and Pb accumulation in tobacco plants.The results showed that tobacco plant biomass was significantly inhibited under Pb stress，and the activities of superoxide dismutase（SOD），peroxidase（POD），nitrite reductase（NiR），and the content of malondialdehyde （MDA），reactive oxygen species（ROS），hydrogen peroxide（H₂O₂），nitrate nitrogen（NO₃^-⁃N）and soluble protein in tobacco leaves were increased，while the activities of catalase（CAT）and nitrate reductase（NR）were decreased；After adding tea polyphenols ，the biomass of tobacco plants and CAT activity of tobacco leaves were increased，excessive ROS and H2O2 were removed，MDA accumulation was inhibited，NR was activated，NO₃^-⁃N conversion was promoted，soluble protein production was reduced，and NiR activity was reduced.Pb stress increased Pb content in roots，stems and leaves of tobacco to 16.9，7.6 and 3.7 times of those in CK（normal growth group）respectively；After the addition of tea polyphenols，the content and accumulation of Pb in all parts and the whole plant were decreased compared with the single Pb stress treatment，especially the Pb content in roots under 300 mg/kg tea polyphenols treatment was significantly decreased by 83.9%.On the whole，the Pb accumulation in each part of flue⁃cured tobacco showed root>leaf>stem，but under 900 mg/kg tea polyphenols treatment，the accumulation of Pb in tobacco plant showed root>stem>leaf. In summary，pouring tea polyphenols can alleviate the oxidative damage and nitrogen metabolism inhibition of tobacco under Pb stress，promote the accumulation of dry matter in tobacco plants，reduce the absorption of Pb by tobacco plants，and thus weaken the toxicity of Pb to tobacco.

Key words: Tobacco, Tea polyphenols, Pb stress, Antioxidation, Nitrogen metabolism, Pb accumulation

中图分类号:

S572

张留双, 谢徽, 杨金清, 韩佳祺, 保志娟. 茶多酚对铅胁迫下烟草生理指标及铅积累的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(6): 34-40.

ZHANG Liushuang, XIE Hui, YANG Jinqing, HAN Jiaqi, BAO Zhijuan. Effects of Tea Polyphenols on Physiological Indexes and Pb Accumulation in Tobacco under Pb Stress[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2023, 52(6): 34-40.

