酸、Cd脅迫對寬葉雀稗種子萌發(fā)、幼苗生長及亞細胞結(jié)構(gòu)的影響

趙雅曼，陳順鈺，張 韻，姜 云，侯曉龍，2，3*，蔡麗平，2，3

（1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福州 350002；2.海峽兩岸紅壤區(qū)水土保持協(xié)同創(chuàng)新中心，福州 350002；3.南方紅壤區(qū)水土保持國家林業(yè)局重點實驗室，福州 350002）

礦山開采廢棄地的污染及其治理是我國及許多發(fā)展中國家目前面臨的主要環(huán)境問題之一，不同類型礦山廢棄地植被恢復(fù)的限制因子存在一定差異，其中土壤酸度低和重金屬污染是大多金屬礦山廢棄地植被恢復(fù)的主要限制因子[1-3]。福建長汀的稀土資源儲量為福建省之最，達13.2萬t，由于稀土開采長期處于工藝落后、管理不善等狀況，使礦區(qū)土壤結(jié)構(gòu)遭到嚴重破壞，不僅造成水土流失，還造成重金屬污染與土壤酸化[4]。研究表明長汀稀土礦區(qū)廢棄堆浸池的土壤酸度為4.05，重金屬Cd含量為7.64 mg·kg-1，Cd綜合生態(tài)風(fēng)險指數(shù)達極重污染水平，酸和Cd是限制稀土礦廢棄地植被恢復(fù)的重要限制因子[5]。

寬葉雀稗（Paspalum wettsteinii）是禾本科多年生草本植物，其莖下部貼地面呈匍匐狀，分蘗能力強，著地部分節(jié)上可長出不定根，生長速度快，在干旱貧瘠的紅、黃壤坡地亦能生長，具有抗旱性強、耐酸、耐貧瘠等特點[6]，在長汀稀土礦廢棄地治理中有很好的植被恢復(fù)效果，其與胡枝子、木荷、楓香和山杜英搭配的植被恢復(fù)模式可使土壤容重降低到1.33～1.35 g·cm-3，達到土壤良性結(jié)構(gòu)的要求，同時土壤肥力指數(shù)可達到0.544，對土壤肥力有較好的改良效果，得到了廣泛應(yīng)用[7]。在長汀稀土礦廢棄地治理過程中采取撒播寬葉雀稗種子的方法進行植被恢復(fù)，說明其種子對酸和Cd脅迫具有較強的耐性，其中可能存在一些有待挖掘的特殊響應(yīng)機理。

鑒于此，本研究以寬葉雀稗種子為試驗材料，設(shè)置不同酸和Cd脅迫處理，在人工氣候箱中開展寬葉雀稗種子對酸和Cd脅迫的響應(yīng)研究，測定不同脅迫處理條件下寬葉雀稗種子萌發(fā)、幼苗生長、生物量等指標，以及質(zhì)膜完整性和亞細胞分布，比較不同脅迫處理下寬葉雀稗種子萌發(fā)之間的差異，分析寬葉雀稗種子在不同酸和Cd脅迫下的響應(yīng)，以期為稀土礦廢棄地及同類礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)提供科技支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

寬葉雀稗種子購買于深圳市鑫淼森生態(tài)環(huán)境建設(shè)有限公司，種子在4℃冰箱中保存。酸脅迫液采用CH3COOH進行配制，Cd脅迫液采用分析純試劑Cd（CH3CO2）2進行配制。

