重金屬鉛對花生種子萌發(fā)的影響

摘? ? 要：以望謨縣花生品種為材料，研究重金屬鉛對花生種子萌發(fā)的影響，共設(shè)0、50、100、200、400、800和1 600 mg/L7個鉛濃度梯度培養(yǎng)液對花生種子進(jìn)行處理，觀測處理后各鉛濃度下種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、芽長、根長、芽鮮重、根鮮重、芽干重、根干重等。結(jié)果表明，隨著濃度的升高，鉛對花生種子有抑制作用，花生種子對不同濃度鉛溶液耐受能力不同。當(dāng)鉛濃度為50 mg/L時，對花生種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用；隨著鉛濃度成倍增加，表現(xiàn)為抑制作用，濃度越高抑制作用越強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：重金屬鉛；花生種子；萌發(fā)；抑制作用

文章編號：1005-2690（2023）10-0025-03? ? ? ?中國圖書分類號：S565.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

作者簡介：蒙澤輝（1990—），男，苗族，貴州獨山人，本科，中小學(xué)二級教師，研究方向為生物教學(xué)。

花生在我國種植范圍廣泛，在食用、榨油、藥用等方面具有較高的價值。隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，工業(yè)化、城市化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，工業(yè)“三廢”造成的污染程度進(jìn)一步增強(qiáng)，重金屬造成的污染問題更為嚴(yán)峻[1]。從植物生理學(xué)理論研究可知，重金屬對植株的危害是從種子萌發(fā)開始的，重金屬具有富集性，不容易排出生物體外，對植株的危害貫穿整個生命進(jìn)程。了解鉛脅迫對種子萌發(fā)的影響，有利于進(jìn)一步認(rèn)識重金屬對植物生理為害的機(jī)理途徑，研究鉛濃度對花生種子的萌發(fā)具有深刻的實踐意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為貴州省望謨縣種植的花生種子，由當(dāng)?shù)剞r(nóng)民提供。試驗所用化學(xué)試劑為分析純的醋酸鉛、冰醋酸。

1.2 發(fā)芽試驗

試驗設(shè)7個處理，3次重復(fù)。挑選籽粒飽滿、大小均勻的花生種子，用0.4％高猛酸鉀溶液浸泡10 min消毒，再用蒸餾水反復(fù)沖洗15 min，用濃度分別為50、100、200、400、800、1 600 mg/L的醋酸鉛溶液浸泡12 h。稱取適量醋酸鉛裝入小燒杯，用少量冰醋酸溶解，用稀釋法配制各濃度溶液，測定酸堿度為中性。以濃度為0 mg/L為對照，用一次性飯盒裝沙土進(jìn)行培養(yǎng)，每個飯盒培養(yǎng)6粒種子，每2個飯盒為1個重復(fù)（即1個重復(fù)為12粒種子）置于實驗室內(nèi)有序擺放，確保光照、溫度條件相同，每天加10 mL蒸餾水，保持種子濕潤。

1.3 種子形態(tài)指標(biāo)測定

培養(yǎng)3 d后統(tǒng)計發(fā)芽指數(shù)（以長出胚芽為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)），12 d后結(jié)束統(tǒng)計，測量發(fā)芽種子的芽長、根長、芽鮮重、根鮮重、芽干重和發(fā)芽率，公式如下。

芽干重（GR）＝∑G/T×100％（1）

式中：G為發(fā)芽的種子數(shù)，T為供試種子數(shù)，根據(jù)試劑濃度分別統(tǒng)計。

發(fā)芽率（GI）＝∑GL/T（2）

式中：GL為第L天的發(fā)芽數(shù)，T為供試種子數(shù)，根據(jù)試劑濃度分別統(tǒng)計。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和DPS軟件統(tǒng)計分類試驗數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛對花生種子發(fā)芽勢的影響

