Pb2+脅迫對2種車前種子萌發及幼苗生長的影響

趙淑玲，何九軍，王一峰，張蕊紅，蹇小勇，王永斌，孫 杰

（1.隴南師范高等專科學校，甘肅成縣 742500；2.隴南特色農業生物資源研究開發中心，甘肅成縣 742500；3.成縣城關鎮農業技術推廣站，甘肅成縣 742500）

隨人類生活節奏以及工業化進程的加快，產生三廢（廢氣、廢水、廢渣）通過各種途徑進入土壤，造成土壤重金屬污染。鉛污染是主要的污染源之一，含鉛污染物的來源較多，在污染土壤中含量可達5 000 mg/kg，含鉛污染物難以降解且易在土壤中積累，造成土壤重金屬鉛污染，被鉛污染的土壤質量下降，種植的農作物吸收重金屬后生長受阻，品質和產量下降。車前，又名車輪草等，一至多年生草本，可食藥用，生長速度快，生物量積累快，楊櫻等人[4]研究表明，車前對銅、鉛有一定的富集作用，車前是重金屬污染地原生態重要植物資源之一[5]。平車前（Plantago depressaWilld.）和車前（Plantago asiaticaL.）是甘肅隴南常見雜草，該試驗利用不同濃度Pb2+分別對平車前、車前的種子、幼苗進行脅迫，探討Pb2+對平車前、車前種子的萌發、幼苗生長情況的影響，研究重金屬鉛對平車前、車前種子萌發及幼苗生長的影響，探討平車前和車前對Pb2+的耐受性。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1試驗地概況。2020年7—9月，在隴南境內采集種子，平車前采自隴南成縣梁山（33°45′28"N，105°44′10″E），車前采自隴南成縣小川草壩村（33°41′38″N，105°35′38″E），采集種子后在種子室內陰干。

1.1.2試驗儀器。人工培養箱（型號RQH-250，金壇市醫療儀器廠）；硝酸鉛（天津市光復精細化工研究所，試劑均為AR級）等。

1.1.3品種選擇。平車前和車前是甘肅隴南常見雜草。

1.2 方法

1.2.1試驗方法。利用0.4%的KMnO4溶液分別浸泡平車前和車前種子30 min，用蒸餾水沖洗，點播在鋪有雙層濾紙培養皿（d=9 cm），50粒/皿，處理組分別用：50、100、150、200 mg/L的硝酸鉛溶液（以Pb2+溶液濃度計）澆灌，硝酸鉛溶液澆灌至種子1/3處，每個Pb2+濃度處理做3個平行，每天根據培養皿中情況補充相應濃度的Pb2+溶液，以蒸餾水處理為對照（CK，0 mg/L）。將培養皿放置在培養箱中培養，溫度設置為（25±1）℃，每天觀察并記錄，在第10天進行各項指標測定。

1.2.2指標測定及方法。

（1）車前種子萌發情況計算。第2天開始統計平車前和車前種子發芽數等，以平車前和車前種子胚根達種子長度1/2作為發芽標準；發芽率（%）=發芽種子總數/試驗種子總數×100；發芽指數（Gi）=∑（Gt/Dt）；Gt為第t天發芽的種子數，Dt為對應的發芽天數[6]；發芽勢（Gv）=發芽峰值日累計發芽種子數/供試驗種子總粒數×100%。

（2）生物量情況測定。試驗期間觀察種子萌發及幼苗的生長狀況，做好統計記錄，在第10天，隨機從培養皿中取10株車前幼苗分別測定胚根以及株高、鮮重和干重等。

1.2.3試驗數據統計方法。數據用IBM SPSS Statistics 23軟件，單因素ANOVA檢驗鄧肯（0.05水平）分析統計，二因素分析用一般線性模型中單因素法分析統計，用Origin 2018做圖。

2 結果與分析

2.1 重金屬Pb2+脅迫對平車前和車前萌發率的影響

從圖1可以看出，平車前和車前在不同Pb2+脅迫下，其萌發率有一定的影響，平車前萌發率隨Pb2+濃度先升高后下降，在Pb2+濃度50 mg/L時有最高萌發率，是CK的

圖1 Pb2+脅迫對平車前、車前種子萌發率的影響

1.01倍，隨后下降，在Pb2+濃度200 mg/L時，平車前萌發率最低，是CK的0.84倍。車前處理組的萌發率隨Pb2+濃度下降，但車前各處理組萌發率均在80%以上，表明該試驗范圍內的鉛脅迫對車前種子萌發影響較小。Pb2+濃度在200 mg/L時，對平車前、車前的萌發率有抑制作用，與CK相比有差異顯著（P＜0.01）。平車前和車前發芽率在相同梯度重金屬處理下，其萌發率無差異（P＞0.05）。

2.2 重金屬Pb2+脅迫對平車前和車前發芽指數的影響

從圖2可以看出，發芽指數在一定程度上可以衡量種子的發芽能力和活力[7]。平車前和車前種子的發芽指數在Pb2+濃度50 mg/L時，均高于CK組，其發芽指數分別是7.367和14.539，而CK組的發芽指數為6.936和14.136，表明較低濃度Pb2+對平車前、車前種子萌發有一定的促進作用，當Pb2+濃度大于50 mg/L時，平車前和車前種子發芽指數隨脅迫濃度的增加而降低。平車前和車前發芽指數在相同梯度重金屬處理下，其發芽指數有顯著差異（P＜0.01）。