1.2 試驗方法

寬葉雀稗種子先用0.3%的高錳酸鉀溶液浸泡30 min，然后用純水沖洗數(shù)遍后室溫浸泡24 h。酸脅迫的pH值分別為3.5、4.5、5.5，Cd脅迫濃度分別為5、10、20 mg·L-1（Cd5、Cd10、Cd20），同時設(shè)置純水處理作為對照（CK，pH值為6.1），每個處理均3個重復(fù)。利用培養(yǎng)皿進行種子萌發(fā)脅迫實驗，每個培養(yǎng)皿（9 cm）放兩張濾紙，并各加5 mL的脅迫液，選取大小一致、色澤鮮艷、飽滿的寬葉雀稗種子，每個處理整齊排列50粒。試驗期間采用稱重法保持培養(yǎng)皿濕度，并每2 d更換一次濾紙和脅迫液，以排除水分蒸發(fā)和脅迫液濃度變化對實驗的影響。試驗在人工氣候箱中進行，培養(yǎng)條件為溫度25℃，濕度75%，光照強度10 000 lx，晝/夜光照時間14 h/10 h。以種子胚根突破種皮，肉眼可見為萌發(fā)標志，每天記錄發(fā)芽數(shù)，以連續(xù)5 d萌發(fā)數(shù)保持一致為發(fā)芽結(jié)束標志。試驗第4 d統(tǒng)計發(fā)芽勢，第18 d統(tǒng)計發(fā)芽率。

1.3 測定指標

1.3.1 萌發(fā)指標測定[8]

發(fā)芽率=萌發(fā)種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

發(fā)芽勢=發(fā)芽高峰期發(fā)芽的種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）＝∑（Gt/Dt）

活動指數(shù)（VI）=GI×g

式中：Gt為t時間內(nèi)的萌發(fā)數(shù)；Dt為相應(yīng)的萌發(fā)時間，d；g為芽長度+根長度。

1.3.2 萌發(fā)抑制指數(shù)[8]

抑制指數(shù)（RI）=（對照指標值－處理指標值）/對照指標值

當(dāng)RI=0時，酸、Cd脅迫對種子萌發(fā)無明顯作用；當(dāng)RI＞0時，酸、Cd脅迫對種子萌發(fā)起抑制作用；當(dāng)RI＜0時，酸、Cd脅迫對種子萌發(fā)起促進作用。

1.3.3 胚根長、胚芽長的測定

萌發(fā)結(jié)束后，參考魯如坤[9]的方法測量根長、芽長。在每盤培養(yǎng)皿中各選取20株長勢一致的幼苗，用游標卡尺測量其根長、芽長。

1.3.4 生物量的測定

萌發(fā)結(jié)束后，用四位電子天平分別稱量根、芽和胚的鮮質(zhì)量；然后105℃殺青30 min，80℃烘干至恒質(zhì)量，用四位電子天平稱量其干質(zhì)量。

1.3.5 測定質(zhì)膜完整性

質(zhì)膜完整性檢驗采用Evans blue染色的方法[10]。從酸或Cd脅迫后的培養(yǎng)皿里分別取長度為2 cm左右的寬葉雀稗幼苗根尖，每個濃度3～5根，放于4℃冷處理的 0.5 mmol·L-1的 CaCl2（pH 4.5）溶液中浸泡 5 min，然后用蒸餾水洗凈吸干，再將根浸泡于4 mL伊文思藍溶液（0.025%伊文思藍溶于100 μmol·L-1pH 5.6的CaCl2溶液中）中30 min，取出后用蒸餾水沖洗，最后在蒸餾水中浸泡15 min，然后在光學(xué)顯微鏡下觀察拍照，以測定原生質(zhì)膜的完整性。

