Cu、Pb對油菜種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

梁桂英　荀二娜　楊予淳

摘要：利用Cu2+、Pb2+對油菜（Brassica campestris）種子進(jìn)行處理，觀察種子的發(fā)芽及幼苗的生長情況。結(jié)果表明，不同濃度的Pb2+和Cu2+對油菜種子的發(fā)芽率、根長、芽長具有不同程度的影響。低濃度的Cu2+、Pb2+處理對種子的芽率發(fā)影響不大，高濃度的Cu2+、Pb2+對種子的發(fā)芽率有抑制作用；Cu2+、Pb2+明顯抑制根的生長，而對芽的影響表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)高濃度抑制。

關(guān)鍵詞：油菜（Brassica campestris）；Cu2+；Pb2+；種子萌發(fā)；幼苗生長

中圖分類號：S634.3；Q945.78 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）05-1001-03

近年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，“三廢”排放、城市垃圾的大量堆放及農(nóng)業(yè)化肥的不合理使用，使得某些地區(qū)的土壤環(huán)境中重金屬污染越來越嚴(yán)重，其中Cu2+、Pb2+ 兩種重金屬離子對植物生長的影響成為目前研究熱點(diǎn)[1-3]。Cu2+是高等植物生長發(fā)育必需的微量營養(yǎng)元素，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。但Cu2+作為一種重金屬元素，過量的Cu2+又使作物受到毒害[4]。Pb2+ 作為重金屬污染物之一，是植物生長的非必需元素，其超過一定的濃度，就會(huì)對植物的生長、代謝造成重大影響[5]。以往有關(guān)Cu2+、Pb2+ 污染的研究對象主要集中在大田農(nóng)作物上[6-9]，而對蔬菜的研究較少[10]。

油菜（Brassica campestris）是我國廣泛種植的大眾化蔬菜，其產(chǎn)量和品質(zhì)直接影響著人們飲食水平的提高和食品安全。本試驗(yàn)選用油菜種子為材料，研究銅、鉛污染對油菜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，探討銅、鉛污染對作物的傷害機(jī)理，為合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，發(fā)展綠色食品和無公害蔬菜提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)材料 供試材料為油菜奶油1號種子。

1.1.2 主要試劑 Cu2+處理、Pb2+處理分別采用硫酸銅、醋酸鉛處理，所有試劑均為分析純試劑，水為去離子水。發(fā)芽盒、濾紙均由長春師范大學(xué)生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供。

1.1.3 主要儀器 GZP-250光照培養(yǎng)箱，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 重金屬污染液的配制 配制300、600、900 和1 200 mg/L的Pb2+溶液以及30、60、90和120 mg/L的Cu2+溶液。

1.2.2 材料處理方法 挑選健康均一的油菜種子，用5%的次氯酸鈉溶液浸泡10 min后取出，先用自來水沖洗數(shù)次，再用去離子水沖洗3次，用濾紙吸干后放入發(fā)芽床（培養(yǎng)皿鋪3層濾紙）內(nèi)，每床50粒，向發(fā)芽床內(nèi)加入15 mL的不同濃度重金屬污染液。每組設(shè)置3次重復(fù)，以去離子水作為對照。各培養(yǎng)皿貼好標(biāo)簽后，放入溫度為25 ℃的全自動(dòng)光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每天觀察、補(bǔ)充同濃度的重金屬溶液，以保持濾紙濕潤。發(fā)芽期間每天記錄發(fā)芽數(shù)，第3天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢，第7天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，結(jié)束試驗(yàn)后測量幼苗根長、芽長。

1.2.3 發(fā)芽指標(biāo)測定 根據(jù)記錄的發(fā)芽數(shù)、根重， 計(jì)算發(fā)芽指標(biāo)。

發(fā)芽率=（7 d供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100%

發(fā)芽勢=（3 d內(nèi)供試種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)）×100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑Gt/Dt，式中Gt為t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽時(shí)間（d）；

活力指數(shù)（VI）=GI×S，式中GI為發(fā)芽指數(shù)，S為幼根的重量（g）。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和多重比較，以Excel 2003軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cu2+、Pb2+對油菜種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響

由表1可以看出，隨著Cu2+濃度的增加，油菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢均表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢。當(dāng)Cu2+濃度在≤90 mg/L時(shí)，油菜種子的發(fā)芽率與對照相比無顯著差異，而當(dāng)濃度為120 mg/L時(shí)，顯著抑制了油菜種子的萌發(fā)。與對照相比，不同濃度Cu2+處理后油菜種子的發(fā)芽勢顯著降低，但在一定濃度范圍內(nèi)，隨著Cu2+濃度的增加，對種子的發(fā)芽勢沒有顯著影響，在Cu2+濃度為120 mg/L時(shí)，顯著降低了種子的發(fā)芽勢。

Pb2+對油菜種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢的影響見表2。由表2可知，與對照相比，Pb2+濃度為300 mg/L時(shí)，對油菜的發(fā)芽率無顯著影響，大于300 mg/L后表現(xiàn)為明顯的抑制，并且隨著濃度的升高，抑制作用逐漸增強(qiáng)。與對照相比，Pb2+對油菜種子發(fā)芽勢的影響表現(xiàn)為明顯的抑制，并且隨著濃度的升高，抑制作用逐漸增強(qiáng)。

