鉛對番茄種子萌發(fā)及胚根生長的影響

王文光， 范學(xué)科， 李 劼， 劉 偉

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

重金屬鉛被作為工業(yè)原料已在工業(yè)生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用，大部分以廢氣、廢水和廢渣等形式排放到環(huán)境中，造成土壤大面積污染。土壤中的鉛污染源來自天然和人為兩種情況。我國城市生活環(huán)境土壤鉛含量平均為65.0 mg/kg(1.7 mg/kg～207.2 mg/kg)，84.8%的城市土壤平均鉛含量高于當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境背景值，表明我國城市土壤環(huán)境普遍存在鉛的累積現(xiàn)象[1]；尤其是蔬菜種植區(qū)域受到鉛污染更為嚴(yán)重[2-4]。土壤中的鉛可被植物富集，通過食物鏈進(jìn)入人體，會給人類身體健康帶來一定潛在的威脅。目前為此，關(guān)于蔬菜重金屬污染的研究主要集中在調(diào)查或模擬試驗(yàn)等方面，研究的重點(diǎn)是蔬菜不同種類不同部位富集規(guī)律的變化及重金屬污染對蔬菜的毒害機(jī)理[5-7]，鮮見關(guān)于鉛對番茄種子萌發(fā)影響的研究報(bào)道。為此，以番茄種子為試驗(yàn)材料，研究不同濃度鉛處理下番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、相對發(fā)芽率和胚根長度等變化，探討鉛對番茄種子萌發(fā)的毒性效應(yīng)，以期為其生產(chǎn)應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1番茄種子農(nóng)博、金鵬、毛粉、LycopersiconhisutumHumb and Bonpi和Lycopersiconesculentun.var.cerasiformeAlef(5個(gè)品種依次編為1號品種、2號品種、3號品種、4號品種和5號品種)，購于楊凌蔬菜種子批發(fā)市場，均為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)上的主栽品種。

1.1.2試劑硝酸鉛(AR)，北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司。

1.2方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，按照要求將硝酸鉛配置成鉛含量為0(CK，即等量蒸餾水)、50 ng/mL(T1)、100 ng/mL(T2)、200 ng/mL(T3)、300 ng/mL(T4)和400 ng/mL(T5)的水溶液，共計(jì)6個(gè)處理，3次重復(fù)。

1.2.2種子萌發(fā)試驗(yàn)在種子發(fā)芽盒中平鋪12 cm×12 cm的濾紙2張，準(zhǔn)確地將5 mL不同濃度硝酸鉛溶液移入種子發(fā)芽盒中。先用高錳酸鉀溶液對完整、飽滿和大小均勻的各個(gè)番茄品種種子消毒后，將100粒種子均勻地?cái)[放于種子發(fā)芽盒內(nèi)，然后將種子發(fā)芽盒置于種子培養(yǎng)箱中以25℃和75%相對濕度的恒溫恒濕條件下培育。培養(yǎng)過程中根據(jù)紙干燥程度及時(shí)添加相應(yīng)濃度鉛溶液和蒸餾水以保持濾紙濕潤。按照種子發(fā)芽試驗(yàn)的相關(guān)要求，從第3天開始測定其相關(guān)生理特性。每個(gè)品種按照相同的操作方式同時(shí)進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)。

1.2.3項(xiàng)目測定培養(yǎng)溫度25℃和75%相對濕度的培養(yǎng)條件下，從發(fā)芽的第3天開始計(jì)數(shù)發(fā)芽種子的數(shù)量及特征。隨機(jī)選擇20粒發(fā)芽種子用尺子測量其胚根長及胚軸長，并計(jì)算種子發(fā)芽勢、種子發(fā)芽率和種子相對發(fā)芽率等。

種子發(fā)芽勢=(指定天數(shù)內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%

種子發(fā)芽率=(指定日期內(nèi)所有發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%

種子相對發(fā)芽率=(重金屬處理種子發(fā)芽率/對照種子發(fā)芽率)×100%

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同濃度鉛溶液對番茄種子發(fā)芽勢與發(fā)芽率的影響