由圖1可知，隨著鉛濃度升高，花生種子的發(fā)芽勢逐漸降低。鉛濃度為50～400 mg/L時，發(fā)芽勢與對照組相比下降趨勢較為平緩；鉛濃度為800～1 600 mg/L，發(fā)芽勢下降速度趨快。試驗中，對照組的發(fā)芽勢最高，為9.2％，其他加有鉛鹽的試驗組中，最高發(fā)芽勢是鉛濃度為50 mg/L的試驗組，發(fā)芽勢為8.9％；最低發(fā)芽勢是鉛濃度為1 600 mg/L的試驗組，發(fā)芽勢為2.5％。鉛濃度為800～1 600 mg/L時，種子發(fā)芽勢與對照組相比分別下降了5.3％和6.7％。經(jīng)F檢驗（F＝13.424**，F(xiàn)0.01＝4.46），不同鉛濃度處理間差異達(dá)到極顯著水平。

2.2 鉛對花生種子發(fā)芽率的影響

隨著鉛濃度成倍增加，鉛濃度對花生種子發(fā)芽率的抑制作用逐漸增大。鉛濃度為50～400 mg/L時，抑制作用增加較為平緩；鉛濃度為800～1 600 mg/L時，抑制作用增加較快，這與鉛濃度對花生種子發(fā)芽勢的影響相似。試驗中，發(fā)芽率最高的為對照組，為92％；其次為鉛濃度50 mg/L的試驗組，為83％，最低為鉛濃度1 600 mg/L的試驗組，為19.4％。當(dāng)鉛濃度為800～1 600 mg/L時，種子發(fā)芽率較對照組下降了53％和72％。經(jīng)F檢驗（F＝27.951**，F(xiàn)0.01＝4.46），不同濃度鉛濃度處理間發(fā)芽率差異達(dá)到極顯著水平。

2.3 鉛對花生種子根長、芽長的影響

由圖2可知，隨著鉛濃度成倍增加，花生種子的根長和芽長均受到不同程度的影響，根長的受抑制作用大于芽長。試驗中，鉛濃度對花生種子根長有明顯的抑制作用，鉛濃度為200 mg/L時，根長為4.302 cm；鉛濃度為100 mg/L時，根長為3.668 cm，鉛濃度為50 mg/L時，根長為4.342 cm；應(yīng)該是測量根長時不細(xì)心或不規(guī)范導(dǎo)致。鉛濃度為50～100 mg/L與800～1 600 mg/L時，抑制作用增加較慢；鉛濃度為400～800 mg/L時，抑制作用增加較快。試驗中，各試驗組根長均比對照組短，其最高根長為4.343 cm，最低根長為0.583 cm。鉛濃度為50 mg/L時，對芽的生長有促進(jìn)作用，較對照組上升了13.4％。鉛濃度為100～1 600 mg/L時，對花生種子芽的生長有抑制作用，鉛濃度越高抑制作用越明顯，最高芽長為8.767 cm，較對照組高1.133 cm；最低芽長為1.422 cm，較對照組低6.321 cm。鉛濃度為1 600 mg/L時，根長和芽長較對照組下降87％、82％，經(jīng)F檢驗（F根＝21.221**，F(xiàn)芽＝16.824**，F(xiàn)0.01＝4.46），不同鉛濃度處理間根長、芽長差異均達(dá)到極顯著水平。

2.4 鉛對花生種子根鮮重、根干重的影響

由圖3可知，當(dāng)鉛濃度成倍增加時，根鮮重、根干重隨之降低，根鮮重下降速度快于根干重下降速度。當(dāng)鉛濃度為50 mg/L時，花生種子根鮮重、根干重均有上升，根鮮重上升尤為明顯，表明低濃度鉛溶液對花生種子根活力有一定的促進(jìn)作用。根鮮重曲線的變化程度較大，根干重曲線的變化程度較小，表明鉛溶液對花生種子酶活性影響較大，對蛋白質(zhì)含量影響較小。

在根鮮重曲線中，鉛濃度為50 mg/L時根鮮重最高，為0.252 g，較對照組高0.014 g，升高5.9％；鉛濃度為1 600 mg/L時根鮮重最低，為0.047 g，較對照組低0.191 g，降低80.3％。在根干重曲線中，鉛濃度為50 mg/L時根干重最高，為0.056 g，較對照組高0.003 g，升高5.7％；鉛濃度為1 600 mg/L時根干重最低，為0.011 g，較對照組低0.042 g，降低79.2％。經(jīng)F檢驗（F根鮮重＝8.196**，F(xiàn)根干重＝3.596**，F(xiàn)0.01＝4.46，F(xiàn)0.05＝2.85）不同鉛濃度處理間根鮮重差異達(dá)到極顯著水平，根干重差異達(dá)到顯著水平。