参考文献

［1］张倩.地球关键带土壤中重金属和稀土元素分布及生态风险评价：以贵州普定、福建九龙江为例［D］.北京：中国地质大学，2020.
ZHANG Q.The distribution and ecological risk assessment of heavy metals and rare earth elements in soil from the earth’s critical zone observation：A study on Puding area in Guizhou Province and Jiulongjiang River catchment in Fujian Province，China［D］.Beijing：China University of Geosciences，2020.
［2］朱兴旺，陈虹，张水琳，等.云南重金属富集植物研究进展［J］.云南冶金，2021，50（5）：141⁃144.
ZHU X W，CHEN H，ZHANG S L，et al.Research progress on heavy metal hyperaccumulator in Yunnan［J］.Yunnan Metallurgy，2021，50（5）：141⁃144.
［3］刘娟，李洋，张敏，等.滇东农田土壤铅污染健康风险评价及基准研究［J］.农业工程学报，2021，37（1）：241⁃250.
LIU J，LI Y，ZHANG M，et al.Health risk assessment and benchmark of lead pollution in agricultural soils in East Yunnan，China［J］.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2021，37（1）：241⁃250.
［4］CAI X Y，LIAO J R，YANG Y X，et al.Physiological resistance of Sasa argenteostriata（Regel）E.G.Camus in response to high⁃concentration soil Pb stress［J］.Acta Physiologiae Plantarum，2021，43（2）：21⁃33.
［5］于雄胜，江振岳，张文英，等.谷子萌发及苗期生理生化指标对铅胁迫的响应［J］.南方农业学报，2022，53（3）：795⁃802.
YU X S，JIANG Z Y，ZHANG W Y，et al.The germination of Foxtail millet seeds and the physiological and biochemical indexes of its seedlings in responses to lead stress［J］.Journal of Southern Agriculture，2022，53（3）：795⁃802.
［6］石慧芳，席溢，张茂，等.铅、锌、镉单一及复合胁迫对多年生黑麦草生长及生理特性的影响［J］.南方农业学报，2021，52（4）：1030⁃1039.
SHI H F，XI Y，ZHANG M，et al.Effects of single and combined stresses of lead，zinc and cadmium on growth and physiological characteristics of Perennial ryegrass［J］.Journal of Southern Agriculture， 2021， 52 （4）：1030⁃1039.
［7］CHENG M，ZHANG X，GUO X J，et al.The interaction effect and mechanism between tea polyphenols and intestinal microbiota：Role in human health［J］.Journal of Food Biochemistry，2017，41（6）：e12415．
［8］杨金清，陈薪宇，赵正雄，等.茶多酚对烤烟光合特性及多酚含量的影响［J］.河南农业科学，2021，50（5）：41⁃48.
YANG J Q，CHEN X Y，ZHAO Z X，et al.Effects of tea polyphenols on photosynthetic characteristics and polyphenol content of flue⁃cured tobacco［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2021，50（5）：41⁃48.
［9］孙海燕，罗兵，吴佳平.茶多酚对干旱胁迫下黄瓜幼苗生理特性的影响［J］.安徽农业科学，2007，35（36）：11751⁃11752，11767.
SUN H Y，LUO B，WU J P.Effects of tea polyphenol on the physiological characteristics of cucumber seedlings under draught stress［J］.Journal of Anhui Agricultural Sciences，2007，35（36）：11751⁃11752，11767.
［10］刘孟纯，张子德，李华，等.茶多酚对切花月季瓶插寿命和相关抗氧化酶活性影响的研究［J］.河北农业大学学报，2008，31（2）：45⁃47，69.
LIU M C，ZHANG Z Z，LI H，et al.Effects of tea polyphenols on vase life and related antioxidase activity in cut rose flower［J］.Journal of Hebei Agricultural University，2008，31（2）：45⁃47，69.
［11］杨颖丽，马海荣，李晶，等.茶多酚对盐胁迫下小麦幼苗根渗透调节作用的影响［J］.西北师范大学学报（自然科学版），2017，53（5）：84⁃90.
YANG Y L，MA H R，LI L，et al.Effect of tea polyphenols on salinity⁃induced osmotic adjustment in wheat roots［J］.Journal of Northwest Normal University（Natural Science），2017，53（5）：84⁃90.
［12］司廉邦，李嘉敏，黎桂英，等.茶多酚对盐胁迫下小麦幼苗叶片生理特性的影响［J］.生态学报，2020，40（11）：3747⁃3755.
SI L B，LI J M，LI G Y，et al.Effects of tea polyphenols on physiological characteristics in leaves of wheat seeding under salt stress［J］.Acta Ecologica Sinica，2020，40（11）：3747⁃3755.
［13］于明革.茶多酚对茶树铅生物有效性的调控作用机制［D］.杭州：浙江大学，2010.
YU M G.Regulation on lead bioavailability in tea plant（Camellia sinensis L.） by tea polyphenols and its mechanism［D］.Hangzhou：Zhejiang University，2010.
［14］王赫，黄辉.茶多酚对铬胁迫玉米幼苗的修复作用［J］.天津科技，2016，43（2）：43⁃48.
WANG H，HUAN H.Effectiveness of tea polyphenols repair on chromium stress on maize seedlings［J］.Journal of Tianjin Science & Technology，2016，43（2）：43⁃48.
