Cu2+、Zn2+對(duì)西藏不同區(qū)域野生賴草萌發(fā)特性和生理效應(yīng)的影響

徐雅梅， 張衛(wèi)紅， 藺永和， 劉大林， 苗彥軍*

(1. 西藏農(nóng)牧學(xué)院， 西藏 林芝 86000； 2. 揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 江蘇 揚(yáng)州225009; 3. 蘭州大學(xué)， 甘肅 蘭州 730000)

西藏位于我國西南邊陲，作為青藏高原的主體，具有“世界第三極”之稱。該區(qū)域具有豐富的礦產(chǎn)資源，然而礦產(chǎn)開采過程中，礦區(qū)及周邊土壤往往會(huì)受到Cu、Zn、Pb、Cd等重金屬不同程度的污染[1-3]，加之設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中化肥、農(nóng)藥的大量施用[4]及交通排放[5-6]等因素致使土壤遭到Cu、Zn等重金屬的污染[7]。土壤系統(tǒng)中的重金屬污染和防治一直是國際上研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)[8]，尤其是受青藏高原獨(dú)特環(huán)境的影響，生態(tài)系統(tǒng)十分脆弱，一經(jīng)破壞，不易恢復(fù)[9]。因此，對(duì)礦跡地和重金屬污染區(qū)進(jìn)行恢復(fù)治理刻不容緩，而進(jìn)行重金屬污染土壤恢復(fù)治理的一個(gè)重要途徑是選育具有優(yōu)良抗性的植物[10]。

賴草(Leymussecalinus)屬于禾本科多年生草本植物，主要分布于我國華北、東北、西北和西南地區(qū)[11]；具有廣泛適應(yīng)性和較高的抗逆性，能夠適應(yīng)青藏高原嚴(yán)酷的生存環(huán)境，是當(dāng)?shù)氐闹匾獌?yōu)勢鄉(xiāng)土植物之一[12]。賴草具有強(qiáng)壯的根莖和迅速的分蘗繁殖能力，其在生態(tài)恢復(fù)過程中易形成單優(yōu)群落[13]；此外，賴草還具有適口性好、營養(yǎng)價(jià)值高和易被家畜所喜食等諸多優(yōu)良特性，是重要的牧草資源[14]。目前，國內(nèi)外關(guān)于賴草耐旱、耐寒及耐鹽堿等抗逆性研究方面做了大量工作[12,15-16]，但關(guān)于賴草在重金屬脅迫下的響應(yīng)研究并不多見，尤其是關(guān)于西藏不同區(qū)域野生賴草種子資源抗重金屬離子脅迫的研究還未見詳細(xì)報(bào)道。因此，本研究以采自西藏4個(gè)不同區(qū)域的賴草作為試驗(yàn)材料，通過觀測不同濃度的重金屬離子(Cu2+、Zn2+)處理下各賴草種子萌發(fā)、生長狀況及生理指標(biāo)的變化，以期為賴草在西藏重金屬污染地治理中的運(yùn)用和西藏賴草種子資源的評(píng)價(jià)與利用提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為采集于西藏4個(gè)不同區(qū)域的賴草種子，其編號(hào)和生境情況如表1所示，供試試劑為CuSO4·5H2O和ZnSO4·7H2O(分析純)。

