重金属Pb^2胁迫对油菜种子萌发及幼苗生长的影响
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安徽农学通报,Anhui Agri.Sci.Bull.2014,20(21)重金属铅胁迫对不同品种玉米种子萌发与幼苗生长的影响刘俊华(滨州学院山东省黄河三角洲野生植物资源开发利用工程技术研究中心,山东滨州256603)摘要:以普通玉米郑单958(ZHD958)、糯玉米中诺二号(ZHN2)为试验材料,比较分析了铅(Pb2+)胁迫对不同品种玉米种子萌发及幼苗生长的影响。
结果表明:低浓度的Pb2+胁迫对2个玉米品种种子萌发或幼苗生长有一定的促进作用,而中高浓度铅溶液处理对2个品种幼苗有较强的抑制作用,抑制效应在2个玉米品种间有差别;随着Pb2+浓度的提高,Pb2+胁迫对玉米种子萌发的抑制作用增强,玉米种子的根长、芽长及根苗鲜重、干重明显降低;高浓度Pb2+对玉米种子根生长的抑制作用大于对芽长的抑制。
关键词:铅污染;种子萌发;幼苗生长;玉米中图分类号X503.23文献标识码A文章编号1007-7731(2014)21-14-03Effects of Pb Stress on Seeds Germination and Seedlings Growth of Different Varieties of Maize Liu Junhua(Binzhou University Shandong Provincial Engineering and Technology Research Center for Wild Plant Re⁃sources Development and Application of Yellow River Delta,Binzhou256603,China)Abstract:Maize varieties ZHD958and ZHN2were used as experimental materials to study the effects of different Pb2+concentrations on the seeds germination and seedlings growth.The results showed that lead had obvious inhibitory effects on the germination of Maize seeds with the treatment of high concentration of Pb2+.When Pb2+concentration was lower than125mg/L,it could promote the germination rate of Maize seeds.With the increasing of Pb2+concentration,the inhibitory effects on the seeds germination was stron⁃ger,and the roots length,buds length,fresh weight of roots and buds,dry weight of seedlings decreased obvi⁃ously.The inhibitory effects on the growth of the roots was stronger than that of the buds.Key words:Lead contamination;Seed germination;Seedling growth;Maize近年来,随着采矿、冶金等工业的发展,导致较为严重的大气、土壤等污染问题的出现。
重金属Pb对几种常见植物种子发芽活力的影响研究作者:卢楠来源:《种子科技》2019年第10期摘要:为了研究不同浓度重金属Pb对冰草、败酱草、蒲公英、苜蓿4种常见野生植物种子萌发的影响,采用培养皿滤纸法,并参照《牧草种子检验规程》GB/T 2930.4—2001准备进行试验,在重金属Pb浓度分别为0 mg/L、2 000 mg/L和5 000 mg/L的条件下,对4种植物种子的发芽势、发芽率和胚芽、根系长进行检测。
结果表明,经含有一定质量浓度Pb溶液的胁迫作用,4种植物种子发芽势和发芽率均有不同程度的下降,其中,蒲公英和苜蓿种子的耐受性较差,在重金属Pb溶液浓度为2 000 mg/L和5 000 mg/L时,种子胚芽和胚根长均低于有效测量值。
关键词:重金属Pb;植物;种子;发芽活力;影响Pb污染主要来源于金属冶炼、化工、汽车燃料和化肥杀虫剂等[1],其中将含Pb的四乙基铅作为汽油防爆剂后,环境中98%的Pb均来源于汽油[2]。
随着工业化和城镇化的进一步发展,土壤中重金属Pb含量累积现状堪忧。
作为植物的非必需元素,一定浓度的Pb通过影响植物的呼吸和光合作用等生理代谢进而对植物的生长发育表现出不同程度的抑制作用[3]。
从常见植物中筛选重金属耐受性较好的具有累积作用的植物,并利用累积植物吸收吸附进行土壤重金属修复治理,仍是目前研究的热点,而植物种子的萌发对各种环境因子的变化极其敏感[4,5],研究重金属对常见植物种子萌发的影响,对于重金属污染应用植物修复技术具有一定的指导作用。
豆科、菊科和禾本科植物多分布具有重金属中、低累积作用的植物[6,7],根据对污染区常见植物群落分布的调查结果,草本植物中以禾本科、菊科和豆科物种居多,其中冰草、败酱草、蒲公英、苜蓿分布盖度较大,成为本次研究的主要植物。
本文旨在通过几种在污染区常见植物种子的发芽试验,探明不同植物对重金属Pb含量的耐受阈值。
1 材料与方法1.1 供试材料选用冰草、败酱草、蒲公英、苜蓿这4种植物作为发芽试验的研究对象,种子采集于重金属Pb污染区生长的“土著植物”;培养皿,直径90 mm;Pb(CHCOO)2·3H2O,分析纯,产自上海国药;人工气候室;电子天平,精度0.000 1 g,赛得利斯。
化学农药和无机磷肥的使用以及废水废气的排放加剧了耕作土壤中金属离子的污染程度,农作物被动吸收土壤中重金属。
这样Cd 2+ 就通过食物链进入人体,对人类的健康造成很大的威胁[1,2]。
铜对植物的伤害首先会表现在种子的萌发和幼苗生长的变化上,种子萌发时期的生长状况直接影响作物以后的生长和产量。
因此,研究种子在萌发阶段受重金属污染的影响显得尤为重要,而目前关于铜对种子萌发和幼苗生理生态作用的研究报道尚不多见[2~8]。
为了探讨铜胁迫对植物幼苗的生态效应,本文以玉米为试验材料,研究了不同浓度铜处理对种子萌发及幼苗生长和某些生理特性的影响,以期反映铜胁迫下幼苗的变化,为污染生态学的研究和预防玉米早期铜伤害提供理论依据。
1 材料与方法1.1 供试材料供试验玉米品种为龙单13,种子由黑龙江省农科院玉米所培育。
试剂氯化铜(CdCl 2)为分析纯。
1.2 方法选均匀一致的玉米种子,先用0.1%hgCl 2消毒10min,再用无茵水仲洗3~5次,置(30 1)C 光照培养箱中催芽241,将其整齐地排列在直径为15Gm 铺有滤纸的培养皿中,每皿10粒,用含有不同浓度Cd 2+的hoagland 营养液培养。