1.3.6 葉片超顯微結(jié)構(gòu)的測定

將樣品放入2.5%的戊二醛溶液（用pH 7.4的磷酸緩沖溶液配制）中，并于4℃條件下固定過夜。次日用0.1 mol·L-1磷酸緩沖溶液（pH 7.4）清洗4次，將洗滌過的樣品放入1%鋨酸溶液（磷酸緩沖溶液配制）中4℃浸泡過夜，再次用磷酸緩沖溶液（pH 7.4）清洗4次。然后用乙醇逐級脫水（50%、70%、80%、90%、100%），再用丙酮置換2次。Spur包埋，將樣品放入盛有純包埋劑的包埋板中，再將包埋板置于65℃條件下各聚合48 h以上。用EM UC7型超薄切片機進行切片，切片厚度為70 nm，然后分別用醋酸雙氧鈾、醋酸鉛各染色10 min，清洗后使用Tecnai G2 Spirit型透射電子顯微鏡對寬葉雀稗胚芽組織進行檢測。并采用能譜儀（EDS）對樣品重金屬含量進行進一步定性分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013和SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，使用單因素方差分析（One-way ANOVA）進行差異顯著性分析，用Duncan′s法進行多重比較，顯著性水平為0.05，圖表中數(shù)據(jù)均用3個重復(fù)的平均值±標準差表示，采用Origin 8.5作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 酸、Cd脅迫對寬葉雀稗種子萌發(fā)指標的影響

由表1可知，隨著pH值的降低，發(fā)芽指標均表現(xiàn)為先增后減趨勢，pH 5.5處理和pH 4.5處理的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與對照均無顯著差異（P＞0.05），pH 3.5處理則顯著小于對照（P＜0.05）。pH 4.5處理的發(fā)芽率顯著大于對照（P＜0.05），為85.33%，是對照的1.11倍；pH 3.5處理的發(fā)芽率與對照無顯著差異（P＞0.05）。隨著Cd濃度的升高，發(fā)芽指標均呈現(xiàn)先增后減再增的趨勢，各脅迫濃度下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)與對照均無顯著差異（P＞0.05），但其活力指數(shù)均顯著小于對照（P＜0.05），且表現(xiàn)為CK＞Cd 5＞Cd 20＞Cd 10。

2.2 酸、Cd脅迫對寬葉雀稗幼苗根長、芽長和長度根冠比的影響

酸、Cd脅迫下寬葉雀稗根長、芽長和長度根冠比的變化見圖1。在酸脅迫下，pH 5.5和pH 4.5處理下的根長、芽長和長度根冠比均與對照無顯著差異（P＞0.05），且根長均大于芽長；pH 3.5處理下各指標均顯著小于其他處理組（P＜0.05），根長、芽長分別是對照的28%和72%，且根冠比小于1，說明pH 3.5嚴重影響根長、芽長的生長，且抑制作用表現(xiàn)為根＞芽。在Cd脅迫下，隨著Cd濃度的增大，根長、芽長均呈減小趨勢，CK組的根長、芽長顯著大于其他處理組（P＜0.05），表現(xiàn)為CK＞Cd 5＞Cd 20＞Cd 10，且各處理的根冠比均大于1。

表1 酸、Cd脅迫下寬葉雀稗種子萌發(fā)指標的變化Table 1 Changes in germination indexs of Paspalum wettsteinii seeds under acid and Cd stresses

2.3 酸、Cd脅迫對萌發(fā)指標、根長和芽長的抑制效果

由表2可知，pH 5.5處理對各萌發(fā)指標均有促進效果，同時促進芽生長且不抑制根長；pH 4.5對發(fā)芽率、芽長的促進效果為酸處理中最大，但會抑制發(fā)芽勢、活力指數(shù)和根長；pH 3.5處理下，除發(fā)芽率外的其他指標均受到抑制，尤其是根長、活力指數(shù)。由此可知，隨著pH值的減小，抑制作用逐漸增大。

寬葉雀稗在Cd脅迫下，其活力指數(shù)、根長和芽長均受到抑制，其抑制作用表現(xiàn)為Cd 10＞Cd 20＞Cd 5，且在Cd 10和Cd 20處理下，抑制作用表現(xiàn)為根長＞芽長。Cd 5處理會促進種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，而Cd 10處理則相反；Cd 20處理對發(fā)芽率的促進作用為各處理中最大。說明相較于其他Cd脅迫濃度，5 mg·L-1較適合寬葉雀稗種子萌發(fā)和幼苗生長，10 mg·L-1對其的抑制性最大。

