鉛、鈣復(fù)合處理對蠶豆根尖細胞有絲分裂的影響

張英慧 劉君

摘 ? ?要：為了研究鉛、鈣復(fù)合處理對蠶豆種子萌發(fā)、根生長以及細胞分裂的影響，用2.5×10-4 mol/L PbCl2和不同濃度的CaCl2溶液培養(yǎng)蠶豆種子，以蒸餾水培養(yǎng)作為對照，統(tǒng)計蠶豆種子萌發(fā)率，測量根長，根尖固定、染色、壓片后鏡檢，計算有絲分裂指數(shù)。試驗結(jié)果表明，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+能有效消除蠶豆的鉛中毒癥狀，促進蠶豆根生長，提高根尖細胞有絲分裂指數(shù)，其中5×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+的效果非常明顯。但Ca2+濃度增大，不利于去毒害，尤其是4×10-2 mol/L Ca2+加深了Pb2+的毒害作用，抑制了蠶豆根生長，降低了根尖細胞有絲分裂指數(shù)。研究認為，一定濃度范圍的Ca2+能有效消除蠶豆鉛中毒癥狀，促進蠶豆根生長，提高根尖細胞有絲分裂指數(shù)。

關(guān)鍵詞：鉛;鈣;蠶豆;生長;有絲分裂

文章編號：1005-2690（2021）24-0001-03 ? ? ? 中國圖書分類號：Q243 ? ? ? 文獻標志碼：B

重金屬對環(huán)境的污染越來越嚴重，如何控制和減輕重金屬對環(huán)境的污染和危害已成為一個日益突出的問題。各種理化治理技術(shù)，如土壤搬遷填埋、化學(xué)固定兼物理封固、中和法、硫化法、置換法、轉(zhuǎn)化法及離子交換法等方法技術(shù)因種種條件限制，均不能普遍推廣應(yīng)用。利用各種元素之間的相互作用，從吸收水平上降低了植物對重金屬元素的攝入[1]，可以防止重金屬在食物鏈中的傳遞，避免其對動物和人類的危害。

鈣在植物生長發(fā)育中具有重要作用，有多種生理功能，其在植物抗逆性中的作用越來越被人們所重視[2-3]。在施加10 mg/L Cd2+的土壤中增施CaO能降低白菜根和葉片中Cd含量，并提高白菜產(chǎn)量[4]。溶液培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，鈣具有緩解植物鎘毒害的直接作用，組織鎘含量下降。關(guān)于鈣對蠶豆種子鉛中毒的影響報道較少，故課題組研究了鈣對蠶豆種子鉛中毒拮抗作用。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 材料

供試蠶豆品種為成胡15（Vicia faba，2n=12），購自成都豐源種苗有限公司。

1.2 ? 試驗方法

蠶豆種子經(jīng)0.5%次氯酸鈉（分析純，購自北京北化精細化學(xué)品有限責任公司）表面消毒，蒸餾水洗凈，分別在2.5×10-4 mol/L PbCl2溶液以及1×10-3 mol/L、5×10-3 mol/L、1×10-2 mol/L、2.5×10-2 mol/L、4×10-2 mol/L CaCl2（分析純，購自溫州市化學(xué)用料廠）+

2.5×10-4 mol/L PbCl2（分析純，購自溫州市化學(xué)用料廠）溶液中進行水培，以蒸餾水培養(yǎng)作為對照。每組培養(yǎng)200粒蠶豆，每組用8個培養(yǎng)皿，每皿25粒，培養(yǎng)時間為7 d。培養(yǎng)1～4 d，每天定時觀察每組的萌發(fā)情況，統(tǒng)計萌發(fā)率。培養(yǎng)4～7 d，每天定時從每組中隨機取出兩培養(yǎng)皿蠶豆，逐一測量根長，然后切取根尖，用改良Carnoy’s固定液室溫固定，0.1 mol/L鹽酸解離，改良苯酚品紅染色、壓片，在Nikon FX-35WA光學(xué)顯微鏡下觀察蠶豆根尖分生組織區(qū)細胞有絲分裂，每組觀察8個根尖，每個根尖觀察500個以上細胞（每組共觀察4 000個以上細胞），計算有絲分裂指數(shù)。用Origin軟件分別對根長和有絲分裂指數(shù)進行T檢驗。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 鉛、鈣復(fù)合處理對蠶豆種子萌發(fā)的影響