Cd 2+浓度(按氯化铜中Cd 2+计算)每升毫克数分别为0、5,10,15,30,50,100,120,对照用去离子水培养,试验采用完全随机排列。
每个处理与对照均为3个重复,置室温下B然光照发芽。
1.3 萌发指标测定玉米种子萌发的发芽势为处理后4d 测定,培养7d 后,统计发芽率。
待玉米长出真叶(培养15d )时,将幼苗取出,用蒸馏水仲洗5~6次,开始测定幼苗生长状况。
分别测量苗高与根长,并剪取根、茎、叶,在105C 杀青30min 后于65C 下烘至恒重,称取根系和地上部干物质重。
2 结果与讨论2.1 Cd 2+胁迫对玉米种子萌发的影响Cd 2+是在低浓度下就显示毒性的元素。
它对玉米种子萌发的胁迫作用从实验结果(表1)可知,对玉米发芽率来讲,当Cd 2+浓度为5~15mg/L 时,对玉米种子萌发有刺激作用;当Cd 2+浓度重金属镉污染对玉米种子萌发及幼苗生长的影响李国良(黑龙江省农业科学院玉米研究所,黑龙江哈尔滨150086)摘要:研究不同浓度镉!Cd 2+"胁迫对玉米萌发及幼苗生长影响,结果表明,当Cd 2+浓度为5~15mg/L 时,Cd 2+可以促进玉米种子的萌发#提高玉米的发芽势和发芽率#促进玉米芽与幼根的生长$当Cd 2+的浓度高于50mg/L 时,明显抑制种子萌发和幼苗生长%关键词: 镉#玉米#种子萌发#幼苗Effect of Cadmium on maize seeds germination and seedling growthLI Guo-liang (academy of agricuIturaI Science,Harbin 150086,China)Abstract : The effects of Cd2+in different concentration rations on the germination of maize seeds and the growth of seedIing were studied.It was shown that Cd2+raised germination percentage,the bud growth and root growth when Cd2+IeveI was range from 5mg/L to 15mg/L.High IeveI Cd2+that its concentration was higher than 50mg/L was harmfuI to the germination and growth of maize.Key words:cadmium;maize;seed germination;seedIing为30mg/L 时对发芽率影响不大,发芽势与对照一样;而当Cd 2+浓度增大到50mg/L 以上时,玉米种子的萌发率则随Cd 2+浓度的增大而减小,即显著或极显著地抑制种子的萌发。
编辑 齐俊贤Pb 胁迫对小麦种子萌发及幼苗生长的影响张雅莉,王林生*(河南科技大学农学院,河南 洛阳 471003)摘要:以小麦品种德抗961为试验材料,设Pb 胁迫浓度5、50、200、300、400、500和600 mg/L 共7个处理,以清水处理为对照(CK),研究了Pb 不同胁迫浓度对小麦种子萌发及幼苗生长的影响。
结果表明:Pb 胁迫浓度5和50 mg/L 处理的小麦种子发芽率、活力指数以及小麦幼苗的芽长和根长均>CK,Pb 胁迫浓度≥200 mg/L 时会抑制小麦种子萌发以及小麦幼苗芽和根的生长,其中Pb 胁迫对小麦幼苗根的抑制作用大于对芽的抑制;Pb 胁迫浓度≤400 mg/L 处理的小麦种子发芽势和发芽指数均>CK,从而提高小麦种子萌发的整齐度;Pb 胁迫浓度5 mg/L 处理的小麦幼苗鲜重和干重均>CK,Pb 胁迫浓度≥50 mg/L 时会抑制小麦幼苗对养分的吸收和干物质的积累;Pb 胁迫处理的小麦胚芽鞘长度均≤CK。
随着Pb 胁迫浓度的增大,Pb 对小麦种子发芽、幼苗生长的胚芽鞘的抑制作用增强。
关键词:铅;小麦;种子萌发;幼苗生长中图分类号:S512.1 文献标识码:A 文章编号:1008-1631(2015)04-0006-04Effects of Pb Stress on Seed Germination and Seedlings Growth of WheatZHANG Ya -li,WANG Lin -sheng *(School of Agronomy,He’nan University of Science and Technology,Luoyang 471003,China)Abstract:The effects of different concentrations of lead stress on seed germination and seedlings growth of wheat were studied using wheat variety Dekang 961 as test material,it conducted 7 Pb concentrations(5,50,200,300,400,500 and 600 mg/L),and with water as a control .The results showed that seed germination rate and vigor index,seedlings germinal length and root length of wheat under Pb concentration of 5 and 50 mg/L were all higher than that of CK .When Pb stress concentration was more than or equal to 200 mg/L,it could inhibit the seed germination and seedling bud and root growth,of which the inhibitory effect of Pb on root of wheat seedlings was greater than that on bud .Wheat seedling germination potential and germination index were more than that of CK if the concentration of Pb was less than or equal to 400 mg/L,thereby the uniformity of seed germination was increased . The fresh weight and dry weight of seedlings of wheat under the concentration of 5 mg/L were all higher than that of CK,and the nutrient