圖1 酸、Cd脅迫下寬葉雀稗幼苗根長、芽長和長度根冠比Figure 1 Root length，bud length and root-shoot ratio of the seedlings under acid and Cd stresses

2.4 酸、Cd脅迫對寬葉雀稗生物量的影響

植物的生長環(huán)境會直接或間接地影響植物的生長發(fā)育，植物的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量是衡量植物生長情況的一個重要指標，其鮮質(zhì)量根冠比和干質(zhì)量根冠比的大小反映了植物地下部分與地上部分的相關(guān)性[11]。由圖2A、圖2B和表3可知，隨著pH值的減小，根鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和芽干質(zhì)量均呈減小趨勢，芽鮮質(zhì)量和胚鮮質(zhì)量、干質(zhì)量則相反；pH 3.5處理下的根干質(zhì)量、芽干質(zhì)量均顯著小于其他處理組（P＜0.05），pH 5.5和pH 4.5處理下的根干質(zhì)量和芽干質(zhì)量均與對照無顯著差異（P＞0.05），但是pH 4.5的芽干質(zhì)量顯著大于pH 5.5（P＜0.05），是其1.07倍；pH 3.5的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量根冠比顯著小于對照（P＜0.05）。隨著Cd濃度的升高，根和芽的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均呈減小趨勢（圖2C、圖2D和表3），CK的根和芽的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均顯著大于其他各處理組（P＜0.05），其根干質(zhì)量、芽干質(zhì)量分別是Cd5、Cd 10和Cd 20的2.54、7.06、6.31倍和2.61、5.18、5.32倍；Cd 5處理下的胚鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均顯著小于對照（P＜0.05）；Cd10的干質(zhì)量根冠比也顯著小于對照（P＜0.05）。

表2 酸、Cd脅迫下寬葉雀稗萌發(fā)指標、根長和芽長的抑制指數(shù)Table 2 Inhibitory index of germination index，root length and bud length under acid and Cd stress

2.5 酸、Cd脅迫對寬葉雀稗幼苗根尖質(zhì)膜完整性的影響

通過用伊文思藍染色法對寬葉雀稗根尖進行染色分析發(fā)現(xiàn)（圖3），對于酸脅迫而言，染色的著色程度由淺到深為pH 5.5＜CK（pH 6.1）＜pH 4.5＜pH 3.5，說明pH 3.5處理嚴重損害了根尖質(zhì)膜；對于Cd脅迫而言，染色的著色程度由淺到深為CK＜Cd 5＜Cd 20＜Cd 10，說明Cd脅迫均會對根尖質(zhì)膜造成一定程度的損害，其中Cd 10處理最為嚴重。

圖2 酸、Cd脅迫下寬葉雀稗幼苗各部分鮮質(zhì)量、干質(zhì)量的變化Figure 2 Changes of fresh weight and dry weight in different parts of the seedling under acid and Cd stresses

