鉛脅迫對酸模種子萌發(fā)及體內鉛積累的影響

侯金萍

（新鄉(xiāng)市鐵西公園,河南新鄉(xiāng)453000）

鉛脅迫對酸模種子萌發(fā)及體內鉛積累的影響

侯金萍

（新鄉(xiāng)市鐵西公園,河南新鄉(xiāng)453000）

以成熟的酸模種子為試驗材料,研究不同質量濃度（0、200、400、600、800、1 000、1 200 mg/L）的醋酸鉛脅迫對酸模種子萌發(fā)及體內Pb積累的影響.結果表明：隨著質量濃度的增加,酸模種子的萌發(fā)呈下降趨勢,對酸模種子的毒害作用加強；Pb脅迫與酸模種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)呈負相關,與發(fā)芽率呈正相關,但相關性均不顯著；幼芽的干質量隨Pb質量濃度的升高而逐漸下降,Pb脅迫與干質量呈顯著性正相關；酸模體內Pb積累量隨著質量濃度的增加呈上升趨勢,Pb脅迫與酸模體內Pb積累量呈極顯著正相關.

酸模；Pb脅迫；種子萌發(fā)；Pb積累

隨著我國經濟的發(fā)展以及工業(yè)化水平的提高,各種來源的重金屬逐漸造成環(huán)境污染.重金屬污染是一個不可逆的過程,還會給人類健康帶來嚴重危害[1].植物修復是近年來在國際上興起的一種有潛力、低成本的以太陽能為能源的綠色修復技術.其基本思路是將野生的或經改造的重金屬超富集植物種植于污染土壤上,通過物理、化學或者生物的過程來消除、減少、隔離或者固化重金屬污染物,從而降低土壤中重金屬含量,達到治理的目的[2].

酸模（Rumex acetosalinn）為蓼科酸模屬多年生草本植物,在園林上常作為地被植物或公路斜坡護坡植被.酸模對某些重金屬有超富集能力,將它種植在重金屬污染的土壤上,待植物吸收了土壤中的重金屬之后,再將植物收獲并進行妥善處理,能達到治理污染與恢復生態(tài)的目的[3-6].本試驗研究Pb對酸模種子萌發(fā)和體內Pb積累的影響及其毒害機理,以期為Pb污染的環(huán)境監(jiān)測、污染治理等提供一定的理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以在輝縣河溝兩邊采集的酸模種子為試驗材料.

1.2 試驗方法

1.2.1 種子萌發(fā)試驗選取大小均勻、健康飽滿的酸模種子,用55℃溫湯浸種30 min,然后用清水沖洗2次,除去水面漂浮的秕籽及雜物,再用蒸餾水沖洗2次,用濾紙將多余水分吸干備用.將質量濃度分別為200、400、600、800、1 000、1 200 mg/L的[Pb（CH3COO）2·3H2O]溶液5 mL注入鋪好濾紙的培養(yǎng)皿中,另取一組用清水作為對照,每個處理3次重復,每個重復30粒種子.酸模種子均勻播于鋪有單層濾紙的培養(yǎng)皿中,種子上部再鋪一層濾紙.將所有處理置于智能光照培養(yǎng)箱（GHP-300型）中培養(yǎng),培養(yǎng)溫度為25℃.播種后次日開始觀察出芽情況,每日根據(jù)具體情況,補加2 mL相應質量濃度的Pb溶液（每皿等量）,以保持種子濕潤狀態(tài).以胚根突破種皮1 mm為發(fā)芽標準,逐日記錄發(fā)芽粒數(shù),第5天計算發(fā)芽勢,第7天計算發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù).測量各溶液處理的幼芽干質量.

1.2.2 重金屬鉛離子的分析用Optima 2100 DV電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國PerkinElmer公司）進行鉛離子的全量分析.

1.2.3 富集系數(shù)的測定富集系數(shù)的計算公式為：富集系數(shù)=C植物/C培養(yǎng)基,C植物和C培養(yǎng)基分別為植物和培養(yǎng)基中Pb的量/（mg/kg）.

2 結果與分析

2.1 Pb脅迫對酸模種子萌發(fā)的影響

2.1.1 Pb脅迫對酸模種子發(fā)芽勢的影響Pb脅迫對酸模種子發(fā)芽勢的影響見圖1.

圖1 Pb脅迫對酸模種子發(fā)芽勢的影響Fig.1 The effect of lead stress on seed germination potential of Rumex acetosalinn

由圖1可知,在200 mg/L質量濃度下發(fā)芽勢為66.6%,高于對照處理,其余處理的發(fā)芽勢均低于對照,且隨著處理質量濃度的上升,發(fā)芽勢呈逐漸降低趨勢.在高質量濃度1 200 mg/L的醋酸鉛溶液下發(fā)芽勢為20%,與對照比明顯降低.

2.1.2 Pb脅迫對酸模種子發(fā)芽率的影響Pb脅迫對酸模種子發(fā)芽率的影響見圖2.

圖2 Pb脅迫對酸模種子發(fā)芽率的影響Fig.2 The effect of lead stress on seed germination rate of Rumex acetosalinn

由圖2可知,不同質量濃度的Pb對酸模種子發(fā)芽率的影響不同,在400 mg/L質量濃度處理下酸模種子的發(fā)芽率最高.但總體而言,在試驗設置的質量濃度范圍內,Pb質量濃度對酸模種子發(fā)芽率的影響不明顯.