uptake and dry matter accumulation in wheat seedling were inhibited when the concentration of Pb was greater than or equal to 50 mg/L .The coleoptile length of wheat treated with Pb were less than or equal to CK . With the increase of Pb stress concentration,the inhibition effect of Pb on seed germination and seedling growth of wheat was enhanced .Key words:Pb;Wheat;Seed germination;Seedlings growth 收稿日期:2014-12-18基金项目:河南省教育厅自然科学研究计划项目(2011A180011)作者简介:张雅莉(1966-),女,山东曹县人,助理实验师,主要 从事作物抗逆生理研究。
铅胁迫对种子萌发的影响研究种子萌发(seed germination)是种子的胚从相对静止状态变为生理活跃状态,并长成营自养生活的幼苗的过程。
生产上往往以幼苗出土为结束。
种子萌发的前提是种子具有生活力,解除了休眠,部分植物的种子还需完成后熟过程。
重金属铅Pb(Ⅱ)胁迫对萝卜种子萌发及幼苗叶绿素合成影响的研究[1]∙ 【摘要】为了更好地认识重金属铅对植物种子萌发及幼苗生长发育的影响,以常见的萝卜种子作为材料,研究了不同浓度的Pb2+对萝卜种子萌发、幼苗根长及叶绿素含量的变化。
结果表明,Pb2+浓度变化并不影响萝卜种子萌发率,但随着浓度的增加,对幼苗的形态、根长、根毛的产生及叶绿素的含量均有一定程度的抑制作用。
铅胁迫对牛蒡种子萌发及幼苗生长的影响[2]∙ 【摘要】以牛蒡为试材,研究浓度为0、50、150、300、600、800、1 000mg/L的铅(Pb)溶液对牛蒡种子萌发和幼苗生长的影响。
结果表明:Pb溶液浓度为150mg/L时发芽率最高,50、150mg/L低浓度Pb溶液对牛蒡种子的萌发具有促进效应,当Pb溶液浓度大于150mg/L时则表现出递增抑制效应;不同浓度Pb胁迫下,牛蒡种子的发芽势、发芽指数和活力指数以及幼苗鲜重均表现出先升高后降低的趋势,且除幼苗鲜重外均在Pb2+浓度150mg/L时出现峰值;幼苗根长和芽长在Pb2+不同浓度胁迫下同样呈现出先增加后减小的趋势,其中幼苗根长和芽长分别在Pb2+浓度为50、150mg/L时出现峰值;幼苗叶片丙二醛和叶绿素含量随Pb2+浓度增加表现出持续升高趋势;幼苗叶片中超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性均表现出随Pb2+浓度增加先升高后降低的趋势,但二者活性在较高浓度Pb胁迫(>600mg/L)时仍能保持较高水平。
试验结果表明,低浓度Pb处理对牛蒡种子萌发和幼苗生长具有一定促进效应,高浓度Pb 则对其产生抑制作用,但高浓度Pb胁迫下牛蒡种子仍具有较高的萌发率,幼苗也可以正常生长,SOD、POD保持较高活性。
Cd和Pb及其复合胁迫对小麦种子萌发及幼苗根系生长的影响小麦是我国主要的粮食作物之一,而Cd和Pb是目前环境中普遍存在的重金属污染物质。
Cd和Pb的排放主要来源于燃煤、电镀、冶金和化肥等工业生产和农业活动,它们对土壤和植物的生长发育带来了严重影响。
研究Cd和Pb对小麦种子萌发和幼苗生长的影响,对于了解重金属胁迫下植物的生理生态效应具有重要意义。
一、研究目的二、材料与方法1. 实验材料选取小麦(Triticum aestivum L.)种子作为实验材料,CdCl2和Pb(NO3)2为重金属处理剂。
2. 实验设计将小麦种子分成不同处理组,分别设置对照组(CK)、单一Cd处理组(Cd)、单一Pb 处理组(Pb)和Cd与Pb复合处理组(CdPb),每组设3个重复。
3. 实验方法将小麦种子清洗后用纸巾吸干水分,然后分别浸泡在25 mg/L的CdCl2溶液、50 mg/L 的Pb(NO3)2溶液和25 mg/L的CdCl2与50 mg/L的Pb(NO3)2混合溶液中处理12小时。
处理后的种子均匀撒在含有不同重金属浓度的培养基上,放置在25℃恒温培养箱中进行萌发观测。
观测种子萌发率和幼苗根长度,并进行相关数据统计和分析。
三、结果与讨论通过观测发现,单一Cd处理组和CdPb复合处理组的小麦种子萌发率明显低于对照组和单一Pb处理组。
Cd和Pb的胁迫对小麦种子萌发产生了抑制作用,其中CdPb复合胁迫对种子萌发的抑制作用更为显著。
这表明Cd和Pb的复合胁迫会加剧对小麦种子萌发的抑制效应。
四、结论与展望通过以上实验结果分析得出结论:Cd和Pb及其复合胁迫对小麦种子萌发和幼苗根系生长均产生了明显的抑制作用,其中Cd的抑制效应明显高于Pb,且CdPb复合胁迫对植物的生长发育影响更为显著。
未来的研究方向可以从以下几个方面展开:1. 进一步探讨重金属胁迫对小麦生长发育其他方面的影响,如叶片生长、叶绿素含量等;2. 研究小麦耐重金属胁迫的分子机制,寻找相关的抗逆基因和胁迫反应途径;3. 探索改良土壤环境的措施,减轻土壤重金属污染带来的影响,提高植物的耐重金属胁迫能力。
收稿日期:2014-09-26基金项目:深圳市生物、互联网、新能源、新材料产业发展专项资金项目(SW201110069) 作者简介:宋凤鸣,硕士,从事边坡绿化研究。
E-mail: floriasong@ 注:徐义炎为通讯作者。
E-mail:xuyiyan@五种重金属胁迫对白三叶和红三叶种子萌发及幼苗生长的影响宋凤鸣1,刘建华1,吴彩琼1,雷江丽2,徐义炎1(1.深圳市铁汉生态环境股份有限公司,广东 深圳518040;2.深圳市中国科学院 仙湖植物园,广东 深圳 518004)摘 要:通过发芽试验探讨镉、锰、铅、铜、锌五种重金属离子胁迫对海发白三叶和红三叶种子萌发的影响。
结果表明:海发白三叶和红三叶较耐镉和锰,铅、铜和锌次之。
在国家土壤三级标准的镉离子浓度和800 mg·L -1锰离子浓度胁迫下仍有80%以上的发芽率,且幼苗均能保持较好活性。
高浓度重金属离子对两种三叶草胚轴和胚根生长有显著抑制,红三叶发芽率整体略优于海发白三叶;两种三叶草均适合于镉、锰污染的土壤修复。