［15］张永福，李利红，王定斌，等.铝胁迫下茶多酚和咖啡因对葡萄生长生理的影响［J］.昆明学院学报，2017，39（6）：77⁃81.
ZHANG Y F，LI L H，WANG D B，et al.Effects of tea polyphenols and caffeine on the growth physiology of grape seedlings under aluminum stress［J］.Journal of Kunming University，2017，39（6）：77⁃81.
［16］王学奎，黄见良.植物生理生化实验原理与技术［M］.3版. 北京：高等教育出版社，2015.
WANG X K，HUAN J L.Principles and techniques of plant physiological biochemical experiment［M］.3rd ed.Beijing：Higher Education Press，2015.
［17］邹奇.植物生理学试验指导［M］.北京：中国农业出版社，2000.
ZOU Q.Plant physiology experiment instruction［M］.Beijing：China Agriculture Press，2000.
［18］王小纯，王晓航，熊淑萍，等.不同供氮水平下小麦品种的氮效率差异及其氮代谢特征［J］.中国农业科学，2015，48（13）：2569⁃2579.
WANG X C，WANG X H，XIONG S P，et al.Differences in nitrogen efficiency and nitrogen metabolism of wheat varieties under different nitrogen levels［J］.Scientia Agricultura Sinica，2015，48（13）：2569⁃2579.
［19］张浩，陆宁，钱晓刚，等.重金属胁迫对烟草生理特性及其生物量的影响［J］.贵州农业科学，2013，41（11）：25⁃29.
ZHANG H，LU N，QIAN X G，et al.Effects of heavy metal stress on tobacco physiological characteristics and biomass［J］.Guizhou Agricultural Sciences，2013，41（11）：25⁃29.
［20］张盛楠，黄益宗，李颜，等.Cd胁迫下不同外源植物激素对水稻幼苗抗氧化系统及Cd吸收积累的影响［J］.环境科学，2021，42（4）：2040⁃2046.
ZHANG S N，HUAN Y Z，LI Y，et al.Effects of different exogenous plant hormones on the antioxidant system and Cd absorption and accumulation of rice seedlings under Cd stress［J］.Environmental Science，2021，42（4）：2040⁃2046.
［21］杨舒贻，陈晓阳，惠文凯，等.逆境胁迫下植物抗氧化酶系统响应研究进展［J］.福建农林大学学报（自然科学版），2016，45（5）：481⁃489.
YANG S Y，CHEN X Y，HUI W K，et al.Progress in responses of antioxidant enzyme systems in plant to environmental stresses［J］.Journal of Fujian Agriculture Forestry University（Natural Science Edition），2016，45（5）：481⁃489.
［22］王新磊，吕新芳.氮代谢参与植物逆境抵抗的作用机理研究进展［J］.广西植物，2020，40（4）：583⁃591.
WANG X L，LÜ X F.Research progress on mechanism of nitrogen metabolism involved in plant stress resistance［J］.Guihaia，2020，40（4）：583⁃591.
［23］李裕红，林顺德，应朝阳.Pb2 +对桐花树幼苗氮代谢关键酶活性及膜脂过氧化的影响［J］.福建农业学报，2007，22（3）：298⁃301.
LI Y H，LIN S D，YING C Y.Effects of Pb2＋stress on nitrogen metabolism and membrane lipid peroxidation in Aegiceras conrniculatum seedlings［J］.Fujian Journal of Agricultural Sciencess，2007，22（3）：298⁃301.
［24］张艳英，周楠，刘鹏，等.铜胁迫对烟草幼苗氮代谢的影响［J］.生态学报，2009，29（12）：6779⁃6784.
ZHANG Y Y，ZHOU N，LIU P，et al.Effect of Cu stress on nitrogen metabolism of Nicotiana labacum L.seedling［J］. Acta Ecologica Sinica，2009，29（12）：6779⁃6784.
［25］李春明，裴新涌，张海洋，等.不同供氮水平对夏芝麻氮代谢、产量及品质的影响［J］.河南农业科学，2021，50（9）：63⁃70.
LI C M，PEI Y Y，ZHANG H Y，et al.Effects of different nitrogen levels on nitrogen metabolism，yield and quality of summer sesame［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2021，50（9）：63⁃70.
［26］肖小君，黄作喜，陈文年，等.外源NO对铅胁迫下水果黄瓜种子萌发和幼苗生理特性的影响［J］.华北农学报，2015，30（3）：123⁃128.
XIAO X J，HUAN Z X，CHEN W N，et al.Influences of exogenous nitric oxide on seed germination and seedling physiological characteristics of fruit cucumber under Pb2+stress［J］.Acta Agriculturae Boreali⁃Sinica，2015，30（3）：123⁃128.
［27］沈晗，江佳楠，汤朝起，等.烟叶主要含氮化合物含量与感官质量的关系［J］.云南农业大学学报（自然科学），2017，32（3）：558⁃563.
SHEN H，JIANG J N，TANG C Q，et al.Study on Relationship between the main nitrogen compounds and sensory quality in flue⁃cured tobacco leaves［J］.Journal of Yunnan Agricultural University（Natural Science），2017，32（3）：558⁃563.
［28］王学锋，师东阳，刘淑萍，等.烟草对土壤中环境激素铅的吸收及其相互影响的研究［J］.农业环境科学学报，2006，25（4）：890⁃893.
WANG X F，SHI D Y，LIU S P，et al.Absorption of tobacco to environmental hormone Pb in soil and the commutative influences［J］.Journal of Agro⁃Environment Science，2006，25（4）：890⁃893.