表1 試驗(yàn)種子編號(hào)及生境Table 1 Test seed code and habitat

1.2 試驗(yàn)方法

選取籽粒均勻飽滿一致的4種賴草種子，用0.1%的高錳酸鉀溶液消毒15 min，接著用蒸餾水沖洗3次，用濾紙吸干種子表面水分，接著在蒸餾水中浸泡8 h，使種子充分吸水。然后在發(fā)芽盒中放置2層濾紙，用蒸餾水做對(duì)照，每個(gè)發(fā)芽盒中分別用膠頭滴管加Cu2+和Zn2+濃度分別為20，50，100，200，300，400，500 mg·L-1的CuSO4溶液和ZnSO4溶液至濾紙飽和(形成一層水膜)為止，然后將浸泡好的種子均勻擺置到發(fā)芽盒中，每種賴草種子100粒，每個(gè)重金屬離子濃度梯度設(shè)置5個(gè)重復(fù)。從第二天開始，每日9:30和21:30用膠頭滴管分別加對(duì)應(yīng)溶液至濾紙飽和，使重金屬離子濃度保持基本一致。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1萌發(fā)指標(biāo)的測定 從第2 d開始，每天記錄各處理下賴草種子萌發(fā)數(shù)，到第7 d時(shí)，以胚根露出種皮為萌發(fā)標(biāo)志[17]，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(Gp)。發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束時(shí)(14 d)統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率(Gr)，測定胚芽長和胚根長，每個(gè)處理測5株；并將胚根、胚芽分開，用電子天平(精確到0.0001)稱量胚根、胚芽鮮重，計(jì)算各處理下的相對(duì)發(fā)芽勢、相對(duì)發(fā)芽率、活力指數(shù)。計(jì)算公式如下[18-19]：

① 發(fā)芽勢(Gp)=前7 d累計(jì)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

發(fā)芽率(Gr)=試驗(yàn)結(jié)束累計(jì)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

② 發(fā)芽指數(shù)(GI)=處理后t日的發(fā)芽數(shù)/相應(yīng)的發(fā)芽時(shí)間。

③ 根系耐受指數(shù)=(某濃度下的胚根長/對(duì)照處理的胚根長)×100%

④ 活力指數(shù)(V)=發(fā)芽指數(shù)×生物量(生物量=胚芽鮮重+胚根鮮重)。

1.3.2生理指標(biāo)的測定 采用硫代巴比妥酸法[20]測定胚芽中丙二醛(MDA)的含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理后；再用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析，Duncan法進(jìn)行多重比較；Excel 2013作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草發(fā)芽勢的影響

由圖1可知，不同重金屬(Cu2+、Zn2+)對(duì)采自西藏4個(gè)不同地域的賴草發(fā)芽勢的影響不同，同種重金屬不同濃度對(duì)其發(fā)芽勢的影響也不相同。其中LZ 1和TJ 4的發(fā)芽勢隨著Cu2+濃度的增加而減??；而LS 2和DZ 3的發(fā)芽勢則均表現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢，兩者均在Cu2+濃度為20 mg·L-1時(shí)達(dá)到試驗(yàn)組最大值，依次為75.5%和44.71%，當(dāng)Cu2+濃度超過20 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽勢隨著Cu2+濃度的增大而顯著減小(P< 0.05)。當(dāng)Cu2+濃度為100 mg·L-1時(shí)，TJ 4的發(fā)芽勢為0，Cu2+濃度為200 mg·L-1時(shí)，4個(gè)賴草的發(fā)芽勢均為0。

Zn2+處理下，各賴草的發(fā)芽勢均表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)，高濃度抑制的變化規(guī)律(圖1)。LZ 1和LS 2在Zn2+濃度20 mg·L-1時(shí)發(fā)芽勢均最高，依次為25.24%和72.67%；當(dāng)Zn2+濃度超過20 mg·L-1之后，其發(fā)芽勢隨著Zn2+濃度的增大而減小。DZ 3和TJ 4在Zn2+濃度為100 mg·L-1時(shí)發(fā)芽勢均達(dá)最高值，依次為43.28%和13.89%，當(dāng)Zn2+濃度超過100 mg·L-1之后，發(fā)芽勢隨著Zn2+濃度的增大而減小。在同一濃度重金屬離子(Cu2+、Zn2+)處理下，采自不同地方的賴草發(fā)芽勢之間也表現(xiàn)出顯著性差異(P< 0.05)。

圖1 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草發(fā)芽勢的影響Fig. 1 Effect of Cu2+ and Zn2+ on the germination potential of Leymus secalinus注：圖中不同大寫字母表示同一金屬濃度下不同來源賴草之間存在顯著性差異(P<0.05)；不同小寫字母表示同種賴草在不同金屬濃度之間存在顯著性差異(P < 0.05)，下同Note: Different capital letters indicate significant difference between the same metal concentration under different secalinus (P<0.05); different lowercase letters indicate significant differences between different metal concentrations of the same secalinus (P < 0.05); the same below