关键词:三叶草;重金属离子;胁迫;种子萌发Doi: 10.3969/j.issn.1009-7791.2014.04.002中图分类号:Q945.78 文献标识码:A 文章编号:1009-7791(2014)04-0276-05Effects of Five Kinds of Heavy Metal Stress on Seed Germination andSeedling Growth of Trifolium repens and T. pratenseSONG Feng-ming 1, LIU Jian-hua 1, WU Cai-qiong 1, LEI Jiang-li 2, XU Yi-yan 1(1.Shenzhen Techand Ecology & Environment Company Limited in Guangdong Province, Shenzhen 518040, Guangdong China; 2.Fairylake Botanical Garden, Shenzhen & Chinese Academy of Sciences, Shenzhen 518004, Guangdong China)Abstract: Effects of five kinds of heavy metal stress on seed germination and seedling growth of Trifolium repens and T. pratense were studied by germination test, aimed to provide a reference for the study of the applications of Trifolium in heavy metal contaminated soil. The results showed that Haifa (a cultivar of T. repens )and T. pratense had better tolerance to Cd 2+ and Mn 2+, than to Pb 2+, Cu 2+ and Zn 2+.They had over 80% germination rate under the III grade standard concentration of Cd 2+ or under 800 mg·L -1 Mn 2+, and the seedlings still maintained good vitality. High concentration of heavy metal ions stress had significant inhibition on the growth of embryo and hypocotyl, and T. pratense had better germination rate than Haifa. These two species of Trifolium could be applied for Cd-Mn contaminated soil restoration.Key words: Trifolium ; heavy metal ions; stress; seed germination土壤重金属污染具有隐蔽性、滞后性、累积性、不可逆转性等特点。
镉、铅胁迫对千屈菜种子萌发、幼苗生长及生理生化的影响本研究采用盆栽的方法研究了Cd、Pb胁迫对千屈菜(Lythrum salicaria Linn)种子萌发、幼苗生长及生理生化的影响,探讨千屈菜对Cd、Pb耐受能力的大小,并分析这一园林植物是否为修复重金属污染的优良植物,从而为修复土壤污染和水污染的树种选择提供理论依据,并为镉的污染毒理研究与植物抗重金属胁迫机制等研究提供参考。
经此次试验得出以下结论:1.种子发芽试验:低浓度Cd胁迫对千屈菜种子的发芽势、发芽率、发芽指数与活力指数的影响均不显著;当胁迫浓度高于50mg/L时,显著降低了种子的发芽率与发芽指数;当Cd浓度高达200mg/L时,千屈菜种子的活力指数极低,幼苗很可能死亡;低浓度镉胁迫对千屈菜种子根的伸长生长有促进作用,而高浓度镉胁迫对千屈菜种子根的生长有抑制作用。
Pb胁迫对千屈菜种子也具有一定的影响,当Pb胁迫浓度≥100mg/L时,千屈菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均显著降低;处理水平为500mg/L 的千屈菜种子的发芽势、发芽指数与对照相比显著下降;且芽长随胁迫的加剧而减小。
2. Cd, Pb胁迫对千屈菜幼苗外部形态的影响:低浓度的Cd、Pb对千屈菜幼苗的生长有促进作用,而高浓度胁迫对幼苗的生长有抑制作用。
同时,发现镉胁迫后的植株根系也受到一定损害,且随Pb浓度的升高损害程度越发严重,表现为主根伸长生长受到不同程度的抑制、侧根稀少。
3.Cd、Pb胁迫对千屈菜幼苗渗透调节物质的影响:Cd、Pb胁迫的千屈菜叶片脯氨酸含量明显高于对照。
低浓度Cd、Pb胁迫可使植株叶片的可溶性糖含量升高,高浓度胁迫则使其含量降低。
千屈菜叶片可溶性蛋白含量随Cd胁迫浓度的升高和时间的延长呈递增趋势。
在Pb胁迫开始阶段可溶性蛋白含量随Pb浓度的增大而增大;而随着胁迫时间的延长,各处理水平的植株叶片可溶性蛋白含量逐渐下降。
4.Cd、Pb胁迫对千屈菜幼苗保护酶系统的影响:低浓度的镉胁迫对千屈菜幼苗的SOD、POD活性有促进作用,且SOD变化比POD变化明显。
Pb2+胁迫对冬凌草种子萌发和幼苗生长的影响以冬凌草种子为材料,研究铅(Pb2+)溶液(0,135,270,540,1 080mg·L-1)对冬凌草种子萌发和幼苗生长的影响。
结果表明:①低浓度Pb对冬凌草种子萌发无显著影响,Pb质量浓度135 mg·L-1条件下的种子发芽势高于对照,发芽速度快于对照,但差异均不显著;中高质量浓度Pb (270~1 080 mg·L-1)对种子萌发有显著的抑制效应,随着Pb浓度的升高,种子发芽率、发芽势和发芽指数呈递减趋势,均显著低于对照(P<0.05),发芽率比对照低23.97%~55.37%。
②低质量浓度Pb(135 mg·L-1)条件下,冬凌草幼苗生长活力指数低于对照,但差异不显著;中高质量浓度Pb(270~1 080 mg·L-1)对幼苗生长有显著抑制效应(P<0.05),胚根长、胚芽长、生物量、生长活力指数均显著低于对照;胚芽和胚根生长受Pb 胁迫,其中胚根生长受抑制程度大于胚芽,胚根长比对照低43.09%~100%。
③冬凌草Pb富集系数为0.76~2.59,随Pb浓度增高而增大;Pb生物富集是抑制幼苗生长的主要原因。
④经拟合模型预测分析,比对照发芽率和生物量鲜重降低10%的Pb临界质量浓度分别为195.18,101.65 mg·L-1。
标签:重金属;Pb胁迫;冬凌草;种子萌发;Pb生物富集据2014年全国土壤污染状况调查公报显示,中国土壤污染总超标率16.1%,其中耕地点位污染物超标率为19.4%,主要污染因子为重金属[1]。
重金属污染问题作为影响我国农业发展、食品安全、药品安全、生态环境质量问题的重要因素引起社会广泛关注[2-5]。
重金属污染胁迫也是影响植物生长的逆境因素之一[2-3,6]。
植物耐重金属的机制,如何提高植物的耐重金属能力,减少重金属对作物的污染,增加重金属胁迫下的作物产量等,成为人们关注的热点问题。
