鉛、鉻單一和復(fù)合脅迫對(duì)花生種子萌發(fā)的影響

徐芬芬，趙 靜，朱奇志，朱艷嬌

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

鉛、鉻單一和復(fù)合脅迫對(duì)花生種子萌發(fā)的影響

徐芬芬，趙 靜，朱奇志，朱艷嬌

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

采用水培的方法，研究比較了Pb2+、Cr6+單一和復(fù)合脅迫對(duì)花生(ArachishypogaeaL.)種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明，低濃度的Pb2+、Cr6+單一處理均可促進(jìn)種子萌發(fā)，高濃度則抑制種子萌發(fā)，復(fù)合脅迫對(duì)花生種子萌發(fā)的影響大于單一脅迫。從各萌發(fā)指標(biāo)受影響的程度來看，胚根長(zhǎng)受Pb2+、Cr6+單一和復(fù)合脅迫的影響均大于胚芽長(zhǎng)和胚鮮重。

花生；Pb2+；Cr6+；復(fù)合脅迫；種子萌發(fā)

重金屬離子在酸性土壤中的溶解性大大增加，Cr、Pb是目前存在于酸性土壤中污染比較嚴(yán)重的兩種重金屬元素[1]。過去的研究大多集中于單一脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)的影響[2-3]，而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中多種重金屬的復(fù)合污染更為常見[4]。因而研究重金屬?gòu)?fù)合污染對(duì)作物生長(zhǎng)的影響更有實(shí)際意義。目前關(guān)于重金屬?gòu)?fù)合脅迫對(duì)作物的影響主要集中在辣椒[5]、玉米[6]和小麥[7]等，而未見在花生上的研究。研究表明，花生對(duì)重金屬有一定的耐性和積累能力，且重金屬主要積蓄于粕餅中，進(jìn)而可造成花生油中重金屬含量超標(biāo)，對(duì)花生油的食用安全性造成一定的威脅[8]。因此，本論文研究了Cr、Pb單一和復(fù)合脅迫對(duì)花生種子萌發(fā)的影響，以期為花生重金屬污染的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、生產(chǎn)無公害花生提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試花生品種

“中花4號(hào)”，種子購(gòu)于市場(chǎng)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理

用70%酒精進(jìn)行種子表面消毒5 min，沖洗干凈，并用蒸餾水沖洗3遍以上，最后用濾紙吸干水分，挑選基本均勻一致的飽滿種子50粒播種于直徑9 cm的培養(yǎng)皿(內(nèi)鋪2層濾紙)中，試驗(yàn)分三組：第一組為單一鉛處理，鉛以Pb(Ac)2的形式提供，濃度梯度設(shè)置為：0(CK)、0.3、0.5、1.0、2.0 mmol·L-1；第二組為單一鉻處理，鉻以重鉻酸鉀的形式提供，濃度設(shè)置依次為：0(CK)、50、100、150、200 mg·L-1；第三組為鉛鉻復(fù)合處理，0.3+50、0.5+100、1.0+150、2.0+200，對(duì)照(CK)為去離子水培養(yǎng)。每個(gè)培養(yǎng)皿加處理液10 mL，第三組兩種溶液各加5 mL，均以濾紙飽和為基準(zhǔn)，每12 h用稱重法加水一次。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)和方法

1.3.1 發(fā)芽率 培養(yǎng)第2天，開始觀察出芽情況，以后每隔1 d觀察一次發(fā)芽率，6 d后計(jì)算發(fā)芽率，計(jì)算發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)。

發(fā)芽率=已發(fā)芽的種子數(shù)/種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽勢(shì)=發(fā)芽初期已發(fā)芽的種子數(shù)和/種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI) =∑Gt/Dt， 其中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)(GI)×胚鮮重(g)。

1.3.2 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)出胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)和胚鮮重

發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，在每個(gè)培養(yǎng)皿中隨機(jī)選取6株幼苗，測(cè)定胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)和胚鮮重。

2 結(jié)果與分析

2.1 Pb2+、Cr6+單一和復(fù)合脅迫對(duì)花生種子萌發(fā)的影響

由表1可知，至發(fā)芽第6 d，單一Pb2+脅迫處理發(fā)芽率隨處理濃度的增加表現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，0.3、0.5 mmol·L-1Pb2+處理發(fā)芽率較CK提高(分別提高21.7%和5.6%)，其他濃度處理發(fā)芽率均較CK降低。單一Cr6+脅迫處理發(fā)芽率變化趨勢(shì)與Pb2+處理一致，在低濃度(50 mg·L-1)時(shí)發(fā)芽率最高(較CK提高11.6%)。各濃度Pb2+、Cr6+復(fù)合脅迫處理發(fā)芽率均表現(xiàn)為抑制作用，且隨處理濃度的增加而降低。發(fā)芽指數(shù)在各處理間的變化與發(fā)芽率一致。

上述分析結(jié)果說明，低濃度的Pb2+、Cr6+處理對(duì)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，但Pb2+對(duì)發(fā)芽率的抑制作用較Cr6+脅迫輕，說明花生種子萌發(fā)受Cr6+脅迫的影響強(qiáng)于Pb2+脅迫，Pb2+、Cr6+復(fù)合脅迫的影響大于單一脅迫。

表1 Pb2+、Cr6+單一和復(fù)合脅迫下花生種子的萌發(fā)率(%)和發(fā)芽指數(shù)