2.2 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草發(fā)芽率的影響

由圖2可知，不同濃度Cu2+處理下，LZ 1和TJ 4的發(fā)芽率隨著Cu2+濃度的增大而降低，說明試驗(yàn)濃度下Cu2+對(duì)這兩種賴草的萌發(fā)具有抑制作用；而LS 2和DZ 3的發(fā)芽率隨著Cu2+濃度的增大呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢，均在Cu2+濃度20 mg·L-1時(shí)發(fā)芽率最高，依次為86%和48.4%；Cu2+濃度超過20 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽率呈現(xiàn)下降趨勢，且低于對(duì)照組發(fā)芽率。說明20 mg·L-1Cu2+濃度對(duì)LS 2和DZ 3的萌發(fā)具有促進(jìn)作用，而Cu2+濃度超過20 mg·L-1時(shí)對(duì)這兩種賴草萌發(fā)表現(xiàn)出抑制作用。

Zn2+處理下，各賴草發(fā)芽率均隨著Zn2+濃度的增大呈先增高后降低的變化趨勢(圖2)。其中LZ 1和LS 2的發(fā)芽率均在Zn2+濃度50 mg·L-1時(shí)達(dá)到實(shí)驗(yàn)組最大值，依次為53.89%和87.42%，均高于對(duì)照組和Zn2+濃度20 mg·L-1時(shí)的發(fā)芽率；當(dāng)Zn2+濃度大于等于100 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽率迅速降低。表明Zn2+濃度低于50 mg·L-1時(shí)對(duì)發(fā)芽率具有促進(jìn)作用，而Zn2+濃度大于等于100 mg·L-1時(shí)，則對(duì)其發(fā)芽率具有抑制作用。DZ 3和TJ 4在Zn2+濃度20 mg·L-1時(shí)的發(fā)芽率最高，超過20 mg·L-1時(shí)逐漸降低。但DZ 3的發(fā)芽率在Zn2+濃度200 mg·L-1時(shí)，仍顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，Zn2+濃度達(dá)到300 mg·L-1時(shí)才低于對(duì)照。表明200 mg·L-1Zn2+濃度對(duì)賴草的發(fā)芽率具有促進(jìn)作用，Zn2+濃度≥300 mg·L-1時(shí)表現(xiàn)為抑制作用。TJ 4的發(fā)芽率直至Zn2+濃度500 mg·L-1時(shí)仍高于對(duì)照，說明Zn2+濃度在20～500 mg·L-1之間均對(duì)其發(fā)芽率具有促進(jìn)作用。

圖2 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草發(fā)芽率的影響Fig.2 Effect of Cu2+ and Zn2+ on the germination rate of Leymus secalinus

2.3 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草發(fā)芽指數(shù)的影響

不同濃度的重金屬離子(Cu2+、Zn2+)對(duì)采自西藏4個(gè)不同地域賴草的發(fā)芽指數(shù)有不同的影響，整體表現(xiàn)為低濃度提高其發(fā)芽指數(shù)，高濃度降低其發(fā)芽指數(shù)(圖3)。Cu2+處理下，LZ 1和TJ 4的發(fā)芽指數(shù)隨著Cu2+濃度的升高而降低，而LS 2和DZ 3的發(fā)芽指數(shù)隨著Cu2+濃度的升高呈先增大，在Cu2+濃度為20 mg·L-1時(shí)達(dá)到最大值，當(dāng)Cu2+濃度超過20 mg·L-1時(shí)呈現(xiàn)下降趨勢。隨Zn2+濃度增加，各賴草發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)為先增大后減小的變化趨勢，其中LZ 1和LS 2在Zn2+濃度為50 mg·L-1時(shí)發(fā)芽指數(shù)最高，DZ 3和TJ 4在Zn2+濃度為20 mg·L-1時(shí)發(fā)芽指數(shù)最高，此后發(fā)芽指數(shù)隨著Zn2+濃度增大而降低。

圖3 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.3 Effect of Cu2+ and Zn2+ on the germination index of Leymus secalinus