2.6 酸、Cd脅迫對寬葉雀稗幼苗芽亞細胞結(jié)構(gòu)的影響

2.6.1 酸脅迫對寬葉雀稗芽亞細胞結(jié)構(gòu)的影響

由芽亞細胞結(jié)構(gòu)圖（圖4）可知，在CK組（圖4A、圖4B）中，芽細胞無質(zhì)壁分離現(xiàn)象，核糖體形態(tài)完整，葉綠體緊貼細胞邊緣，部分葉綠體外膜變薄，有的斷裂，形成髓樣結(jié)構(gòu)，但其內(nèi)基粒和類囊體結(jié)構(gòu)清晰，排列整齊，淀粉粒數(shù)量較多。在酸脅迫下，pH 5.5處理（圖4C、圖4D）的寬葉雀稗芽細胞形態(tài)完整，細胞壁和細胞膜膜質(zhì)平滑，細胞內(nèi)各細胞器結(jié)構(gòu)完好，葉綠體周圍有少量髓樣結(jié)構(gòu)，與CK形態(tài)相似；pH 4.5處理（圖4E、圖4F）的細胞間距變大，出現(xiàn)輕微質(zhì)壁分離，部分細胞的葉綠體變形，趨于圓形，且不再貼壁分布，外被膜斷裂、模糊，出現(xiàn)較多髓樣結(jié)構(gòu)，基粒、類囊體結(jié)構(gòu)模糊；pH 3.5處理（圖4G、圖4H）的細胞質(zhì)基質(zhì)不均勻，葉綠體內(nèi)膜模糊，有的破裂，基質(zhì)外流，部分淀粉粒腫脹、斷裂，且質(zhì)體小球變大、增多，線粒體發(fā)生變形，外被膜部分斷裂不完整，內(nèi)部基質(zhì)外滲，管狀嵴分布不均勻，數(shù)量減少甚至消失不見，細胞受到較大損傷。

表3 酸、Cd脅迫對寬葉雀稗幼苗根冠比（鮮質(zhì)量和干質(zhì)量）的影響Table 3 Effects of acid and Cd stresses on root-shoot ratio（fresh weight and dry weight）of the seedlings

圖3 酸、Cd脅迫下寬葉雀稗幼苗根尖質(zhì)膜完整性Figure 3 The integrity of plasmalemma in the root tip cells under acid and Cd stresses

2.6.2 Cd脅迫對寬葉雀稗芽亞細胞結(jié)構(gòu)的影響

圖4 酸脅迫下寬葉雀稗幼苗芽亞細胞結(jié)構(gòu)Figure 4 Effects of acid stress on bud subcellular structure of the seedlings

Cd脅迫下的芽亞細胞結(jié)構(gòu)變化情況見圖5。Cd 5處理（圖5I、圖5J）細胞質(zhì)開始脫離細胞壁，部分細胞的細胞結(jié)構(gòu)較完整，葉綠體淀粉粒數(shù)量增多，質(zhì)體小球變大，但部分細胞出現(xiàn)葉綠體等細胞器解體現(xiàn)象，且葉綠體、線粒體和細胞壁周圍出現(xiàn)少量黑色顆粒；Cd 10脅迫（圖5K、圖5L）對芽細胞的損傷嚴重，表現(xiàn)為細胞壁出現(xiàn)斷裂，細胞膜變薄，細胞基質(zhì)大量外流，葉綠體、細胞核等細胞器出現(xiàn)解體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等細胞器空泡化或消失，細胞出現(xiàn)空泡化現(xiàn)象，且細胞壁周圍聚積較多黑色顆粒，細胞受損非常嚴重；Cd 20脅迫（圖5M、圖5N）芽細胞間距變大，細胞膜變薄，細胞器受損，細胞質(zhì)基質(zhì)不均勻，葉綠體外膜破裂，基質(zhì)外流，基粒排列混亂，類囊體變形，細胞壁和葉綠體間積聚很多黑色顆粒。

2.6.3 不同Cd濃度脅迫下寬葉雀稗幼苗芽細胞能譜圖

對以上Cd脅迫下的芽亞細胞（圖5中圓圈部位）進行能譜分析（圖6）發(fā)現(xiàn)，Cd 5處理和Cd 20處理的芽細胞能譜圖中，Cd、Cl、Al含量均較多；Cd 10處理的芽細胞能譜圖中Cd、Cl含量較多，且在不同濃度下，Cd均主要吸附于3～4 keV位點間，可證實存在于細胞壁、葉綠體周圍的黑色顆粒物的主要成分是重金屬Cd。