2.2 Cu2+、Pb2+對油菜種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

由表1可知與對照相比，不同濃度Cu2+處理后油菜種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均顯著降低，并且隨著Cu2+濃度的增加，抑制作用逐漸增強(qiáng)，但處理間的發(fā)芽指數(shù)差異不顯著。由表2可知，與對照相比，Pb2+對油菜種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響表現(xiàn)為明顯的抑制，并且隨著濃度的升高，抑制作用逐漸增強(qiáng)。

2.3 Cu2+、Pb2+對油菜幼苗生長的影響

由表3可以看出，Cu2+處理下，低濃度（30～60 mg/L）時(shí)油菜幼芽的長勢比較好，芽長顯著高于對照，當(dāng)濃度≥90 mg/L時(shí)，芽長與對照間無顯著差異。Cu2+處理對油菜幼根生長具有明顯的抑制作用，表現(xiàn)為隨著Cu2+濃度的增加，對幼根的抑制作用明顯增強(qiáng)。

由表4可知，油菜幼苗的根長隨著Pb2+濃度的增加而變短，Pb2+濃度為1 200 mg/L時(shí)，幼根腐爛。Pb2+處理下，低濃度（300、600 mg/L）時(shí)芽的長勢比較好，顯著高于對照，高濃度（1 200 mg/L）時(shí)顯著抑制了芽的生長。由此可見，根長的變化比芽長的變化更能體現(xiàn)兩種重金屬對油菜的毒性。Cu2+、Pb2+處理對根系生長不利，這與根的生理作用有關(guān)。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，各處理對油菜種子發(fā)芽率的影響明顯不同，低濃度的Cu2+、Pb2+處理對種子的發(fā)芽率影響不大，高濃度的Cu2+、Pb2+對種子的發(fā)芽率有抑制作用。這可能是由于油菜對Cu2+、Pb2+的富集作用對種子的萌發(fā)、代謝產(chǎn)生了一定的抑制作用。在幼苗生長過程中，Cu2+、Pb2+對根的影響要大于對芽的影響，Pb2+對根的影響大于Cu2+，由此可見，根長的變化比芽長的變化更能體現(xiàn)兩種重金屬對油菜的毒性。Cu2+、Pb2+處理對根系生長不利，這與根的生理作用有關(guān)。根是幼苗吸收營養(yǎng)的器官，它直接與污染物接觸，影響根系的吸收作用[6]。同時(shí)Cu2+、Pb2+的毒害作用也抑制根系的生長，因此Cu2+、Pb2+處理對根的影響大于對芽的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林義章，徐 磊. 銅污染對高等植物的生理毒害作用研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，15（1）：201-204.

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[6] 韓 蕓，杜 錦，向春陽. 硫酸鋅、氯化鈣溶液浸種對玉米種子萌發(fā)的影響[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，20（4）：31-34.

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[8] 劉登義，王友保.Cu、As對作物種子萌發(fā)和幼苗生長影響的研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（2）：179-182.

[9] 馬成倉，洪法水.汞對小麥種子萌發(fā)和幼苗生長作用機(jī)制初探[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，1998，22（4）：373-378.

[10] 孫涌棟，李貞霞，李新崢，等.Cu2+對黃瓜發(fā)芽期發(fā)育和生理特性的影響[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，2008，22（3）：374-378.

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，各處理對油菜種子發(fā)芽率的影響明顯不同，低濃度的Cu2+、Pb2+處理對種子的發(fā)芽率影響不大，高濃度的Cu2+、Pb2+對種子的發(fā)芽率有抑制作用。這可能是由于油菜對Cu2+、Pb2+的富集作用對種子的萌發(fā)、代謝產(chǎn)生了一定的抑制作用。在幼苗生長過程中，Cu2+、Pb2+對根的影響要大于對芽的影響，Pb2+對根的影響大于Cu2+，由此可見，根長的變化比芽長的變化更能體現(xiàn)兩種重金屬對油菜的毒性。Cu2+、Pb2+處理對根系生長不利，這與根的生理作用有關(guān)。根是幼苗吸收營養(yǎng)的器官，它直接與污染物接觸，影響根系的吸收作用[6]。同時(shí)Cu2+、Pb2+的毒害作用也抑制根系的生長，因此Cu2+、Pb2+處理對根的影響大于對芽的影響。

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3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，各處理對油菜種子發(fā)芽率的影響明顯不同，低濃度的Cu2+、Pb2+處理對種子的發(fā)芽率影響不大，高濃度的Cu2+、Pb2+對種子的發(fā)芽率有抑制作用。這可能是由于油菜對Cu2+、Pb2+的富集作用對種子的萌發(fā)、代謝產(chǎn)生了一定的抑制作用。在幼苗生長過程中，Cu2+、Pb2+對根的影響要大于對芽的影響，Pb2+對根的影響大于Cu2+，由此可見，根長的變化比芽長的變化更能體現(xiàn)兩種重金屬對油菜的毒性。Cu2+、Pb2+處理對根系生長不利，這與根的生理作用有關(guān)。根是幼苗吸收營養(yǎng)的器官，它直接與污染物接觸，影響根系的吸收作用[6]。同時(shí)Cu2+、Pb2+的毒害作用也抑制根系的生長，因此Cu2+、Pb2+處理對根的影響大于對芽的影響。

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