2.4 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草胚芽的影響

2.4.1Cu2+、Zn2+對(duì)賴草胚芽長度的影響 由圖4可知，不同濃度Cu2+處理下，LZ 1和TJ 4的胚芽長度均隨著Cu2+濃度的增大而減少；LS 2和DZ 3的胚芽長隨著Cu2+濃度的增大呈現(xiàn)先減少后增高的變化趨勢，Cu2+濃度由0 mg·L-1增加至50 mg·L-1的時(shí)，胚芽長度隨著Cu2+濃度的增大而降低，表現(xiàn)出同LZ 1和TJ 4相同的變化規(guī)律，而Cu2+濃度為100 mg·L-1時(shí)，LS 2和DZ 3的胚芽長度稍微有所增加，但差異不顯著。不同濃度Zn2+處理下，4個(gè)賴草的胚芽長度整體上呈先增大后減小的變化趨勢，但有些賴草在某些濃度上有所差別。其中Zn2+濃度為20 mg·L-1時(shí)，各賴草胚芽長度均大于其他處理下的胚芽長度；Zn2+濃度由20 mg·L-1增加到200 mg·L-1的過程中，DZ 3和TJ 4的胚芽長度隨Zn2+濃度的增大而降低；300 mg·L-1Zn2+濃度處理下的胚芽較200 mg·L-1的胚芽長度有所增加；Zn2+濃度超過300 mg·L-1時(shí)，胚芽長度又呈現(xiàn)遞減趨勢。LZ 1和LS 2的胚芽長度由20 mg·L-1增加到400 mg·L-1的過程中呈遞減變化趨勢，但500 mg·L-1Zn2+濃度下較400 mg·L-1時(shí)的胚芽長度卻稍有所增加。

圖4 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草胚芽長的影響Fig.4 Effect of Cu2+ and Zn2+ on germ length of Leymus secalinus

2.4.2Cu2+、Zn2+對(duì)賴草胚芽鮮重的影響 由圖5可知，Cu2+處理下，4個(gè)賴草的胚芽鮮重整體上均隨著Cu2+濃度的升高而降低。LS 2和DZ 3在Cu2+濃度為100 mg·L-1時(shí)的胚芽鮮重較50 mg·L-1有所增加，但仍小于20 mg·L-1時(shí)的胚芽鮮重。Zn2+處理下，4個(gè)賴草的胚芽鮮重整體上均呈先增大后減小的變化規(guī)律。其中Zn2+濃度50 mg·L-1時(shí)，LS 2的胚芽鮮重大于其他濃度處理下的胚芽鮮重，為0.1136 g，表明該濃度對(duì)LS 2胚芽生長的促進(jìn)作用最強(qiáng)；而其他3個(gè)賴草均在Zn2+濃度為20 mg·L-1時(shí)就達(dá)到試驗(yàn)組最大值。

圖5 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草胚芽鮮重的影響Fig.5 Effect of Cu2+ and Zn2+ on the germ fresh weight of Leymus secalinus

2.5 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草胚根的影響

2.5.1Cu2+、Zn2+對(duì)賴草胚根長度的影響 由圖6可知，Cu2+處理下，4種賴草的胚根長均隨著Cu2+濃度的升高而降低；Cu2+濃度越大，胚根越短，說明Cu2+對(duì)4種賴草的胚根伸長具有抑制作用，且不同濃度Cu2+處理間4種賴草的胚根長存在顯著差異(P< 0.05)。Zn2+處理下，LZ 1的胚根長隨著Zn2+濃度的增加呈現(xiàn)遞減的變化規(guī)律；其他3種賴草的胚根長整體上隨著Zn2+濃度的增加呈先增大后減小的變化趨勢， Zn2+濃度為20 mg·L-1時(shí)其胚根長度均達(dá)到試驗(yàn)組最大值，說明該濃度對(duì)胚根長度具有促進(jìn)作用；當(dāng)Zn2+濃度高于50 mg·L-1時(shí)則表現(xiàn)出明顯的抑制作用。同時(shí)，同種金屬相同濃度處理下，不同來源賴草的胚根長度對(duì)該濃度重金屬脅迫表現(xiàn)出不同的響應(yīng)，且存在顯著性差異(P< 0.05)。

圖6 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草胚根長度的影響Fig.6 Effect of Cu2+ and Zn2+ on radicle length of Leymus secalinus