收稿日期:2019-04-01;修回日期:2019-06-15基金项目:国家自然科学基金项目“基于形态和分子数据的中国大豆食心虫种群分化研究”(31702046)作者简介:赵锦慧(1979-),女,河南周口人,硕士,讲师,主要从事生物技术及植物逆境生理研究工作.第37卷第2期周口师范学院学报2020年3月Vol.37No.2Journal of Zhoukou Normal UniversityMar.2020重金属离子对油菜幼苗生理毒害的研究赵锦慧,扶 元(周口师范学院生命科学与农学学院,河南周口466001)摘 要:以油菜为实验材料,采用水培法,研究了铜离子、铅离子及铜铅复合离子对油菜幼苗的生理毒害作用.实验结果表明:在铜离子、铅离子以及铜铅复合离子胁迫下,油菜幼叶中的丙二醛及游离脯氨酸含量均高于对照值;1mg/L的铜离子处理下,可溶性蛋白、光合色素、可溶性糖含量均达到最大值(高于对照值);其他处理下,可溶性蛋白、光合色素、可溶性糖含量均低于对照值.这说明不适宜浓度的铜离子、铅离子及铜铅复合离子均会对油菜幼苗造成伤害,但适宜浓度的铜离子有利于油菜幼苗的生长.关键词:重金属离子;油菜幼苗;生理毒害;光合色素中图分类号:S565.4 文献标志码:A 文章编号:1671-9476(2020)02-0092-04DOI:10.13450/j.cnki.jzknu.2020.02.022 大量的研究显示,重金属在植物体内富集到一定的含量时,不仅对植物产生毒害,还能够经过食物链的传递威胁人体的健康.文献报道,铅会侵害人体的造血系统,引发贫血和神经末梢神经炎等,也会损害小脑和大脑神经细胞,形成脑损伤.铜与人体的造血功能联系紧密,但过量的铜离子也会引起中毒反应,轻则腹泻、呕吐,重则造成溶血性贫血和坏死性肝炎[1-3].第二次工业革命后,社会发展迅速,随之带来的环境污染问题也变得不容小觑,污水的大量灌溉,使重金属在土壤中进行富集,直接被植物根系吸收,对植物的生理指标产生影响,从而使植物体的生长受到抑制,最终经过食物链使人类的健康受到威胁[4-13].本实验主要研究铜铅离子及其复合物对油菜幼苗的生理毒害效应,旨在了解铜铅离子对油菜幼苗生长发育、生理代谢的影响,为科学指导农业污染的防治提供一定的参考依据.1 材料与方法1.1 实验材料油菜种子(周油23号).1.2 试剂次氯酸钠、硫酸铜、硝酸铅等.1.3 实验方法1.3.1 实验试剂的制备硝酸铅溶液的制备:配制1,10,25mg/L的硝酸铅溶液,备用.硫酸铜溶液的制备:配制1,10,25mg/L的硫酸铜溶液,备用.铅铜复合重金属溶液制备:配制1,10,25mg/L的铅铜复合重金属溶液,其中硝酸铅和硫酸铜的称取比例1∶1,备用.1.3.2 油菜种子消毒与浸种选取大小均匀、圆润饱满的油菜种子,用5%的次氯酸钠消毒液进行消毒,消毒后的种子用蒸馏水冲洗干净,再将种子放置于盛有蒸馏水的洁净的大烧杯中常温下浸泡12h.1.3.3 油菜种子萌发及幼苗培养把浸泡好的油菜种子均匀地洒在铺有滤纸的培养盘中,每天浇水2次,待长出6~8片叶时,备用.1.3.4 实验处理设置将长出6~8片叶的油菜幼苗分为10组(每组2个重复),第1~3组分别为1,10,25mg/L的硝酸铅溶液处理(分别标记为TPb1,TPb10,TPb25),第4~6组分别为1,10,25mg/L的硫酸铜溶液处理(分别标记为TCu1,TCu10,TCu25),第7~9组分别为1,10,25mg/L的铅铜复合重金属溶液处理(分别标记为T复合1,T复合10,T复合25),第10组为空白对照(标记为Tck),第1~9组每天上午9:00叶面喷洒相应的重金属溶液,对照组喷蒸馏水,以叶面不滴液为限,连续喷洒7d,处理结束后将幼苗恢复培养1d,取相同叶位叶片进行各个生理指标的测定.1.3.5 生理指标的测定(1)丙二醛(MDA)含量的测定参照刘萍[14]的方法测定,MDA含量用平均值表示.(2)游离脯氨酸含量的测定参考汤章城[15]的方法测定,脯氨酸含量用平均值表示.(3)光合色素含量的测定采取分光光度法[16]测定,光合色素含量用平均值表示.(4)可溶性糖含量的测定用蒽酮法[17]测定,可溶性糖含量用平均值表示.(5)可溶性蛋白含量的测定用考马斯亮蓝方法[18]测定,可溶性蛋白含量用平均值表示.2 结果与分析2.1 不同浓度重金属离子处理下测定的油菜幼苗叶片中丙二醛含量的变化图1 各种处理下油菜幼叶中丙二醛含量图1显示了各种处理下油菜幼叶中丙二醛含量,通过图1数据可知,与对照相比,9种处理下的丙二醛含量有不同程度的上升,在本实验设置的重金属离子浓度范围内,丙二醛含量与铅离子浓度成正比,与铜离子浓度成反比,铅铜复合重金属离子胁迫下,丙二醛含量先下降后上升.图1还显示,重金属离子浓度较高的情况下,油菜幼苗受到的胁迫伤害为:铅铜复合重金属离子伤害>铅离子伤害>铜离子伤害.2.2 不同浓度重金属离子处理下测定的油菜幼苗叶片可溶性蛋白含量变化图2 各种处理下油菜幼叶中可溶性蛋白含量图2显示了各种处理下油菜幼叶中可溶性蛋白含量,通过图2数据可知,除了TCu1处理下可溶性蛋白含量高于对照值,其余8个重金属离子处理下可溶性蛋白含量均低于对照值,这表明铜离子浓度为1mg/L时,对可溶性蛋白合成有促进作用,其他处理下,可溶性蛋白合成被抑制.图2数据还显示,铅离子浓度、铜离子浓度及铅铜复合离子浓度均与可溶性蛋白含量成反比,即重金属离子浓度越高,对可溶性蛋白合成的抑制作用越强.2.3 不同浓度重金属离子处理下测定的油菜幼苗叶片脯氨酸含量的变化图3 各种处理下油菜幼叶中脯氨酸含量图3显示了各种处理下油菜幼叶中游离脯氨酸含量,通过图3数据可知,9种处理下的游离脯氨酸含量均高于对照组,铅离子浓度与游离脯氨酸含量成正比,铜离子和铅铜复合离子浓度与游离脯氨酸含量成反比,铜离子浓度为1mg/L时,游离脯氨酸含量最高.这表明油菜可能通过增加幼叶内游离脯氨酸的生成来抵御重金属离子胁迫造成的伤害.2.4 不同浓度重金属离子处理下测定的油菜幼苗叶片光合色素含量的变化图4 各种处理下油菜幼叶中光合色素含量图4显示了各种处理下油菜幼叶中光合色素含量,通过图4数据可知,除了TCu1处理下光合色素含量高于对照值,其余8个重金属离子处理下39第37卷第2期赵锦慧,等:重金属离子对油菜幼苗生理毒害的研究光合色素含量均低于对照值,这表明铜离子浓度为1mg/L时,有利于光合色素的生成,而其他处理则抑制光合色素的生成.图4数据还显示,铅离子浓度、铜离子浓度及铅铜复合离子浓度均与光合色素含量成反比,即重金属离子浓度越高,对光合色素合成的抑制作用越强.2.5 不同浓度重金属离子处理下测定的油菜幼苗叶片可溶性糖含量的变化图5 各种处理下油菜幼叶中的可溶性糖含量图5显示了各种处理下油菜幼叶中的可溶性糖含量,从图5数据可知,除了TCu1处理下可溶性糖含量高于对照值,其余8个重金属离子处理下可溶性糖含量均低于对照值,这表明在本实验设置的重金属离子浓度范围内,铜离子浓度较低(1mg/L)时,对可溶性糖的合成有一定的促进作用,而较高浓度的铜离子、不同浓度的铅离子及铅铜复合离子对可溶性糖的合成均有不同程度的抑制作用.图5数据还显示,铅离子浓度、铜离子浓度及铅铜复合离子浓度均与可溶性糖含量成反比,即重金属离子浓度越高,对可溶性糖合成的抑制作用越强.3 结论与讨论3.1 结论实验研究结果表明:在设置的重金属离子浓度范围内,经铜离子、铅离子及铜铅复合离子处理后,油菜幼叶中的丙二醛及游离脯氨酸含量均高于对照值,1mg/L的铜离子处理下,可溶性蛋白、光合色素、可溶性糖含量均达到最大值(高于对照值),其他处理下,可溶性蛋白、光合色素、可溶性糖含量均低于对照值.