2.1.3 Pb脅迫對酸模種子發(fā)芽指數(shù)的影響Pb脅迫對酸模種子發(fā)芽指數(shù)的影響見圖3.

圖3 Pb脅迫對酸模種子發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.3 The effect of lead stress on seed germination index of Rumex acetosalinn

由圖3可知,隨著Pb質量濃度的升高,發(fā)芽指數(shù)逐漸降低.在200 mg/L的時候發(fā)芽指數(shù)高于對照. 2.1.4 Pb脅迫與酸模種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的相關性分析Pb脅迫與酸模種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的相關性分析見表1.

表1 Pb脅迫與酸模種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的相關性分析Tab.1 The correlation analysis of lead stress and seed germination rate,seed germination potential and seed germination index of Rumex acetosalinn

回歸分析結果顯示：Pb脅迫與酸模種子的發(fā)芽率呈線性正相關,與酸模種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)呈線性負相關.對相關系數(shù)進行顯著性測定,Pb脅迫與酸模種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)的相關性均不顯著.

2.2 Pb脅迫對酸模幼芽干質量的影響

Pb脅迫對酸模幼芽干質量的影響見圖4.

圖4 Pb脅迫對酸模幼芽干質量的影響Fig.4 The effect of lead stress on the dry weight of Rumex acetosalinn bud

通過對記錄的試驗數(shù)據(jù)的整理做出圖4.經相關回歸計算分析,得到Pb脅迫質量濃度x與酸模幼芽干質量y之間的回歸方程如下：

Pb脅迫與酸模幼芽干質量呈線性負相關,干質量的相關系數(shù)為0.882,0.01

2.3 Pb脅迫對酸模種子體內Pb積累的影響

根據(jù)Pb脅迫對酸模種子體內Pb積累的影響做出圖5.

圖5 Pb脅迫對酸模體內Pb積累的影響Fig.5 The effect of lead stress on the lead accumulation in Rumex acetosalinn

由圖5可知,隨著質量濃度的增加,酸模種子體內的含Pb量呈逐漸上升趨勢.以體內Pb積累量為目標函數(shù),以Pb脅迫質量濃度為控制變量,經相關回歸計算分析,得到Pb脅迫質量濃度x與Pb積累量y之間的回歸方程如下：

Pb脅迫質量濃度與酸模體內Pb積累量的回歸方程呈現(xiàn)正相關,與回歸方程的擬合度較好.對相關系數(shù)進行顯著性測定：n-2=5,琢=0.01時的r值為0.875,琢=0.05時的r值為0.754.Pb脅迫對酸模體內Pb積累量的相關系數(shù)為0.977,其P<0.01,相關性達到極顯著.

表2 酸模種子對不同質量濃度Pb脅迫的富集系數(shù)Tab.2 The enrichment factor of Rumex acetosalinn seeds on different concentrations of lead stress

由表2可知：隨著Pb脅迫質量濃度的增加,酸模種子體內Pb積累量呈上升趨勢,說明酸模對重金屬Pb有一定的富集能力.

3 小結與討論

一般認為,重金屬對植物種子萌發(fā)存在低濃度促進、高濃度抑制效應[7-9].本研究表明,醋酸鉛溶液對酸模種子的萌發(fā)也存在著類似的規(guī)律,雖然在發(fā)芽率上未得到體現(xiàn),但在種子發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)上,當質量濃度在0~200 mg/L范圍內時Pb對酸模種子的萌發(fā)有促進作用,隨著Pb質量濃度的增加,均表現(xiàn)出不同程度的抑制作用.質量濃度越大,作用時間越長,抑制效應越強.

在Pb脅迫下,酸模幼芽干質量呈降低趨勢.Pb質量濃度增高,干質量下降率增大.單株干質量下降少的酸模種子的耐Pb能力相對較高.

富集系數(shù)可以作為評價植物對重金屬吸收能力的一個指標[10].本試驗中,隨著處理酸模種子的Pb質量濃度的增加,酸模體內Pb積累量明顯上升,可以考慮將酸模作為修復鉛污染生長的富集植物.

從各不同指標受Pb脅迫抑制的程度看,依次為：體內Pb積累量>干質量>發(fā)芽勢>發(fā)芽指數(shù)>發(fā)芽率.這是因為種子吸脹萌動時,胚根快速吸水伸長并最先突破種皮,使根在Pb積累量、受Pb脅迫的時間進程上大于胚芽,根能將重金屬離子固定在吸附位點上,所以醋酸鉛質量濃度越高,酸模體內含Pb量就越高.有關重金屬對酸模種子毒性的機理研究還有待后續(xù)工作的繼續(xù)進行.

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（責任編輯：鄧天福）

Effect of lead stress on seed germination and lead accumulation of Rumex acetosalinn

Hou Jinping
（Tiexi Park of Xinxiang,Xinxiang 453000,China）

The effect of lead acetate stress at different concentrations（0,200,400,600,800,1 000,1 200 mg/L）on seed germination and lead accumulation of Rumex acetosalinn was studied in this paper.The results showed that：with the increasing concentration of Pb2+,the seed germination of R.acetosalinn was decreased,the toxic effects on seeds of R.acetosalinn was strengthened.Lead stress and sorrel seed germination energy and germination index was negatively correlated and the correlation was not significant,positive correlation but not significantly correlated with the germination rate；while the dry weight of shoots with Pb stress concentration increased and decreased,lead stress and dry weight was significantly positively correlated；lead accumulation of R.acetosalinn was increased as the concentration of Pb on the rise,lead stress and lead accumulation was significantly positively correlated.

Rumex acetosalinn；lead stress；seed germination；lead accumulation

Q945.78

A

1008-7516（2015）03-0026-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2015.03.006

2015-03-09

侯金萍（1965要）,女,江蘇豐縣人,工程師.主要從事園林管理與土壤改良研究.