重金屬鉛脅迫對小白菜種子萌發的影響

徐芬芬，袁 盼，鄒阿鳳

（上饒師范學院生命科學學院，江西 上饒 334001）

受自然因素和人類活動的影響，如工業“三廢”、農業污水灌溉、農藥化肥的使用、含鉛防爆汽油的開發使用等，我國的農田土壤環境重金屬污染情況日益惡化，環境中Pb含量急劇增加。鉛被植物吸收并積累到一定程度就會影響種子的萌發，使根系喪失正常功能，妨礙其對養料的吸收，阻滯農作物正常生長發育，降低產量和品質，還會通過食物鏈的富集嚴重損害人的神經、消化、免疫和生殖系統[1-2]。

近年來，有關鉛對植物的毒性效應，國內外已進行了大量研究[3-10]，但關于鉛對小白菜生理特性影響的研究[11]報道較少，特別是鉛對小白菜種子萌發的影響尚未見報道。本試驗研究了鉛對小白菜種子萌發和幼苗生長的影響及其毒害機理，可為蔬菜鉛污染的預測預報、生產無公害蔬菜等提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小白菜品種為：“抗熱中箕605”。

1.2 試驗設計與處理

將種子用70%酒精消毒5min，自來水沖洗干凈，并用蒸餾水沖洗3次以上，最后用濾紙吸干水分備用。選取直徑9 cm的培養皿，內鋪2層濾紙，挑選基本均勻一致、色澤紫紅的飽滿種子100粒播種于濾紙之上。每個培養皿加處理液5mL左右，以濾紙飽和為基準。Pb以Pb（AC）2的形式提供，濃度梯度設置為：0、0.1、0.3、0.5、0.8、1.0、1.5、2.0 mmol/L，每12 h用稱重法加水一次。每個處理3次重復。萌發試驗在培養箱內進行，將萌發后的種子幼苗培養10 d，之后測定幼苗的各項指標。

1.3 測定指標和方法

1.3.1 發芽率 12 h后，開始觀察出芽情況，以后每隔12 h觀察一次發芽率，36 h后計算發芽率、發芽勢和發芽指數，見式（1）～式（4）。

式中，Dt為發芽時間d，Gt為與Dt相對應的每天發芽種子數。

活力指數（VI）=發芽指數（Gt）×胚鮮重（g）（4）

1.3.2 根、芽長和胚芽重的測量 試驗結束時測出種子萌發的根、芽長和胚芽重。發芽試驗結束時，在每個培養皿中取6株幼苗，測量根長、芽長和胚芽重。

1.3.3 抑制指數 抑制指數的計算見式（5）。

抑制指數（RI）=（對照指標值-處理指標值）/對照指標值 （5）

2 結果與分析

2.1 鉛脅迫對小白菜種子發芽的影響

由表1可知，隨鉛脅迫濃度的增加，小白菜種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數等均呈先升高后下降的趨勢。各發芽指標峰值均發生在0.1mmol/L的處理上，該處理的發芽率和發芽指數均較CK稍有提高。此后，隨著鉛脅迫濃度的增加，各發芽指標均有所降低。其中，1.5 mmol/L和2.0 mmol/L鉛處理各指標均顯著或極顯著低于CK。這說明，低濃度（0.1 mmol/L）鉛脅迫處理對小白菜種子萌發有一定的促進作用，而高濃度（1.5 mmol/L）鉛脅迫則顯著抑制種子萌發。

表1 鉛脅迫對小白菜種子發芽的影響

2.2 鉛脅迫對小白菜胚根長、胚芽長及胚鮮重的影響

由表2可知，0.1mmol/L鉛處理胚根長、胚芽長均較對照有所提高。此后，胚根長、胚芽長均隨鉛脅迫濃度的增加而降低。隨鉛處理濃度的增加，胚

表2 鉛脅迫對小白菜胚根長、胚芽長及胚鮮重的影響

鮮重一直下降。這說明，胚鮮重對鉛脅迫更敏感。

2.3 鉛脅迫對各指標抑制指數的影響

由表3可知，0.1 mmol/L處理對發芽率、發芽勢、發芽指數、胚根長和胚芽長均有促進作用，當濃度大于0.3 mmol/L時，促進作用消失，抑制作用逐漸增大，且隨著濃度增加，RI持續增長。抑制指數之和（∑（RI））表示各指標受抑制的程度，依次為：胚根長>活力指數>發芽指數>胚鮮重>發芽勢>胚芽長>發芽率。這表明，鉛脅迫對胚根長的影響最大，對發芽率的影響最小。

表3 鉛脅迫下小白菜種子萌發的抑制指數

3 小結與討論

重金屬污染已成為環境生物學關注的焦點。從植物生理角度來看，種子萌發即是植物生命進程的起點，也是植物最早接受重金屬脅迫的階段。因此，了解種子萌發對鉛的脅迫反應，是系統認識重金屬傷害機理的較好途徑。本研究結果表明，低濃度（0.1mmol/L）鉛脅迫對小白菜種子萌發有一定的促進作用，高濃度（1.5 mmol/L）鉛脅迫則顯著抑制小白菜種子的萌發。這種重金屬對植物種子萌發的影響存在較低濃度下刺激和高濃度下抑制的效應，與張春榮[12]和孫涌棟[13]等的研究結果一致。

另外，從各指標受鉛脅迫抑制的程度來看，依次為：胚根長>活力指數>發芽指數>胚鮮重>發芽勢>胚芽長>發芽率。這表明，鉛脅迫對胚根長的影響最大，對發芽率的影響最小。這是因為種子吸脹萌動時，胚根快速吸水伸長并最先突破種皮，使根在鉛積累量、受鉛脅迫的時間進程上大于胚芽，根能將重金屬離子固定在根部的吸附位點上，從而阻止重金屬離子進一步向地上部分轉移。因此，根是植物體中最重要的絡合重金屬的部位，也是最易受重金屬毒性影響的部位[14]，從而受害表現也更深。

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