2.5.2Cu2+、Zn2+對(duì)賴草胚根鮮重的影響 由圖7可知，Cu2+處理下，胚根鮮重隨著Cu2+濃度的增大而降低，說明此時(shí)Cu2+對(duì)各賴草的胚根鮮重具有明顯的抑制作用。Cu2+濃度由0 mg·L-1增加到20 mg·L-1時(shí)各賴草胚根鮮重迅速降低，Cu2+濃度為20～100 mg·L-1時(shí)，各賴草的胚根鮮重變化幅度則相對(duì)較小。不同濃度Zn2+處理下，各賴草的胚根鮮重整體上呈先增后減的變化趨勢。Zn2+濃度為0～50 mg·L-1時(shí)各賴草胚根鮮重變化差異不顯著，當(dāng)Zn2+濃度為100 mg·L-1時(shí)，各賴草胚根鮮重量迅速降低，說明該濃度處理下各賴草的胚根鮮重具有明顯的抑制作用。當(dāng)Zn2+濃度超過100 mg·L-1之后，各賴草的胚根鮮重呈現(xiàn)緩慢的變化幅度。說明此濃度階段的Zn2+對(duì)各賴草的胚根鮮重具有一定的抑制作用，但差異不顯著。

圖7 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草胚根鮮重的影響Fig.7 Effect of Cu2+ and Zn2+ on radicle fresh weight of Leymus secalinus

2.6 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草根系耐受指數(shù)的影響

由圖8可知，不同濃度Cu2+處理下，4個(gè)賴草的根系耐受指數(shù)隨著Cu2+濃度增大而降低。不同濃度Zn2+處理下，LZ 1和LS 2的根系耐受指數(shù)均隨著Zn2+濃度增大而降低，但DZ 3和TJ 4的耐受性指數(shù)先增大，當(dāng)Zn2+濃度為20 mg·L-1時(shí)達(dá)到最高值，此后，兩種賴草的根系耐受指數(shù)隨著Zn2+濃度增大而降低，Zn2+濃度越大，根系耐受指數(shù)越低。由此可見，Cu2+和Zn2+對(duì)4個(gè)賴草根系耐受指數(shù)具有不同的影響，同種金屬同濃度溶液對(duì)不同來源賴草的影響也不同。

圖8 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草根系耐受指數(shù)的影響Fig.8 Effect of Cu2+ and Zn2+ on root tolerance index of Leymus secalinus

2.7 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草種子活力指數(shù)的影響

由圖9可知，不同濃度Cu2+處理下，DZ 3的種子活力指數(shù)先升高后降低，在Cu2+濃度為20 mg·L-1時(shí)達(dá)到最大值；其他3種賴草的種子活力指數(shù)均隨著Cu2+濃度的增大而減小。LS 2的種子活力指數(shù)下降幅度最大，基本呈直線下降。不同濃度Zn2+處理下，4種賴草的種子活力指數(shù)隨Zn2+濃度增加均呈先增大后減小的變化趨勢，表明低濃度Zn2+提高種子活力指數(shù)，高濃度Zn2+降低種子活力指數(shù)。其中LZ 1和LS 2的活力指數(shù)在Zn2+濃度為50 mg·L-1時(shí)達(dá)到最大值，而DZ 3和TJ 4在Zn2+濃度為20 mg·L-1時(shí)就達(dá)到最大值，表明不同種賴草對(duì)Zn2+的耐受性不同。

圖9 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草種子活力指數(shù)的影響Fig.9 Effect of Cu2+ and Zn2+ on seed vigor index of Leymus secalinus

2.8 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草丙二醛(MDA)含量的影響

4種賴草的丙二醛(MDA)含量均隨重金屬離子(Cu2+、Zn2+)濃度的增大而增加，重金屬離子濃度越大，MDA含量越高；表明重金屬離子均對(duì)賴草胚芽細(xì)胞膜具有破壞作用，重金屬濃度越大，破壞作用越強(qiáng)。在同濃度的重金屬離子處理下，采自不同地區(qū)賴草的MDA含量不同，LZ 1的MDA含量變化幅度最大，Cu2+處理下增加了437.6 nmol·g-1，Zn2+處理下增加了597.9 nmol·g-1。LS 2的變化幅度最小，在Cu2+、Zn2+處理下分別增加了39.4 nmol·g-1和86.0 nmol·g-1。

