鉛脅迫對(duì)馬蹄金和白三葉種子萌發(fā)的影響

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(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)草學(xué)研究所，長沙 410128)

2012-10-16

魏建兒(1989—)，女，福建泉州人，Email: 24302085@qq.com。*通信作者, Email: lgyh@163.com。

湖南省教育廳項(xiàng)目(10C0800)。

鉛脅迫對(duì)馬蹄金和白三葉種子萌發(fā)的影響

魏建兒，鄧麗，于輝*

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)草學(xué)研究所，長沙 410128)

用不同濃度的鉛溶液處理白三葉和馬蹄金種子，測(cè)定了兩種草種的發(fā)芽率、根長、芽長和活力指數(shù)等。結(jié)果表明：白三葉種子在鉛脅迫下，除了發(fā)芽指數(shù)在400 mg/L鉛處理下與對(duì)照相比有所提高外，其他指標(biāo)隨著鉛濃度的增大而逐漸降低；而鉛脅迫對(duì)馬蹄金種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用，濃度小于800 mg/L的鉛處理下馬蹄金種子的各項(xiàng)指標(biāo)高于對(duì)照或與對(duì)照差異不顯著。綜合比較發(fā)現(xiàn)馬蹄金比白三葉表現(xiàn)出更好的耐鉛性。

鉛脅迫；馬蹄金；白三葉；種子萌發(fā)

近年來由于工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，含有重金屬的污染物通過各種途徑不斷進(jìn)入土壤。重金屬污染在土壤環(huán)境中具有隱蔽性、長期性和不可逆轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，受重金屬污染土壤的治理和修復(fù)成為亟需解決的現(xiàn)實(shí)問題[1]。鉛是環(huán)境污染中最為普遍的重金屬之一，且來源廣泛。草本植物具有生長迅速、須根發(fā)達(dá)、再生能力強(qiáng)和易于種植等特點(diǎn)，可以迅速覆蓋和綠化受重金屬污染的區(qū)域，并且能夠吸收較多的污染物，對(duì)重金屬污染的土壤具有良好的修復(fù)效果[2]。因此篩選耐鉛性強(qiáng)或具有鉛富集能力的草坪草和地被植物對(duì)鉛污染區(qū)域的生態(tài)綠化和土壤修復(fù)具有重要的意義。馬蹄金(DichondrarepensForst.)和白三葉(TrifoliumrepensLinn.)在目前草坪綠化中運(yùn)用的比較多，其適應(yīng)性廣，建坪容易，是優(yōu)良的地被兼觀賞植物[3，4]，但是關(guān)于重金屬對(duì)這兩種草種種子萌發(fā)生長影響的研究則鮮有報(bào)道。本研究以這兩種草種為材料，分析草種萌發(fā)階段對(duì)鉛脅迫的響應(yīng)，對(duì)比兩種草種的耐鉛性能，為在遭受鉛污染的區(qū)域進(jìn)行草坪建植的草種選擇提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

供試草種為馬蹄金和白三葉種子，購自百綠公司。

以Pb(NO3)2為鉛處理源，設(shè)置8個(gè)濃度梯度：0、200、400、800、1 200、1 600、2 000和2 500 mg/L。培養(yǎng)皿洗凈烘干后裝滿石英砂，將配好的鉛溶液15 mL置于培養(yǎng)皿中。每個(gè)培養(yǎng)皿均勻放入50粒飽滿、均勻的草種。于(25 ±1) ℃光照培養(yǎng)箱中，10 h光照培養(yǎng)。培養(yǎng)期間每日觀察，適時(shí)補(bǔ)充蒸發(fā)的水分，并逐日記載各培養(yǎng)皿中的發(fā)芽種子數(shù)。種子萌發(fā)后第10 天計(jì)算每皿種子發(fā)芽率，每處理隨機(jī)取10 粒萌發(fā)的種子，測(cè)量根長和芽長。

發(fā)芽指數(shù)Gi=ΣGt/Dt，Gt為第t天的發(fā)芽增值數(shù)，Dt為相應(yīng)的時(shí)間(d)；種子活力指數(shù)VI=Gi·S，S為幼苗生長勢(shì)，這里指萌發(fā)后的幼苗長(根長和芽長) 。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉛脅迫對(duì)白三葉和馬蹄金種子發(fā)芽率的影響