鉛、鈣復(fù)合處理對蠶豆種子萌發(fā)的影響見表1。

在培養(yǎng)第一天時，2.5×10-4 mol/L Pb2+處理組蠶豆種子的萌發(fā)率和蒸餾水組相當，培養(yǎng)第二天、第三天，比蒸餾水組萌發(fā)率稍高，培養(yǎng)第四天又和蒸餾水組相當，這一結(jié)果與之前研究的鉛對蠶豆種子萌發(fā)的影響一致[5]。Ca2++Pb2+處理組在培養(yǎng)第一天、第二天、第三天萌發(fā)率比鉛處理組的萌發(fā)率低，且隨著Ca2+濃度提高，萌發(fā)率越來越低，培養(yǎng)第四天Ca2++Pb2+處理組和鉛處理組的萌發(fā)率相當，這一結(jié)果與之前鈣對蠶豆種子萌發(fā)影響試驗也有一致性[6]。

2.2 ? 鉛、鈣復(fù)合處理對蠶豆根生長的影響

鉛、鈣復(fù)合處理對蠶豆根生長的影響見表2。

培養(yǎng)第四天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組長，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組短，說明1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+具有去鉛毒害的作用，其中，1×10-3 mol/L Ca2+去毒害作用達到顯著水平，5×10-3 mol/L Ca2+去毒害作用達到非常顯著水平。Ca2+濃度繼續(xù)增大，不但不利于去毒害，反而加重了毒害作用，2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2+加重毒害的作用達到顯著水平。

培養(yǎng)第五天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組長，2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組短，說明1×10-3～5×10-3 mol/L Ca2+具有非常顯著的去毒害作用，1×10-2 mol/L Ca2+具有顯著的去毒害作用。Ca2+濃度繼續(xù)增大，去毒害作用減弱，4×10-2 mol/L Ca2+非常顯著地加重了毒害作用。

培養(yǎng)第六天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組長，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++ Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組短，說明1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+具有非常顯著的去毒害作用，4×10-2 mol/L Ca2+非常顯著地加重了毒害作用。

培養(yǎng)第七天，1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組長，而4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組短，說明1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2+具有非常顯著的去毒害作用，4×10-2 mol/LCa2+非常顯著地加重了毒害作用。

2.3 ? 鉛、鈣復(fù)合處理對根尖細胞有絲分裂指數(shù)的影響

鉛、鈣復(fù)合處理對蠶豆根尖細胞有絲分裂指數(shù)的影響見表3。

培養(yǎng)第四天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，提高了有絲分裂指數(shù)，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組降低了有絲分裂指數(shù)，其中2.5×10-2 mol/L Ca2+效果顯著，4×10-2 mol/L Ca2+效果非常顯著。試驗結(jié)果說明，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+具有去鉛毒害的作用，Ca2+濃度繼續(xù)增大，不僅不利于去毒害，反而加重了毒害作用。

培養(yǎng)第五天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，提高了有絲分裂指數(shù)，其中5×10-3 mol/L Ca2+效果非常顯著，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組降低了有絲分裂指數(shù)，4×10-2 mol/L Ca2+的效果非常顯著。

培養(yǎng)第六天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，非常顯著地提高了有絲分裂指數(shù)，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組降低了有絲分裂指數(shù)。

培養(yǎng)第七天，1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，非常顯著地提高了有絲分裂指數(shù)，而4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組非常顯著地降低了有絲分裂指數(shù)，說明1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2+具有去鉛毒害的作用。Ca2+濃度繼續(xù)增大，不但不利于去毒害，反而加重了毒害作用。

3 ? 討論

相關(guān)研究表明，提高Ca的含量可以減少土壤對Cd的吸附，從而降低Cd對植物有效性[7-9]。

宋松泉等[10]研究發(fā)現(xiàn)，用Cd2++Ca2+處理玉米種子時，Ca2+能減少以至消除Cd2+對種子活力和幼苗生長的毒害作用。

陳曉婷等[11]用盆栽法研究了在鎘、鉛、鋅污染土壤中，石灰對小白菜生長狀況及對污染元素吸收的影響，結(jié)果表明，石灰消除了重金屬的毒害癥狀，顯著促進了小白菜的生長，抑制了小白菜對鎘、鉛、鋅的吸收。

本試驗結(jié)果表明，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+能有效消除蠶豆的鉛中毒癥狀，促進蠶豆根生長，提高根尖細胞有絲分裂指數(shù)，其中5×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+的效果非常明顯。Ca2+濃度增大，不利于去毒害，尤其是4×10-2 mol/LCa2+加深了Pb2+的毒害作用，抑制了蠶豆根生長，降低了根尖細胞有絲分裂指數(shù)。

Ca2+是一種廉價的調(diào)節(jié)劑，深入研究Ca2+對重金屬污染物的拮抗作用，對于充分利用和改造被重金屬污染的土壤[12]，提高植物的抗性和保護環(huán)境都具有重要的意義[13-14]。

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