注：同列不同大、小寫字母分別表示差異極顯著(P< 0.01)、顯著(P< 0.05)水平，下表同。

2.2 Pb2+、Cr6+單一和復(fù)合脅迫對(duì)花生種子胚生長(zhǎng)的影響

由表2可知，單一Pb2+脅迫處理花生種子的胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)和胚鮮重均隨處理濃度的增大，表現(xiàn)出先增后降的趨勢(shì)，在低濃度(0.3 mmol·L-1)時(shí)超過CK，表現(xiàn)為促進(jìn)作用，高濃度(≥0.5 mmol·L-1)時(shí)為抑制作用。0.5 mmol·L-1Pb2+脅迫顯著(P<0.05)抑制了花生種子的胚根長(zhǎng)和胚鮮重，2.0 mmol·L1Pb2+脅迫顯著(P<0.05)抑制了胚芽長(zhǎng)。可見，胚根對(duì)Pb2+脅迫較胚芽更敏感。

Cr6+脅迫處理對(duì)胚芽長(zhǎng)和胚鮮重的變化趨勢(shì)與Pb2+脅迫一致，50 mg·L-1時(shí)胚芽長(zhǎng)和胚鮮重均高于CK，為促進(jìn)作用，高于此濃度處理為抑制作用；Cr6+脅迫顯著(P<0.05)抑制胚芽長(zhǎng)和胚鮮重的濃度均為150 mmol·L-1。但Cr6+脅迫各濃度處理對(duì)胚根長(zhǎng)均表現(xiàn)出抑制作用，50 mg·L-1低濃度處理即顯著抑制胚根生長(zhǎng)。

Pb2+、Cr6+復(fù)合脅迫各濃度組合胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)和胚鮮重均較CK降低。胚根長(zhǎng)在輕度復(fù)合脅迫(0.3+50)時(shí)即受到顯著(P<0.05)抑制，在復(fù)合處理濃度組合為0.5+100時(shí)，胚鮮重受到顯著抑制，而胚芽長(zhǎng)受到顯著抑制的復(fù)合處理濃度組合為1.0+150。

表2 Pb2+、Cr6+單一和復(fù)合脅迫下花生種子胚生長(zhǎng)情況

3 小結(jié)與討論

種子萌發(fā)期是作物對(duì)重金屬脅迫較為敏感的時(shí)期，目前評(píng)價(jià)農(nóng)作物重金屬脅迫大多采用發(fā)芽試驗(yàn)方法[9]。目前，關(guān)于鉛脅迫對(duì)花生生長(zhǎng)影響的研究主要集中于苗期和結(jié)莢期，而種子萌發(fā)期的研究少見報(bào)道。翟征秋等[10]研究了重金屬鉻對(duì)花生種子萌發(fā)的影響，發(fā)現(xiàn)低濃度鉻對(duì)花生種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，高濃度鉻抑制花生種子萌發(fā)。本試驗(yàn)在其研究的基礎(chǔ)上增加了鉛脅迫以及復(fù)合脅迫的情況，更符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，比較了鉛鉻單一和復(fù)合脅迫對(duì)花生種子萌發(fā)的影響，研究結(jié)果與其相似，低濃度的Pb2+、Cr6+脅迫均可促進(jìn)花生種子萌發(fā)，高濃度則抑制種子萌發(fā)，復(fù)合脅迫處理對(duì)種子萌發(fā)的影響大于單一處理。低濃度 Cr6+脅迫下花生種子萌發(fā)受到促進(jìn)，可能與微量Cr6+能有助于增強(qiáng)其體內(nèi)一水解酶活性有關(guān)；高濃度 Pb2+、Cr6+對(duì)種子萌發(fā)有抑制作用，原因可能是高濃度重金屬脅迫下花生種子中水解酶被鈍化，從而使種子萌發(fā)過程中物質(zhì)和能量供應(yīng)不足[11-13]。Pb2+、Cr6+復(fù)合脅迫無論是高濃度還是低濃度對(duì)種子萌發(fā)均為抑制作用。

從重金屬脅迫的種類來看，花生種子萌發(fā)率、胚根長(zhǎng)、胚芽長(zhǎng)和胚鮮重大小均表現(xiàn)為：(Pb2++Cr6+)> Cr6+>Pb2+。說明，花生種子萌發(fā)受Cr6+脅迫的影響強(qiáng)于Pb2+脅迫，而Pb2+、Cr6+復(fù)合脅迫的影響又大于單一脅迫。從各萌發(fā)指標(biāo)受影響的程度來看，Pb2+、Cr6+單一和復(fù)合脅迫顯著抑制胚根長(zhǎng)的濃度均低于胚芽長(zhǎng)和胚鮮重。說明，胚根對(duì)Pb2+、Cr6+脅迫較胚芽敏感?？赡芘c胚根直接接觸重金屬，脅迫的濃度和時(shí)間均較地上部分大有關(guān)。

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Effects of Pb2+, Cr6+Single and Combined Stress on Seed Germination in Peanut

XU Fen-fen,ZHAO Jing,ZHU Qi-zhi, ZHU Yan-jiao

(School of Life Sciences, Shangrao Normal University, Shangrao Jiangxi 334001，China)

Effects of Pb2+, Cr6 +single and combined stress on seed germination of peanut (ArachishypogaeaL.) was studied in this paper by the hydroponic method. The results showed that seed germination of peanut was promoted under the low concentration of Pb2+, Cr6+single treatment , the seed germination was inhibited in high concentration of Pb2+, Cr6+single treatment. The seed germination in the combined treatment was inhibited more than in single stress treatment.The radicle length was effected more than germ length and embryo fresh weight in single and combined stress treatment.

peanut(ArachishypogaeaL.); Pb2+; Cr6+; combined stress; seed germination

2016-09-07

2014年江西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目(201410416029)

徐芬芬(1978-)，女，江西奉新人，副教授，碩士，主要從事作物逆境生理研究。E-mail:xffylm7875@163.com

Q945.78

A

1004-2237(2016)06-0083-04

10.3969/j.issn.1004-2237.2016.06.018