[1]	李晶晶, 荣仕宾, 秦艳青, 周骏, 曾代龙, 钟秋, 赵园园, 刘德水, 张瑞娜, 史宏志. 雪茄茄芯和茄衣烟叶不同区段化学成分和品质差异性分析[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 62-69.
[2]	信龙飞, 娄闯, 冀保毅, 刘红云, 张艳玲. 干旱胁迫对桔梗光合作用和生理特性的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 69-77.
[3]	王敬赫, 胡庆丰, 刘婕, 程耀波, 严雪溶, 王健, 惠爱玲, 张文成. 银杏叶渣中多糖和黄酮的综合提取及其抗氧化活性研究[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 171-180.
[4]	冯康, 杨园园, 刘琼, 程岚, 郝浩浩, 王平平, 金维环, 郭红祥. 烟草NtCCX2基因的克隆与表达分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(5): 52-60.
[5]	韩文龙, 郑聪, 曹可心, 张路阳, 徐晓雯, 谢可, 祖琼瑶, 徐世晓. NtCPS2基因对烟草腺毛发育及其分泌物合成的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(3): 48-55.
[6]	刘晶晶, 崔光周, 段旺军, 王卫民, 张力, 贾玮, 许自成, 许嘉阳. 生态因素影响烟草香味特征的研究进展[J]. 河南农业科学, 2023, 52(2): 1-11.
[7]	张晶云, 荣仕宾, 秦艳青, 吴疆, 王俊, 李晶晶, 冯雨晴, 赵园园, 钟秋, 史宏志. 采收方式对调制后烟叶叶片和主脉TSNAs 及前体物含量的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(2): 57-65.
[8]	王佩, 王涛, 宋江雨, 丁应福, 王廷贤, 杨占伟, 宋朝鹏, 李静超. 不同烘烤工艺对烟草CB-1 上部叶抗性淀粉含量的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(2): 162-170.
[9]	韩雅婷, 郭天骄, 贾国涛, 赵红朝, 黄五星. 保水剂和抗蒸腾剂配施对土壤水分和云烟87 化学成分、碳氮代谢的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(11): 57-65.
[10]	张艺, 汪汉成, 张兴红, 张林, 郭沫言, 向立刚, 蔡刘体, 王丰. 苯醚甲环唑对烟草赤星病菌的抑菌活性及烟叶叶际微生物的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(11): 94-103.
[11]	张卫正, 陈赛越扬, 王艳玲, 帖金鑫, 丁佳, 李萌, 李灿林, 苏晓珂, 甘勇. 基于YOLOv3 改进算法的烟叶原料烟草甲识别方法研究[J]. 河南农业科学, 2023, 52(11): 157-166.
[12]	李倩, 贾晓果, 李亮, 张翔, 程玉渊, 李鹏. 豫西南丘陵区植烟土壤养分时空变异特征及肥力评价[J]. 河南农业科学, 2023, 52(1): 73-85.
[13]	于敏敏, 樊文华, 刘奋武, 田露丹, 王改玲, 孟庆慧. 硅和硒对镉胁迫下黄瓜幼苗光合作用和抗氧化酶系统的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(1): 116-124.
[14]	殷全玉, 匡志豪, 王景, 任天宝, 张松涛, 姬小明, 刘国顺, 穆耀辉. 黑胫病不同抗性烤烟品种对哈茨木霉的生理响应[J]. 河南农业科学, 2022, 51(9): 88-98.
[15]	梁栋, 刘光亮, 石屹, 王树声, 王程栋, 王晓琳. 油菜素内酯对烟草幼苗根系构型的影响及调控机制[J]. 河南农业科学, 2022, 51(8): 37-44.