3 討論

不同的植物生長習(xí)性不同，其適宜生長的土壤酸堿度也會有所差異。土壤酸化或堿化都會影響土壤的物理、化學(xué)甚至生物學(xué)特性，繼而會對植物吸收土壤中水分和養(yǎng)分產(chǎn)生影響，最終影響植物正常的生長發(fā)育[11]。有研究表明[12-14]，油菜根系的生長發(fā)育受土壤酸堿變化的影響，在pH 6.1時油菜的根系活力最大，隨著pH值的減小，根系長度、根體積和根系生物量均會減?。幌愀菘稍趐H 4.0～9.0的土壤環(huán)境中生長良好，對土壤酸堿度的適應(yīng)范圍較廣；柳枝稷在pH＞7.0的土壤環(huán)境中生長較好，應(yīng)盡量避免在土壤pH＜5.0的地區(qū)種植。種子保持活力并萌發(fā)成苗對植物種群的繁衍和生存起著決定作用，同時也決定著植物進入自然和生態(tài)系統(tǒng)的時間[15]。種子發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均是表示種子活力的重要指標，發(fā)芽勢的高低表示種子活力的強弱，發(fā)芽勢高的種子發(fā)芽整齊且出苗一致，種子的活力程度受種子萌發(fā)環(huán)境的影響[16]。本研究發(fā)現(xiàn)酸脅迫會促進種子萌發(fā)，pH 4.5～6.1處理對寬葉雀稗的生物量影響較?。籶H 4.5處理下其發(fā)芽率最高，但對其他指標會產(chǎn)生抑制作用；pH 5.5處理對各萌發(fā)指標均有促進作用，且促進芽伸長；pH 3.5處理抑制種子除發(fā)芽率外的其他萌發(fā)指標，也抑制根、芽長和生物量，特別是對根長和活力指數(shù)的抑制作用最大。何海洋等[17]研究發(fā)現(xiàn)pH 5.0～6.5對光皮樺種子萌發(fā)影響較小，且適當(dāng)?shù)娜跛崽幚頃龠M種子萌發(fā)。張玉秀等[18]研究表明，pH 3.0～5.0對紫穗槐種子的萌發(fā)影響較小，pH 4.5～5.0有利于其生長，pH＜4.5時胚根長、胚芽長和鮮重均逐漸減小，pH 3.0時根長和苗高會受到明顯抑制，這與本試驗的酸響應(yīng)研究結(jié)果一致。

圖5 Cd脅迫下寬葉雀稗幼苗芽亞細胞結(jié)構(gòu)Figure 5 Effects of Cd stress on bud subcellular structure of the seedlings

圖6 不同Cd濃度脅迫下寬葉雀稗幼苗芽細胞能譜圖Figure 6 Energy spectra of the seedling bud cells under different Cd concentration stress

重金屬在自然環(huán)境中很難被降解，土壤重金屬污染對種子萌發(fā)和幼苗生長發(fā)育會產(chǎn)生很大的危害。Pb、Cd等重金屬脅迫會使植物的生理生化發(fā)生一定程度的變化，抑制植物地上部、地下部的生長發(fā)育，使植物生物量、根長度和根體積等指標值減小[19]。本研究發(fā)現(xiàn)Cd 5處理下的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均受到促進，Cd 10則相反。陳俊任等[20]研究表明，低濃度的Cu和Zn對毛竹種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等指標有促進作用，高濃度則顯著抑制，與本研究結(jié)果一致。另外，隨著Cd濃度的增加，寬葉雀稗生物量逐漸減小，活力指數(shù)、根長、芽長均受到抑制，抑制作用表現(xiàn)為Cd 10＞Cd 20＞Cd 5，且在Cd 10和Cd 20下，根長的抑制作用大于芽長。張大鵬等[21]研究表明，Pb和Cd對毛竹種子的活力指數(shù)、幼苗根長、芽長及生物量等均具有顯著的抑制作用，且抑制作用隨著金屬濃度的增大而增強，特別是根部。陳偉等[22]研究表明，4種草坪草種的活力指數(shù)均隨著Cd濃度的增大而逐漸減小，且對胚根的抑制作用大于胚芽，重金屬離子對種子活力和幼苗生長有較大影響。這與本實驗的結(jié)果不盡相同，可能是因為寬葉雀稗在低濃度脅迫下，植物體內(nèi)產(chǎn)生ROS的速度超過清除速度，造成ROS積累，對細胞造成損傷，但當(dāng)脅迫濃度大于一定的閾值時，抗氧化酶和AsA-GSH循環(huán)等防御系統(tǒng)作用增強，清除ROS、超氧陰離子自由基、羥基自由基等的能力增強，一定程度上減弱了過氧化對植物的毒害[23-24]。