并且光合色素含量、可溶性蛋白含量及可溶性糖含量均随着重金属离子浓度增大而减少;游离脯氨酸含量随铅离子浓度增大而增加,随铜离子和铅铜复合离子浓度增大而减少;丙二醛含量随铅离子浓度增大而增加,随铜离子浓度增大而减少,随铅铜复合离子浓度增大,丙二醛含量先下降后上升.3.2 讨论铅是造成污染中比较常见的重金属,少量的铅就可以让植物体内的代谢受到影响,使代谢处于凌乱无序的状态,从而导致植物生长发育被抑制,过量的铅将会诱导植物死亡[19].另外,在铅胁迫下,某些植物的光合酶的活性和叶绿素的合成都会遭受影响,线粒体内部的一些构造也会被铅所影响,同时多种脱氢酶以及其他呼吸酶的活性都将会受到抑制,植物将不能进行呼吸作用,植物的正常新陈代谢将无法进行.铜是植物体内所必需的微量元素之一,植物体内大多数的氧化酶都含有它,植物体内的氧化还原反应必须有它的参加;铜还可以反应形成铜蛋白参与到植物的光合作用当中[20].过量的铜离子会造成植物的长势减慢,会对细胞器以及多种细胞器膜造成损伤.前人研究显示,重金属对植物细胞的生理生化指标具有一定的影响,重金属离子在植物体内积攒到一定的水平时,会促进植物幼苗中的活性氧的产生,植物细胞的超微结构也随之发生一定的改变,最终植物自身遭到侵害,严重时植物直接死亡.本实验研究结果表明:经铜离子、铅离子及铜铅复合离子处理后,油菜幼叶中的丙二醛及游离脯氨酸含量均高于对照值,1mg/L的铜离子处理下,可溶性蛋白、光合色素、游离脯氨酸及可溶性糖含量均达到最大值(高于对照值),其他处理下,可溶性蛋白、光合色素、可溶性糖含量均低于对照值.这与前人[20]研究结果基本一致.逆境条件会诱导植物体产生较多的膜脂过氧化产物,丙二醛(MDA)就是植物在逆境条件下产生的膜脂过氧化产物之一[21].MDA含量越高,膜质过氧化水平越高,细胞膜受到的侵害也就愈发严重.本实验结果显示,铜铅离子及铜铅复合离子的浓度越高,对油菜幼苗细胞膜的损伤越大.可溶性蛋白在植物细胞中可以行使渗透调节作用,通过降低植物细胞的渗透势来确保植物具备一定的保水能力,在逆境中可溶性蛋白通过此功能来降低植物体遭受的损伤.除此之外,细胞内酶系统的稳定性也可以通过可溶性蛋白来维持.逆境时,可溶性蛋白的适量增加会提高植物体自身的抗逆性[22].笔者研究发现,铜铅离子及铜铅复合离子的浓度越高,油菜幼苗体内的可溶性蛋白含量下降越明显,说明了铜铅离子致使油菜细胞内的蛋白质合成系统遭受破坏.植物的光合作用主要依靠植物叶绿体中的内囊体结构,前人[10]报道,在重金属的作用下,内囊体会出现质壁分离、质膜破损等一系列的损伤.重金属离子也会对内囊体膜中的膜脂、膜蛋白、脂蛋白3种成分有较大的影响,膜脂的流动性和膜蛋白的立体结构可以发生改变,铜铅离子恰恰可以使膜49 周口师范学院学报2020年3月蛋白复合物成功发生解离.本实验结果显示,铜铅离子及铜铅复合离子的浓度越高,油菜幼苗的光合色素含量越低,但在1mg/L硫酸铜溶液胁迫下,光合色素含量达到峰值,这是因为一定浓度的铜离子能与色素形成络合物,对叶绿素起稳定作用,因此反而促进了光合作用的发生.植物细胞中的脯氨酸具备的功能之一就是渗透调节.在盐、高温、重金属的胁迫下,植物体被诱发产生大量脯氨酸[22].笔者实验结果显示:在铜铅离子及铜铅复合离子处理下,油菜幼苗体内的脯氨酸含量不同程度的增加,这是油菜幼苗细胞结构和功能对遭受到的损害的反应,也是油菜幼苗的一种自我保护及适应能力.研究[22]认为,植物体内积攒到一定量的脯氨酸时,质膜和离子泵就能够受到保卫,植物体自身对重金属离子的抵抗能力也会适当提高.可溶性糖是高等植物的光合作用产物中的一种物质,起到贮存能量和参与植物新陈代谢的作用[23].笔者研究结果显示:在铜铅离子及铜铅复合离子胁迫下,油菜幼苗的可溶性糖含量呈现降低趋势,但在1mg/L硫酸铜溶液处理下,油菜幼苗的可溶性糖含量达到峰值.这可能是因为一定量的铜离子可以促进光合作用,从而使油菜中的光合产物之一即可溶性糖含量升高,但随着重金属离子浓度的增加,叶绿体中的内囊体构造被毁坏,光合速率减慢,可溶性糖的含量也随之降低.参考文献:[1]岳茜岚,霍娇,曹梦思,等.铅的神经行为学毒性研究进展[J].食品安全质量检测学报,2018,15(14):3567-3572.[2]周彤,周志俊.铅及与其他重金属联合暴露对儿童神经发育的影响[J].环境与职业医学,2018,35(1):73-77.[3]叶宏萌,袁旭音,赵静.铜陵矿区河流沉积物重金属的迁移及环境效应[J].中国环境科学,2012,32(10):1853-1859.[4]陈镔,谭淑端,董方旭,等.重金属对植物的毒害及植物对其毒害的解毒机制[J].江苏农业科学,2019,47(4):34-38.[5]李桂玲,王琦,王金水,等.重金属对植物种子萌发胁迫及缓解的机制[J].生物技术通报,2019(6):147-155.[6]曹萌,南冠君,高玉琼,等.重金属对豌豆幼苗抗性生理指标的影响[J].江苏农业科学,2019,47(7):161-165.[7]齐文靖,于晗,张佳慧,等.不同重金属胁迫对绿豆种子萌发和幼苗部分生理指标的影响[J].北方园艺,2018(21):1-5.[8]史雅甜,简敏菲,苗艳娇,等.土壤重金属镉、铅及其复合污染对羊蹄(Rumexjaponicus)生长及其抗性生理指标的影响[J].生态毒理学报,2019,14(3):297-306.[9]周秋峰,于沐,赵建国,等.重金属胁迫对小麦生长发育及相关生理指标的影响[J].中国农学通报,2017,33(33):1-8.[10]姜贝贝,余婷,苏琪,等.重金属铜、锌、铅胁迫对长鬃蓼部分抗性生理指标的影响[J].湖北农业科学,2016,55(11):2751-2754.[11]刘文英,周凤,戎婷婷,等.重金属铜对菠菜生理指标的影响[J].农业与技术,2016,36(3):1-2,24.[12]李涛,李和繁,徐伟江.中华山蓼对重金属Cu胁迫的生理响应[J].云南师范大学学报(自然科学版),2019,39(4):64-70.[13]吴建慧,兰凤,张静,等.重金属铅对绢毛委陵菜生理特性和叶片超微结构的影响[J].草业科学,2017,34(7):1383-1389.[14]刘萍,李明军.植物生理学实验技术[M].北京:科学出版社,2007:150-152.[15]汤章城.现代植物生理学实验指南[M].上海:科学出版社,1999:303.[16]张家洋.重金属铅镉短期胁迫对蓬莱蕉生理生化指标的影响[J].水土保持学报,2016,30(2):340-345.[17]黄婉娴,应宇航,张秀秀,等.铬、镉、铅胁迫对小青菜生理生化指标的影响[J].杭州师范大学学报(自然科学版),2018,17(5):494-498.[18]刘欢,部吉祥,金华.干旱胁迫对文冠果脯氨酸和可溶性蛋白质含量的影响[J].黑龙江农业科学,2019(2):17-18.[19]纪佳渊.生物对铅吸收、富集的初步研究及铅污染危害与治理[J].绿色科技,2012(8):98-101.[20]苑丽霞,孙毅.Cu、Zn、Mn对油菜种子萌发及幼苗生长的影响[J].晋中学院学报,2010,27(3):55-59.[21]蔡雄伟.铅胁迫对狗牙根叶片中游离脯氨酸及丙二醛含量的影响[J].四川农业科技,2018(5):44-46.[22]傅聿青,贾漫丽,王军,等.NaCl胁迫下2个桑树品种的脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量变化研究[J].林业与生态科学,2018,33(3):306-310,321.[23]Harman D Aging.A theory based on free radical andradiation chemistry[J].Journal of Gerontology,1956,11(3):298-300.(责任编辑 张永亮)59第37卷第2期赵锦慧,等:重金属离子对油菜幼苗生理毒害的研究 。