從圖1看出，不同濃度鉛溶液處理，1～5號品種種子的發(fā)芽勢及發(fā)芽率的變化趨勢基本一致。發(fā)芽勢：各品種除T1呈小幅上升外，其余濃度處理均呈下降趨勢，不同品種各處理總體表現(xiàn)為T1>CK>T2>T3>T4>T5。其中，CK各品種的變幅為91.67%～95.33%，T1各品種為93%～97.33%，T2各品種為85.33%～89.33%， T3各品種均下降明顯，T4各品種為20.67%～45.67%，T5各品種僅15%～25%。表明，隨著鉛溶液濃度的增大，所有品種種子受其毒害作用逐漸加重。發(fā)芽率：各品種除T1呈小幅升高外，其余濃度處理均呈下降趨勢，不同品種各處理總體表現(xiàn)為T1>CK>T2>T3>T4>T5。其中，CK各品種的變幅為87%～90.67%，T1各品種為89.67%～93.33%，T2農(nóng)博、金鵬和L.hisutum種子的發(fā)芽率均<85%，T3各品種種子的發(fā)芽勢為51.67%～70%，T5各品種呈急劇下降的趨勢?？梢姡蜐舛茹U溶液對番茄種子的萌發(fā)具有一定促進(jìn)作用，高濃度鉛溶液則對其產(chǎn)生抑制作用。

圖1不同處理5個(gè)番茄品種種子的發(fā)芽勢與發(fā)芽率

2.2不同濃度鉛溶液對番茄種子相對發(fā)芽率的影響

從表1可知，低濃度鉛溶液處理，1～5號品種種子的相對發(fā)芽率較CK略有升高，總體上與發(fā)芽勢及發(fā)芽率的變化趨勢基本一致；隨著鉛溶液濃度逐漸增加，相對發(fā)芽率呈急劇下降趨勢。除T1外，在5個(gè)品種中，3號品種種子各濃度處理其相對發(fā)芽率均較其余品種高，1號品種種子各濃度處理其相對發(fā)芽率較低。表明，3號品種的耐鉛特性相對較強(qiáng)，而1號品種的耐鉛性相對較弱。

表1不同處理5個(gè)番茄品種種子的相對發(fā)芽率

2.3不同濃度鉛溶液對番茄種子胚根長度的影響

從表2可知，1～5號品種種子的平均胚根長度T1最長，分別為1.23 cm、1.22 cm、1.15 cm、1.20 cm和1.35 cm；CK其次，分別為0.99 cm、1.15 cm、1.07 cm、1.10 cm和1.25 cm；不同品種各處理總體表現(xiàn)為T1>CK>T2>T3>T4>T5。T41～2號品種平均胚根長度均為0，即已無胚根長出，3～5號品種平均胚根長度已降至最短,分別為0.25 cm、0.19 cm和0.17 cm；T55個(gè)品種平均胚根長度均為0，已無胚根長出。經(jīng)續(xù)繼續(xù)培養(yǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，高濃度鉛溶液處理的番茄種子胚根逐漸發(fā)黃，可能是重金屬導(dǎo)致種子細(xì)胞壁破裂致使其組織液流出。

表2不同處理番茄種子的平均胚根長度

3結(jié)論與討論

發(fā)芽勢、發(fā)芽率和胚根長度等是研究種子質(zhì)量與活力的主要指標(biāo)。發(fā)芽勢反映種子萌發(fā)的速度和均勻性；發(fā)芽率反映種子發(fā)芽的多少[8-11]；胚根長度反映種子發(fā)芽后的生長速度。研究結(jié)果表明，50 ng/mL鉛溶液處理對農(nóng)博、金鵬、毛粉、L.hisutum和L.esculentun的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、相對發(fā)芽率和胚根長度均具有一定的促進(jìn)作用，其余濃度處理5個(gè)品種發(fā)芽勢、發(fā)芽率、相對發(fā)芽率和胚根長度均低于對照并隨著濃度的增大呈下降趨勢；不同品種對鉛毒害的耐受力不同，毛粉的耐鉛特性相對較強(qiáng)，農(nóng)博的耐鉛性相對較弱?？赡芘c種子本身質(zhì)量有一定關(guān)系。經(jīng)繼續(xù)培養(yǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的延長，種子萌發(fā)受鉛溶液的抑制作用逐漸增大?？傮w看，低濃度鉛溶液脅迫下，鉛可促進(jìn)種子的萌發(fā)；隨著鉛溶液濃度的增加，發(fā)芽勢和發(fā)芽率和相對發(fā)芽率均呈下降趨勢，胚根長度減少，發(fā)芽時(shí)間推遲，鉛溶液濃度越大，對種子造成的毒害就越大。低鉛溶液濃度脅迫下，鉛促進(jìn)了種子的萌發(fā)；隨著鉛溶液濃度的增加，發(fā)芽勢、發(fā)芽率等都有所降低，胚根長度減少，發(fā)芽時(shí)間推遲，鉛溶液濃度越大，對種子造成的毒害就越大。