重金屬鉛脅迫對(duì)小白菜種子萌發(fā)的影響

徐芬芬，袁 盼，鄒阿鳳

（上饒師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，江西 上饒 334001）

受自然因素和人類活動(dòng)的影響，如工業(yè)“三廢”、農(nóng)業(yè)污水灌溉、農(nóng)藥化肥的使用、含鉛防爆汽油的開(kāi)發(fā)使用等，我國(guó)的農(nóng)田土壤環(huán)境重金屬污染情況日益惡化，環(huán)境中Pb含量急劇增加。鉛被植物吸收并積累到一定程度就會(huì)影響種子的萌發(fā)，使根系喪失正常功能，妨礙其對(duì)養(yǎng)料的吸收，阻滯農(nóng)作物正常生長(zhǎng)發(fā)育，降低產(chǎn)量和品質(zhì)，還會(huì)通過(guò)食物鏈的富集嚴(yán)重?fù)p害人的神經(jīng)、消化、免疫和生殖系統(tǒng)[1-2]。

近年來(lái)，有關(guān)鉛對(duì)植物的毒性效應(yīng)，國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行了大量研究[3-10]，但關(guān)于鉛對(duì)小白菜生理特性影響的研究[11]報(bào)道較少，特別是鉛對(duì)小白菜種子萌發(fā)的影響尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)研究了鉛對(duì)小白菜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響及其毒害機(jī)理，可為蔬菜鉛污染的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、生產(chǎn)無(wú)公害蔬菜等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試小白菜品種為：“抗熱中箕605”。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理

將種子用70%酒精消毒5min，自來(lái)水沖洗干凈，并用蒸餾水沖洗3次以上，最后用濾紙吸干水分備用。選取直徑9 cm的培養(yǎng)皿，內(nèi)鋪2層濾紙，挑選基本均勻一致、色澤紫紅的飽滿種子100粒播種于濾紙之上。每個(gè)培養(yǎng)皿加處理液5mL左右，以濾紙飽和為基準(zhǔn)。Pb以Pb（AC）2的形式提供，濃度梯度設(shè)置為：0、0.1、0.3、0.5、0.8、1.0、1.5、2.0 mmol/L，每12 h用稱重法加水一次。每個(gè)處理3次重復(fù)。萌發(fā)試驗(yàn)在培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行，將萌發(fā)后的種子幼苗培養(yǎng)10 d，之后測(cè)定幼苗的各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)和方法

1.3.1 發(fā)芽率 12 h后，開(kāi)始觀察出芽情況，以后每隔12 h觀察一次發(fā)芽率，36 h后計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)，見(jiàn)式（1）～式（4）。

式中，Dt為發(fā)芽時(shí)間d，Gt為與Dt相對(duì)應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)。

活力指數(shù)（VI）=發(fā)芽指數(shù)（Gt）×胚鮮重（g）（4）

1.3.2 根、芽長(zhǎng)和胚芽重的測(cè)量 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)出種子萌發(fā)的根、芽長(zhǎng)和胚芽重。發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，在每個(gè)培養(yǎng)皿中取6株幼苗，測(cè)量根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)和胚芽重。

1.3.3 抑制指數(shù) 抑制指數(shù)的計(jì)算見(jiàn)式（5）。

抑制指數(shù)（RI）=（對(duì)照指標(biāo)值-處理指標(biāo)值）/對(duì)照指標(biāo)值 （5）

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛脅迫對(duì)小白菜種子發(fā)芽的影響

由表1可知，隨鉛脅迫濃度的增加，小白菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等均呈先升高后下降的趨勢(shì)。各發(fā)芽指標(biāo)峰值均發(fā)生在0.1mmol/L的處理上，該處理的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均較CK稍有提高。此后，隨著鉛脅迫濃度的增加，各發(fā)芽指標(biāo)均有所降低。其中，1.5 mmol/L和2.0 mmol/L鉛處理各指標(biāo)均顯著或極顯著低于CK。這說(shuō)明，低濃度（0.1 mmol/L）鉛脅迫處理對(duì)小白菜種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用，而高濃度（1.5 mmol/L）鉛脅迫則顯著抑制種子萌發(fā)。

表1 鉛脅迫對(duì)小白菜種子發(fā)芽的影響

2.2 鉛脅迫對(duì)小白菜胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)及胚鮮重的影響

由表2可知，0.1mmol/L鉛處理胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)均較對(duì)照有所提高。此后，胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)均隨鉛脅迫濃度的增加而降低。隨鉛處理濃度的增加，胚

表2 鉛脅迫對(duì)小白菜胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)及胚鮮重的影響

鮮重一直下降。這說(shuō)明，胚鮮重對(duì)鉛脅迫更敏感。

2.3 鉛脅迫對(duì)各指標(biāo)抑制指數(shù)的影響

由表3可知，0.1 mmol/L處理對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)均有促進(jìn)作用，當(dāng)濃度大于0.3 mmol/L時(shí)，促進(jìn)作用消失，抑制作用逐漸增大，且隨著濃度增加，RI持續(xù)增長(zhǎng)。抑制指數(shù)之和（∑（RI））表示各指標(biāo)受抑制的程度，依次為：胚根長(zhǎng)>活力指數(shù)>發(fā)芽指數(shù)>胚鮮重>發(fā)芽勢(shì)>胚芽長(zhǎng)>發(fā)芽率。這表明，鉛脅迫對(duì)胚根長(zhǎng)的影響最大，對(duì)發(fā)芽率的影響最小。

表3 鉛脅迫下小白菜種子萌發(fā)的抑制指數(shù)

3 小結(jié)與討論

重金屬污染已成為環(huán)境生物學(xué)關(guān)注的焦點(diǎn)。從植物生理角度來(lái)看，種子萌發(fā)即是植物生命進(jìn)程的起點(diǎn)，也是植物最早接受重金屬脅迫的階段。因此，了解種子萌發(fā)對(duì)鉛的脅迫反應(yīng)，是系統(tǒng)認(rèn)識(shí)重金屬傷害機(jī)理的較好途徑。本研究結(jié)果表明，低濃度（0.1mmol/L）鉛脅迫對(duì)小白菜種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用，高濃度（1.5 mmol/L）鉛脅迫則顯著抑制小白菜種子的萌發(fā)。這種重金屬對(duì)植物種子萌發(fā)的影響存在較低濃度下刺激和高濃度下抑制的效應(yīng)，與張春榮[12]和孫涌棟[13]等的研究結(jié)果一致。

另外，從各指標(biāo)受鉛脅迫抑制的程度來(lái)看，依次為：胚根長(zhǎng)>活力指數(shù)>發(fā)芽指數(shù)>胚鮮重>發(fā)芽勢(shì)>胚芽長(zhǎng)>發(fā)芽率。這表明，鉛脅迫對(duì)胚根長(zhǎng)的影響最大，對(duì)發(fā)芽率的影響最小。這是因?yàn)榉N子吸脹萌動(dòng)時(shí)，胚根快速吸水伸長(zhǎng)并最先突破種皮，使根在鉛積累量、受鉛脅迫的時(shí)間進(jìn)程上大于胚芽，根能將重金屬離子固定在根部的吸附位點(diǎn)上，從而阻止重金屬離子進(jìn)一步向地上部分轉(zhuǎn)移。因此，根是植物體中最重要的絡(luò)合重金屬的部位，也是最易受重金屬毒性影響的部位[14]，從而受害表現(xiàn)也更深。

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