重金属对油菜种子萌发和胚根生长的影响徐进;魏嵬;韩璐;官子楸;郑宏春;柴团耀【期刊名称】《西北植物学报》【年(卷),期】2007(27)11【摘要】Heavy metals had different effects on seed germination and radicle growth. Toxicity of five types of heavy metal ions(Hg2+ ,Cd2+ ,Ni2+ ,Co2+ and Zn2+ ) on the initial growth of Brassica napus and whether the application of K+ ,Mg2+ and Ca2+ could alleviate the effects of heavy metals on the seeds germination and radicle growth of B. napus were investigated. The results showed that radicle growth was more sensitive to heavy metals than seed germination. Zn2+ was not very toxic to seed germination but was to radicle growth. Hg2+ was the most toxic metal for plant growth and development. K+ and Ca2+ slightly alleviated the toxicity of Ni2+ ,Zn2+ and Co2+ to seed germination, while slightly increased the toxicity of Hg2+ and Cd2+. Mg2+ was effective to reduce the toxicity of Ni2+ ,Zn2+ ,Cd2+ and Co2+ on seed germination,but was not influence to Hg2+. The toxicity of Ni2+ ,Hg2+ ,Cd2+ and Co2+ on radicle growth was partially enhanced in the present of 5 mmol/L K+ and Mg2+ while Ca2+ partially restored the inhibition of Zn2+ , Ni2+ and Co2+. The researches are helpful for further research on elucidating fundamental mechanism of heavy metal tolerance and cultivating plants on heavy-metal-contaminated soil.%分析了Hg2+、Cd2+、Ni2+、Co2+、Zn2+5种重金属离子对油菜种子萌发和胚根伸长的影响,以及金属离子K+、Mg2+和Ca2+与重金属的交互作用.结果表明:(1)重金属对油菜种子萌发的抑制作用依次为Hg2+>Cd2+和Co2+>Ni2+>Zn2+,而对胚根生长的毒害作用依次为Hg2+>Cd2+>Co2+>Ni2+>Zn2+.(2)萌发率为40%以上时,K+和Ca2+可以提高Ni2+、Zn2+和Co2+胁迫下油菜种子的萌发率,却进一步降低了Hg2+、Cd2+胁迫下种子的萌发;Mg2+可以提高Ni2+、Zn2+、Cd2+和Co2+胁迫下种子的萌发率,但对Hg2+毒害却没有缓解.(3)胚根伸长率达到60%以上时,K+和Mg2+增强了Ni2+、Hg2+、Cd2+和Co2+对胚根生长的抑制,而Ca2+则缓解了Zn2+、Ni2+和Co2+对胚根生长的抑制作用.研究结果对于重金属复合污染土壤中植物种子的萌发和定植具有理论和实践意义.【总页数】6页(P2263-2268)【作者】徐进;魏嵬;韩璐;官子楸;郑宏春;柴团耀【作者单位】中国科学院研究生院,生命科学学院,北京,100049;中国科学院研究生院,生命科学学院,北京,100049;中国科学院研究生院,生命科学学院,北京,100049;中国科学院研究生院,生命科学学院,北京,100049;中国科学院研究生院,生命科学学院,北京,100049;中国科学院研究生院,生命科学学院,北京,100049【正文语种】中文【中图分类】Q945.78【相关文献】1.重金属对莴苣种子萌发和幼苗生长的影响 [J], 刘健晖;蒋伍玖;周东升;曹丽敏;任永霞2.油菜素内酯对黄豆种子萌发及下胚轴和胚根生长的影响 [J], 程彦伟;柳家婷;韩建明;杨亚会3.重金属对小麦和黑麦种子萌发及幼苗生长的影响 [J], 王彦梅;张玉秀;柴团耀;焦向东4.重金属对芝麻种子萌发及幼苗生长的影响 [J], 孙建;周红英;乐美旺;饶月亮;颜廷献;颜小文5.重金属对8种园林植物种子萌发及幼苗生长的影响 [J], 马敏;龚惠红;邓泓因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
重金属Pb^(2+)对早熟禾种子萌发的影响
张晶;张宇;赵淑玲
【期刊名称】《园艺与种苗》
【年(卷),期】2024(44)4
【摘要】[目的]探究重金属铅对早熟禾种子萌发的影响。
[方法]用不同浓度
Pb^(2+)(20、40、60、80 mg/L)处理早熟禾种子,测定Pb2+对早熟禾种子萌发、叶绿素以及生根等指标的影响。
[结果]随着Pb2+浓度的增加,草籽的萌发率、发芽指数降低,但降低趋势不明显。
逐日萌发率在第3天出现高峰,早熟禾的根茎长度呈下降趋势。
叶绿素a、叶绿素b含量降低明显,类胡萝卜素含量在Pb^(2+)浓度80 mg/L时增加。
[结论]早熟禾种子的萌发率在Pb^(2+)浓度20~80 mg/L范围内
受影响较小,而叶绿素含量、类胡萝卜素含量以及幼苗根茎的生长受到一定的抑制。
【总页数】3页(P89-91)
【作者】张晶;张宇;赵淑玲