從圖1可以看出，無鉛脅迫和低鉛濃度處理下，兩種草種均于實(shí)驗(yàn)開始后第3天發(fā)芽，種子發(fā)芽快而整齊。鉛濃度大于200 mg/L時(shí)，白三葉發(fā)芽推遲1 d，而馬蹄金的發(fā)芽基本不受影響。鉛濃度大于2 000 mg/L時(shí)，馬蹄金萌發(fā)時(shí)間比對(duì)照推遲1 d。就發(fā)芽率而言，鉛濃度低于200 mg/L時(shí)，白三葉的發(fā)芽率與對(duì)照差異不顯著，隨鉛濃度的增加，白三葉種子的發(fā)芽率呈下降趨勢(shì)。鉛濃度上升到800 mg/L時(shí)，白三葉發(fā)芽率下降到了對(duì)照的83%，差異極顯著。但當(dāng)達(dá)到最高濃度2 500 mg/L時(shí)，仍有21%的發(fā)芽率，表現(xiàn)出了一定的耐鉛性。相對(duì)于白三葉，馬蹄金對(duì)鉛則表現(xiàn)出了較強(qiáng)的耐受性。鉛濃度小于2 000 mg/L處理下，馬蹄金種子的發(fā)芽率均高于對(duì)照。即使在鉛濃度達(dá)到2 500 mg/L時(shí)，與對(duì)照相比馬蹄金的發(fā)芽率下降仍不顯著。

圖1 不同鉛濃度下馬蹄金(上)和白三葉(下)種子萌發(fā)曲線

2.2 鉛脅迫對(duì)兩種草種萌發(fā)后生長的影響

種子開始萌發(fā)后第10天測(cè)定的胚根及胚芽長度變化如表1。總體來看，隨著鉛濃度的升高，兩種草胚根和胚芽生長受抑程度逐漸加強(qiáng)，其長度逐漸縮短。馬蹄金的根長和芽長在鉛濃度低于400 mg/L時(shí)均高于對(duì)照，但差異不顯著。當(dāng)鉛濃度增至400 mg/L時(shí)，馬蹄金的根長下降到了對(duì)照的59%，差異顯著，芽長則不受影響；白三葉的根和芽則下降到了對(duì)照的68%和81%，生長已受到顯著抑制。當(dāng)鉛濃度達(dá)到2 500 mg/L時(shí)，馬蹄金胚根和胚芽長度下降到了對(duì)照的15%和48%，白三葉更是下降到了對(duì)照的9%和14%。

表1 鉛脅迫下兩種草和根長和芽長(cm)

注：表格同一列中不同字母表示濃度間差異顯著(p<0.05)。

從對(duì)鉛敏感性來看，胚根較胚芽敏感。相同鉛濃度處理下，兩種草胚根受抑制程度大于胚芽。而兩個(gè)草種相比較，白三葉根長和芽長下降的幅度大于馬蹄金。

2. 3 種子活力指數(shù)

由圖2看出，隨鉛濃度的升高，白三葉的活力指數(shù)呈下降趨勢(shì)。鉛濃度為800 mg/L時(shí)，白三葉的活力指數(shù)下降到了對(duì)照的58%，差異極顯著，而在這個(gè)濃度范圍內(nèi)馬蹄金的活力指數(shù)則大于對(duì)照，表明鉛對(duì)馬蹄金種子發(fā)芽有一定的刺激作用。當(dāng)鉛濃度達(dá)到2 500 mg/L時(shí)，白三葉的活力指數(shù)下降到了對(duì)照的3%左右，而馬蹄金仍高達(dá)對(duì)照的64%。相同鉛濃度下，白三葉種子活力指數(shù)低于馬蹄金。

圖2 鉛脅迫下兩種草種子的活力指數(shù)

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)中，鉛濃度低于200 mg/L時(shí)兩種草的萌發(fā)都未受明顯影響，對(duì)馬蹄金還出現(xiàn)了一定的促進(jìn)作用，并且這種促進(jìn)作用一直持續(xù)到鉛濃度達(dá)到2 000 mg/L時(shí)，其促進(jìn)機(jī)制還有待進(jìn)一步探討。相同鉛濃度下，兩種草根長下降的幅度大于芽長，表明鉛對(duì)根的影響大于芽，這與張春榮等[5]，慈恩等[7]，劉明美等[9]，廖鋼等[10]的報(bào)道一致。原因可能是種子萌發(fā)后，根最先突破種皮吸水，這使根的重金屬累積量以及受脅迫時(shí)間均比芽嚴(yán)重。

低鉛濃度下，兩種草種子活力指數(shù)與對(duì)照差異不顯著，馬蹄金的活力指數(shù)還出現(xiàn)了增加效應(yīng)。隨處理中鉛濃度的不斷升高，兩種草種的活力指數(shù)不斷下降，表明鉛脅迫已對(duì)其產(chǎn)生了影響。相同鉛濃度下，白三葉種子活力指數(shù)小于馬蹄金，且苗的生長受抑程度大于馬蹄金，表明白三葉對(duì)鉛的耐受性小于馬蹄金?？赡苁怯捎隈R蹄金種子表面的包衣吸收了一部分金屬離子，使得馬蹄金種子的萌發(fā)受影響較小。本實(shí)驗(yàn)僅研究了鉛脅迫下白三葉和馬蹄金的萌發(fā)指標(biāo)，兩種植物對(duì)鉛的吸收和耐性機(jī)理等都有待進(jìn)一步研究。

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10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.08