植物在遭受逆境后會產(chǎn)生大量ROS，使膜脂、蛋白質(zhì)和生物大分子變性，膜透性增大，細胞膜脂質(zhì)過氧化[25]。本研究中，根尖經(jīng)染色后的著色程度不同，酸脅迫下顏色由淺到深為pH 5.5＜CK＜pH 4.5＜pH 3.5，Cd脅迫下顏色由淺到深為CK＜Cd 5＜Cd 20＜Cd 10，說明酸、Cd脅迫會影響根尖質(zhì)膜的穩(wěn)定性和功能性，根尖受到了不同程度的損傷，這與羅潔文等[26]Cd、Pb脅迫對類蘆根系影響的研究結(jié)果一致。

植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化與機能的統(tǒng)一是植物適應(yīng)生長環(huán)境的生物學(xué)基礎(chǔ)[27]。研究發(fā)現(xiàn)，逆境脅迫會對植物細胞造成不同程度的損傷，一般表現(xiàn)為細胞壁、細胞膜被破壞，葉綠體、線粒體變形，被膜不完整，基粒彎曲、類囊體排列混亂和內(nèi)嵴消失等現(xiàn)象[28]。本研究中，寬葉雀稗芽在CK、pH 5.5處理下，細胞結(jié)構(gòu)完整，葉綠體、核糖體清晰可見，基粒和類囊體結(jié)構(gòu)清晰，排列整齊。隨著脅迫增強，在pH 3.5或Cd 10處理下，細胞結(jié)構(gòu)遭到嚴重破壞，出現(xiàn)質(zhì)壁分離、葉綠體破裂，質(zhì)體小球變大、增多，甚至細胞空泡化現(xiàn)象。這與張黛靜等[29]、田景花等[30]的研究結(jié)果一致。另外，本研究發(fā)現(xiàn)在Cd脅迫下，細胞壁、細胞器周圍聚積的黑色顆粒物是重金屬Cd?？赡苁菍捜~雀稗細胞壁對Cd2+的固持作用有一定的閾值，細胞壁上的膜蛋白可以結(jié)合一定量的Cd2+來阻隔其進入細胞，但隨著濃度的增大，膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，Cd2+進入細胞內(nèi)對細胞器造成毒害，與黃玫英等[31]對Pb在類蘆組織和亞細胞中的分布規(guī)律和毒害的研究結(jié)論一致。

4 結(jié)論

（1）pH 3.5～5.5處理會促進寬葉雀稗種子發(fā)芽率，pH 4.5～6.1處理對發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根芽長和生物量影響較小，但pH 5.5處理對各萌發(fā)指標和芽長有促進作用，pH 3.5處理嚴重抑制寬葉雀稗種子萌發(fā)、幼苗生長和生物量。

（2）Cd 5、Cd 10、Cd 20處理對寬葉雀稗種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)影響較小，但Cd 5處理對此3個指標有促進作用，同時其生物量也為Cd脅迫中最大；Cd脅迫對萌發(fā)指標、根長和芽長的抑制作用表現(xiàn)為Cd 10＞Cd 20＞Cd 5。

（3）pH 5.5～6.1處理對根尖質(zhì)膜和芽亞細胞結(jié)構(gòu)有輕微影響，pH 3.5和Cd 10處理嚴重損害根尖質(zhì)膜，破壞芽亞細胞結(jié)構(gòu)。