多年生黑麥草種子萌發(fā)及幼苗生長對鎘脅迫的響應(yīng)研究

張媛媛 李加米 李曉平 胡 霞

（樂山師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，四川 樂山 614000）

隨著人口的增加和工業(yè)化進程的加快，土壤重金屬污染已成為一個全球性問題。在所有非植物必需的重金屬元素中，鎘（Cd）最為引人關(guān)注，因為鎘易被作物吸收，并通過食物鏈在人體內(nèi)富集。調(diào)查顯示，中國已有1.3萬hm2耕地遭受鎘的污染［1］。因此，需要積極治理土壤鎘污染。目前，效果較好的鎘污染土壤修復(fù)方法物理法和化學(xué)法，要么成本太高、價格昂貴，要么對土壤擾動太大，不適合用于大面積的鎘污染土壤治理。而植物修復(fù)方法綠色環(huán)保、高效經(jīng)濟，適合大面積的鎘污染土壤修復(fù)治理。

多年生黑麥草（Lolium perenneL.）是禾本科黑麥草屬草本植物，在我國長江以南種植廣泛，生長勢頭強，生長期短，是重要的栽培牧草和綠肥作物［2］，可用于修復(fù)鎘污染的土壤。但是，多年生黑麥草對鎘污染土壤的修復(fù)效果如何有待深入研究。鑒于此，本文以多年生黑麥草為材料，探索不同濃度鎘污染對黑麥草種子萌發(fā)和生長的影響，為鎘污染土壤的植物修復(fù)提供一定的理論依據(jù)。

1 試驗設(shè)計

試驗選用多年生黑麥草種子。用CdCl2·2.5H2O分析純配置不同濃度的氯化鎘溶液（0.5、1.0、5.0、10.0、20.0 mg/L和40.0 mg/L）。準(zhǔn)備有3層濾紙、直徑12 mm的培養(yǎng)皿21個，每個培養(yǎng)皿中放入挑選好的完整種子100粒，分別用不同濃度的10 mL鎘溶液和清水（CK）處理后置于20℃恒溫光照培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)，重復(fù)3次。

從試驗開始第3天開始統(tǒng)計種子的發(fā)芽數(shù)，試驗第7天截止計算發(fā)芽率等發(fā)芽指標(biāo)。試驗開始第8天，在每個培養(yǎng)皿中選擇10粒種子，測定其根質(zhì)量、芽質(zhì)量和鮮質(zhì)量。試驗開始第15天，剪取不同鎘濃度脅迫下黑麥草幼苗葉片，測定其葉綠素含量和丙二醛的含量［3-4］。

2 數(shù)據(jù)分析方法

采用Excel 2007處理數(shù)據(jù)并繪制圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 多年生黑麥草種子萌發(fā)和幼苗生長對不同濃度Cd2+脅迫的響應(yīng)

表1 不同Cd2+濃度對多年生黑麥草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

由表1可知，Cd2+濃度為0.5～10.0 mg/L時，多年生黑麥草發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)與對照相比差異不顯著。當(dāng)Cd2+濃度≥20.0 mg/L時，隨著Cd2+濃度的增加，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)都急劇下降，達到顯著水平。多年生黑麥草在Cd2+濃度為0.5～10.0 mg/L時，其幼苗單株平均鮮質(zhì)量、芽質(zhì)量、根質(zhì)量都有不同程度的增加；當(dāng)Cd2+濃度≥20.0 mg/L時，隨著Cd2+脅迫強度的增加，其鮮質(zhì)量、芽質(zhì)量均有不同程度的降低。結(jié)果表明，低濃度的Cd2+刺激對多年生黑麥草種子萌發(fā)并無影響，反而對幼苗生長有一定的促進作用；而在高濃度的Cd2+脅迫（≥20.0 mg/L）下，多年生黑麥草種子萌發(fā)和初期生長都隨著Cd2+濃度的增加而被顯著抑制。

3.2 多年生黑麥草幼苗葉片生理特性對不同濃度Cd2+脅迫的響應(yīng)

多年生黑麥草幼苗葉片的葉綠素含量隨著Cd2+脅迫的加劇而呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢（見圖1）。當(dāng)鎘脅迫濃度為1.0 mg/L時，葉綠素含量最大，與對照差異極其顯著（見圖1）?？赡?.0 mg/L就是鎘污染濃度的轉(zhuǎn)折點，在這個濃度下隨著鎘脅迫加劇，葉綠素含量增加。而高于這個濃度的鎘脅迫，則顯著降低了葉綠素含量。也說明低濃度的鎘對黑麥草葉綠素合成有一定的刺激作用，當(dāng)Cd2+濃度逐漸累積到一定值時，就會抑制葉綠素的合成［5］。

圖1 多年生黑麥草葉綠素含量對不同濃度鎘脅迫的響應(yīng)

在鎘脅迫下，丙二醛含量則與葉綠素含量呈現(xiàn)不同的變化趨勢。隨著鎘脅迫的加劇，丙二醛含量呈現(xiàn)不斷增加的趨勢（見圖2）。統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，當(dāng)Cd2+濃度≥10.0 mg/L時，幼苗葉片丙二醛含量顯著高于對照。這也表明了高濃度的鎘污染使幼苗葉片細胞膜發(fā)生明顯的脂質(zhì)過氧化作用，對細胞膜造成了顯著的傷害。這與王興明等的研究結(jié)果是一致的［6］。

圖2 多年生黑麥草丙二醛含量對不同濃度鎘脅迫的響應(yīng)

4 結(jié)論

低濃度的鎘脅迫對多年生黑麥草幼苗生長和葉綠素含量有刺激作用，而高濃度的鎘污染顯著降低了葉綠素含量、增加了丙二醛含量，對細胞膜造成了明顯的傷害。這也暗示著多年生黑麥草對低濃度鎘污染土壤有一定的忍耐和修復(fù)能力，但需對其修復(fù)重金屬污染的能力進行進一步研究。