2.5 鉛對花生種子芽鮮重、干重的影響

鉛對花生種子芽鮮重、干重的影響趨勢基本一致。隨著鉛濃度增大，對芽鮮重、干重的抑制作用逐漸增大。從曲線斜率來看，鉛溶液對芽鮮重影響程度大于對芽干重的影響。在濃度為50 mg/L時，芽鮮重、干重均有增加，芽鮮重增加幅度大于芽干重，說明低濃度鉛溶液對花生種子芽活力有促進(jìn)作用。在芽鮮重曲線中，鉛濃度為50 mg/L時試驗組單位重量最高，為0.848 g，較對照組高0.095 g，升高8％；鉛濃度為1 600 mg/L時試驗組單位重量最低，為0.126 g，較對照組低0.627 g，降低85.3％。

在芽干重曲線中，鉛濃度為50 mg/L時試驗組單位重量最高，為0.111 g，較對照組高0.01 g，升高9.9％；鉛濃度為1 600 mg/L時試驗組單位重量最低，為0.026 g，較對照組低0.075 g，降低74.3％。經(jīng)F檢驗（F芽鮮重＝9.625**，F(xiàn)芽干重＝5.725**，F(xiàn)0.01＝4.46），不同鉛濃度處理間芽鮮重、芽干重差異均達(dá)到極顯著水平。

3 小結(jié)與討論

根據(jù)已有重金屬對植物種子萌發(fā)的影響研究來看，大多都有低促高抑的現(xiàn)象，本試驗研究也得出了相同結(jié)論[2]。鉛濃度為50 mg/L時，對花生種子的根長、芽長、根鮮重、根干重、芽鮮重和芽干重均有不同程度的促進(jìn)作用，當(dāng)鉛濃度逐漸增大后表現(xiàn)出抑制作用，濃度越高抑制作用越明顯[3]。鉛濃度為50～1 600 mg/L對花生種子根長、芽長、根鮮重、芽鮮重、根干重、芽干重均有不同程度的抑制作用。鉛溶液對花生種子芽長、根鮮重、芽鮮重的抑制作用比對芽長、根干重、芽鮮重的抑制作用更明顯。從數(shù)據(jù)分析來看，鉛溶液對植株根的抑制作用大于芽，當(dāng)鉛溶液濃度為800 mg/L和1 600 mg/L時，對花生種子有極高的抑制作用[4]。

植物種子在萌發(fā)過程中，隨著重金屬離子濃度的增加，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)會被破壞，使細(xì)胞膜的通透性增強(qiáng)，加強(qiáng)了脂質(zhì)過氧化作用，減弱了內(nèi)源抗氧化能力，最終導(dǎo)致膜系統(tǒng)被破壞[5]。在浸泡過程中，根部最先接觸鉛溶液，高濃度的鉛溶液被根部吸收后很難轉(zhuǎn)移到其他地方，進(jìn)而對根部細(xì)胞造成破壞，對細(xì)胞膜的破壞尤為明顯，使膜通透性增大，不利于細(xì)胞對有毒物質(zhì)的隔離和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，因此根部受重金屬的破壞程度大于芽。同時，部分鉛會進(jìn)入芽中，置換出葉綠素中的鎂離子，降低植株光合作用，不利于植株生長。

重金屬對植株的毒害作用主要途徑是增強(qiáng)植物體內(nèi)的過氧化脅迫，抑制、降低或破壞植株體內(nèi)的相關(guān)作用酶活性，如光合作用酶、呼吸作用酶、脂肪酶，破壞植物正常生理活動[6]。植物體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)會在一定程度上清除由過氧化脅迫產(chǎn)生的自由基，抵抗重金屬脅迫，但隨著重金屬濃度增加，植株抵抗自由基的功能會下降或喪失，進(jìn)一步導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化加強(qiáng)，離子滲透加強(qiáng)，酶活性降低，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，葉綠素含量降低，根系代謝及生理活力降低，甚至使細(xì)胞、組織、器官死亡，最終使植株生長受到抑制[7]。不同品種、不同地域的植株抵抗重金屬毒害的能力不同，要多方面、多角度對不同品種進(jìn)行詳細(xì)研究，更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

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