圖10 Cu2+、Zn2+對(duì)賴草丙二醛含量的影響Fig.10 Effect of Cu2+ and Zn2+ on the MDA content of Leymus secalinus

3 討論

發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和種子活力不僅與牧草本身的生物學(xué)特性有關(guān)，而且與種子所處的生境具有密不可分的關(guān)系，是反映牧草出苗速率和出苗整齊度的重要指標(biāo)[21-22]。賴草種子出苗率低或出苗不整齊，將導(dǎo)致作物大幅度減產(chǎn)或達(dá)不到重金屬污染治理的效果[23]。研究過程中發(fā)現(xiàn)，Cu2+處理下，LS 2和DZ 3的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均呈先增大后減小的趨勢，說明低濃度的Cu2+對(duì)這兩種賴草種子的萌發(fā)具有促進(jìn)作用；而高濃度Cu2+則表現(xiàn)出抑制作用，該結(jié)果與銅脅迫下黑麥草(Loliummultiflorum)[24]變化規(guī)律基本一致。LZ 1和TJ 4的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均隨Cu2+濃度的增大而減小，說明本試驗(yàn)組濃度對(duì)這兩種賴草只表現(xiàn)為抑制作用，未表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)萌發(fā)，高濃度抑制萌發(fā)的變化效應(yīng)，該結(jié)果與銅脅迫下高羊茅(Festucaarundinacea)[24]和油菜(Brassicacampestris)[25]的變化規(guī)律一致。由此可以看出采自不同地域的野生賴草對(duì)Cu2+的耐性不同。

各賴草種子活力指數(shù)隨Cu2+濃度的增大而減小，其主要原因是Cu2+處理下各賴草的胚芽、胚根鮮重均隨Cu2+濃度的增大而減小，故此導(dǎo)致各賴草的種子活力指數(shù)呈由大到小的變化規(guī)律，這在本研究中得到驗(yàn)證，該結(jié)果與毛竹(Phyllostachysheterocycla)種子在Cu2+脅迫下的萌發(fā)特性相同[26]。胚芽、胚根的長度和鮮重及根系耐受指數(shù)的變化直接反映不同濃度重金屬處理下賴草幼苗生長規(guī)律[27]。研究發(fā)現(xiàn)，Cu2+處理下各賴草的胚芽、胚根的長度和鮮重及根系耐受指數(shù)均隨著Cu2+濃度的增大而減小，其中胚根長度和鮮重的減小幅度均大于胚芽，其原因可能是胚根是最早與Cu2+溶液直接接觸的部位，受迫時(shí)間長，從而致使胚根受損[28]；或者重金屬離子抑制根尖細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，致使根系生長發(fā)育受阻[29]。而胚芽未直接與重金屬直接接觸，故此對(duì)胚根的抑制作用大于胚芽，這與陳偉等[30]對(duì)Cu2+脅迫下4種草坪草種子萌發(fā)期胚根、胚芽變化的研究結(jié)果一致。

Zn2+處理下，各賴草種子萌發(fā)和幼苗生長的各項(xiàng)指標(biāo)均表現(xiàn)“低濃度的促進(jìn)作用和高濃度的抑制作用”[19]。表明低濃度Zn2+對(duì)各賴草萌發(fā)期的生長發(fā)育具有促進(jìn)作用，但濃度較高時(shí)，表現(xiàn)出明顯的抑制作用，其原因可能是高濃度的Zn2+對(duì)各賴草產(chǎn)生毒害作用，從而抑制了種子的萌發(fā)和幼苗的生長[31]。賴草種子發(fā)芽率的高低決定了其在重金屬污染土壤恢復(fù)治理中的利用價(jià)值，研究發(fā)現(xiàn)，Zn2+濃度為20 mg·L-1時(shí)對(duì)各賴草的萌發(fā)和幼苗生長各指標(biāo)均有促進(jìn)作用，因此可采用該濃度的ZnSO4溶液浸種，以提高種子活力。研究中還發(fā)現(xiàn)，LS 2種子活力指數(shù)在Zn2+濃度為50 mg·L-1時(shí)達(dá)到試驗(yàn)組所有種子活力的最大值，且在Zn2+各濃度處理下活力指數(shù)也均較高，Cu2+處理下也是LS 2的種子活力最強(qiáng)，因此可以對(duì)LS 2進(jìn)行馴化選育，以便作為Zn2+污染土壤恢復(fù)治理的選擇材料。