圖2 Pb2+脅迫對平車前、車前種子發芽指數的影響

2.3 重金屬Pb2+脅迫對平車前和車前發芽勢的影響

發芽勢體現種子的發芽速度和整齊度。由圖3可以看出，平車前和車前的發芽勢隨處理濃度梯度的增加，整體呈下降趨勢。平車前在Pb2+濃度100 mg/L、車前在Pb2+濃度50 mg/L時發芽勢具有最高值，發芽勢表現與萌發率一致，推測低濃度的Pb2+對平車前和車前種子的萌發有一定的促進作用。平車前發芽勢處理組與CK相比無差異（P＞0.05），車前發芽勢處理組在Pb2+濃度100～200 mg/L時與CK相比差異顯著（P＜0.01）。

圖3 Pb2+脅迫對平車前、車前種子發芽勢的影響

2.4 重金屬Pb2+脅迫對平車前和車前幼苗胚根長度、株高及生物量影響

試驗第2天，車前種子胚根突破種皮開始萌發，第3天車前種子萌發粒數最多，第3天各處理組主根基本無差別，主根白色有光澤，根尖有多數細根毛，隨Pb2+處理濃度和時間的增加，各處理組主根逐漸出現較大差別，根毛逐漸減少至無，主根生長緩慢，根尖顏色呈黑褐色。從圖4可以看出，平車前和車前幼苗生長情況基本一致，隨Pb2+濃度脅迫增加，幼苗的主根長度、苗高、鮮重等呈下降趨勢，幼根根尖在Pb2+濃度50～200 mg/L，根毛明顯減少，胚根急劇縮短，根尖呈現黑褐色。

圖4 Pb2+脅迫對平車前、車前幼苗生長影響

從表1可以看出，不同Pb2+脅迫對平車前、車前幼苗生長均有一定的影響。和CK相比，平車前、車前處理組的苗高隨Pb2+脅迫濃度的增加呈下降趨勢，對幼苗主根、株高生長影響較大，差異極顯著（P＜0.01），Pb2+脅迫濃度在50～150 mg/L時，平車前、車前株高與CK相比，有差異（P＜0.05），Pb2+脅迫濃度在200 mg/L時，平車前、車前株高與CK相比，有顯著差異（P＜0.01）。平車前、車前2個品種主根長度各處理組與CK相比，無差異（P＞0.05），株高在Pb2+脅迫濃度50～150 mg/L時與CK相比無差異（P＞0.05），在Pb2+脅迫濃度200 mg/L時與CK相比有差異（P＜0.05）。

表1 不同Pb2+脅迫對平車前、車前幼苗生長的影響（x±s）

平車前、車前鮮重和干重隨Pb2+脅迫濃度增加受影響較大，鮮重、干重整體呈下降趨勢，其中，平車前處理組Pb2+脅迫濃度150～200 mg/L時，鮮重與CK相比差異極顯著（P＜0.01），車前各處理組與CK相比差異極顯著（P＜0.01），平車前、車前干重在Pb2+脅迫濃度處理范圍內基本無差異（P＞0.05）。

3 討論

試驗中，利用不同濃度的Pb2+（0～200 mg/L）處理平車前和車前，隨Pb2+脅迫濃度的增加，平車前和車前種子的萌發率、發芽指數、發芽勢先升高后降低，萌發率，發芽指數、發芽勢在Pb2+濃度50 mg/L時達到最高，推測低濃度Pb2+刺激下，對植物種子的萌發有一定的促進作用。隨Pb2+濃度的逐漸增加，對平車前和車前的幼苗生長有抑制作用（P＜0.05），其中對胚根的生長抑制比對芽的生長抑制更強，芽的生長高于胚根的生長，Pb2+濃度＞50 mg/L時，平車前和車前幼苗的根急劇縮短，根尖幾乎無根毛，根尖發黑褐色，與劉曉洲[8]、陳進樹[9]等人的研究結果相同。由于Pb2+主要通過根部吸收再進入植物體內，根部生長受到影響較大，在Pb2+的吸收轉運過程中，植物細胞細胞膜的選擇性等使得Pb2+進入植物體內的運轉受到限制，對植物的芽長等影響相對較小。試驗中，隨Pb2+脅迫濃度的增加，平車前和車前的鮮重、干重均下降，平車前幼苗鮮重重金屬處理組與CK相比，差異顯著（P＜0.01），平車前和車前幼苗干重無差異（P＞0.05），王瀚[10]研究認為，金屬離子能降低細胞水勢，細胞內水分外流，造成細胞滲透壓的改變，水分代謝發生較大變化，同時重金屬Pb2+對植物的光合作用有抑制作用，影響光合作用的產物及大分子化合物的合成[11]，導致平車前和車前生理代謝受阻，生物量持續下降。

從該試驗可以看出，在外界重金屬鉛脅迫下，對平車前和車前的生長有一定的影響，在較低Pb2+脅迫濃度（＜50 mg/L）下，萌發率、發芽指數等有一定的促進作用。說明在Pb2+脅迫范圍內（0～200 mg/L），平車前和車前對鉛脅迫有一定的耐受性，能在輕度鉛污染土壤上作為鉛污染土壤修復植物進行栽植。