MDA是植物膜脂過氧化的終產(chǎn)物之一，其在植物體內(nèi)的積累會(huì)對(duì)膜和細(xì)胞進(jìn)一步造成傷害，MDA含量的高低可以反映該植物在不同濃度重金屬離子脅迫下受到的傷害程度[32]。為了探究重金屬離子是否會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用，本試驗(yàn)分別測定了重金屬離子(Cu2+、Zn2+)處理下各賴草胚芽中的MDA含量。研究發(fā)現(xiàn)各賴草胚芽中MDA含量隨重金屬離子濃度的升高而增大，低濃度時(shí)MDA含量變化差異不顯著，而高濃度時(shí)表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05)。由此可見，無論重金屬離子濃度的高低，都會(huì)對(duì)賴草產(chǎn)生一定的不利影響，重金屬濃度越大，破壞作用越強(qiáng)。

本次試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)采自西藏4個(gè)不同地域野生賴草在同種金屬同種濃度處理下的表現(xiàn)性狀也有所差異。其原因可能是野生賴草在長期適應(yīng)生境的過程中產(chǎn)生變異或者由于生境的不同從而導(dǎo)致遺產(chǎn)背景的不同[33]，故同種金屬同濃度處理下采集不同地域的賴草各指標(biāo)間存在差異性。

據(jù)報(bào)道，脫落酸是限制賴草屬牧草萌發(fā)和生長的一種重要激素[34]，研究發(fā)現(xiàn)，相同處理下，LS2的發(fā)芽率高于TJ4，其原因可能是LS2采集于拉薩河邊的沙地，水熱條件充足，在長期適應(yīng)該環(huán)境的過程中，由于逆境脅迫小，因此脫落酸含量減少，發(fā)芽率高。而TJ 4采集于塔吉鄉(xiāng)田間地埂上，人為和各種外界影響因素較大，因此賴草通過增加脫落酸含量，降低發(fā)芽率來適應(yīng)不利的生境。但易津等研究證明，隨著賴草屬種子貯存年限的增加，脫落酸含量逐漸降低，種子發(fā)芽率隨之逐漸提高[35]，試驗(yàn)材料LS 2和DZ 3是2011年收獲的種子，LZ 1是2012年采集的，TJ 4是2013年采集的，這也符合上述理論的表述，至于具體原因尚待進(jìn)一步研究。研究還發(fā)現(xiàn)低濃度的重金屬離子對(duì)賴草的各項(xiàng)指標(biāo)均有促進(jìn)作用，其原因可能是，Cu2+和Zn2+均是植物生長的必須元素，低濃度的重金屬給賴草的萌發(fā)提供了一個(gè)有利環(huán)境，抑制了種子萌發(fā)和幼苗生長過程中脫落酸的合成，促進(jìn)了賴草種子萌發(fā)和幼苗生長。

4 結(jié)論

重金屬Zn2+處理下，各賴草種子萌發(fā)和幼苗生長的各項(xiàng)指標(biāo)均呈先增大后減小的趨勢，表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)、高濃度抑制效應(yīng)。重金屬Cu2+處理下，LS 2和DZ 3的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)也表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律；但LZ 1和TJ 4的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及4個(gè)野生賴草的幼苗生長指標(biāo)卻均隨Cu2+濃度的增大而減小。重金屬離子(Cu2+、Zn2+)對(duì)胚根的影響大于對(duì)胚芽的影響。不同地方的賴草對(duì)不同重金屬離子的抗性也不同，對(duì)采自于西藏4個(gè)不同地方的賴草種子活力指數(shù)和MDA含量進(jìn)行比較，得出LS 2的發(fā)芽指標(biāo)高于其他3個(gè)賴草，且對(duì)重金屬離子(Cu2+、Zn2+)均具有較強(qiáng)的抗性，可以將其進(jìn)行選育，以期培育出適合于青藏高原重金屬污染土壤生態(tài)恢復(fù)的賴草品種。