【作者单位】成县农业技术推广中心;陇南师范高等专科学校附属实验学校;陇南师
范高等专科学校农林技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】S643.4
【相关文献】
1.重金属Cu^(2+)、Cd^(2+)和Zn^(2+)对车前草种子萌发的影响
2.Hg^(2+)、Pb^(2+)对小白菜种子萌发的影响研究
3.Cd^(2+)、Pb^(2+)对木麻黄种子萌发
及抗性生理特性的影响4.Cr^(3+)、Zn^(2+)、Pb^(2+)对小麦种子萌发及幼苗生长影响的研究5.Cd^(2+)胁迫和Pb^(2+)胁迫对4种桑树品种种子萌发及幼苗生长的影响
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Pb^(2+)胁迫对3种菊科花卉种子萌发及幼苗生长的影响聂张涛;阴姝彤;李佳艺;杜磊【期刊名称】《现代园艺》【年(卷),期】2024(47)4【摘要】以菊科花卉万寿菊、金盏菊和波斯菊为研究对象,采用碳酸铅作为试验药剂,碳酸铅溶液的浓度梯度设置为30mg/L、60mg/L、120mg/L和300mg/L,以蒸馏水作为对照组,通过培养皿萌发试验,探究重金属铅胁迫对3种菊科花卉种子萌发和幼苗生理特性的影响。
结果表明,碳酸铅溶液对万寿菊、金盏菊和波斯菊种子萌发和幼苗生长产生了显著影响,其中,万寿菊萌发期和苗期对Pb^(2+)的抗性较强。
适量的碳酸铅溶液对3种菊科花卉幼苗的过氧化物酶活性和叶绿素含量具有抑制作用,而高浓度的碳酸铅溶液抑制作用更加明显。
上述结果预示碳酸铅溶液对菊科花卉种子和幼苗具有毒性效应。
因此,在实际生产和种植过程中,应注意避免土壤中铅的积累,以保护菊科花卉的生长和发育。
总之,本研究对于了解碳酸铅溶液对菊科花卉幼苗的影响具有重要意义,以期为菊科花卉的种植和生产提供科学的依据和参考。
【总页数】3页(P1-3)【作者】聂张涛;阴姝彤;李佳艺;杜磊【作者单位】运城学院生命科学系【正文语种】中文【中图分类】S68【相关文献】1.Pb-C d 复合胁迫对三种菊科花卉幼苗生长的影响2.Cr^(3+)、Zn^(2+)、Pb^(2+)对小麦种子萌发及幼苗生长影响的研究3.Pb^(2+)胁迫对2种车前种子萌发及幼苗生长的影响4.镉铅复合胁迫对草本花卉种子萌发及幼苗生长的影响5.Cd^(2+)胁迫和Pb^(2+)胁迫对4种桑树品种种子萌发及幼苗生长的影响因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
重金属胁迫对地肤幼苗生长的影响摘要为了研究不同浓度的重金属Cd2+、Cr6+、Pb2+和Cu2+胁迫对地肤种子萌发及其幼苗生长的影响。
将不同浓度的重金属处理下的地肤种子放在培养箱中培养一周,观察地肤种子萌发情况,然后计算发芽率、发芽势及发芽指数。
结果表明:在重金属Cd2+、Cr6+、Pb2+和Cu2+的胁迫下,地肤种子的发芽率、发芽势及发芽指数都明显降低,并且随着重金属浓度的增加,种子萌发受到的抑制作用也增强。
这四种重金属胁迫对地肤种子萌发的影响由大到小的顺序为Cu2+、Cd2+、Cr6+、Pb2+。
此外还用水培培养幼苗的方法,研究不同浓度重金属Cd2+、Cr6+、Pb2+和Cu2+胁迫对地肤幼苗生长的影响,结果表明,低浓度下重金属促进植物生长,而高浓度胁迫则使地肤幼苗的生长停止,甚至导致其死亡。
地肤幼苗叶片的总叶绿素含量则随重金属胁迫浓度的升高而降低,510 mg/L Cu2+胁迫下地肤幼苗叶片的叶绿素含量最低为2.27 mg/L,与空白组比较差异明显;地肤的根系对重金属Cd2+、Cr6+、Pb2+和Cu2+的吸收作用明显,其富集系数最高,分别达17.7,10.45,6.87和13.87,同时发现Cr6+不同浓度胁迫下的转运系数均高于Cd2+、Pb2+和Cu2+,140 mg/L Cr的地肤幼苗转运系数达1.23。
关键词:重金属,地肤,种子萌发,叶绿素,富集目录重金属胁迫对地肤幼苗生长的影响 (I)第1章综述 (1)1.1土壤重金属污染 (1)1.1.1土壤污染的现状 (1)1.1.2 土壤中重金属的来源 (1)1.2 土壤中重金属的危害 (2)1.3 土壤中重金属污染的治理 (2)第2章材料与方法 (4)2.1 供试材料 (4)2.1.1 试验种子 (4)2.1.2 试验时间及地点 (4)2.1.3 试验试剂 (4)2.1.4 试验仪器 (4)2.2 试验方法 (5)2.2.1 地肤种子发芽试验 (5)2.2.2 地肤种子发芽试验的指标测定 (5)2.2.3 地肤幼苗水培的试验设计 (5)2.2.4 地肤幼苗水培试验的指标测定 (6)2.3 数据分析 (7)第3章重金属胁迫对地肤种子萌发的影响与讨论 (8)3.1 重金属胁迫对地肤种子萌发的影响 (8)3.1.1重金属Cd2+胁迫对地肤种子萌发的影响 (8)3.1.2 重金属Cr6+胁迫对地肤种子萌发的影响 (9)3.1.3 重金属Pb2+胁迫对地肤种子萌发的影响 (9)3.1.4 重金属Cu2+胁迫对地肤种子萌发的影响 (10)3.2重金属胁迫对地肤种子萌发的讨论 (11)第4章重金属胁迫对地肤幼苗生理指标的影响与讨论 (13)4.1 重金属胁迫对地肤幼苗生长的影响 (13)4.1.1 重金属Cd2+胁迫对地肤幼苗长的影响 (13)4.1.2 重金属Cr6+胁迫对地肤幼苗生长的影响 (14)4.1.3 重金属Pb2+胁迫对地肤幼苗生长的影响 (14)4.1.4 重金属Cu2+胁迫对地肤幼苗生长的影响 (15)4.2重金属胁迫对地肤幼苗生长的讨论 (16)4.3 重金属胁迫对地肤幼苗叶绿素的测定与分析 (17)4.3.1 重金属胁迫对地肤幼苗叶绿素含量的测定 (17)4.3.2 重金属胁迫对地肤幼苗叶绿素含量的分析 (19)4.4地肤幼苗对重金属富集作用的测定与分析 (20)4.4.1地肤幼苗对重金属富集的测定 (20)4.4.2地肤幼苗对重金属的富集作用分析 (21)结论 (23)参考文献 (24)第1章综述1.1土壤重金属污染随着工业和农业的迅速发展,环境污染问题日益突出,其中土壤重金属污染是人类面临的威胁之一,已经威胁到人类自身的生存和发展。
㊀第30卷㊀第2期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀陇东学院学报Vol.30㊀No.2㊀2019年3月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Journal㊀of㊀Longdong㊀UniversityMar.2019文章编号:1674 ̄1730(2019)02 ̄0067 ̄04重金属Pb2+胁迫对油菜种子萌发及幼苗生长的影响孙㊀杰ꎬ王一峰ꎬ田凤鸣ꎬ赵淑玲(陇南师范高等专科学校农林技术学院ꎬ甘肃成县742500)收稿日期:2018 ̄07 ̄27作者简介:孙㊀杰(1967 )ꎬ男ꎬ江苏徐州人ꎬ副教授ꎬ主要从事作物栽培及抗逆性研究ꎮ摘㊀要:以 秦油3号 油菜种子为试验材料ꎬ研究了Pb2+胁迫对该品种油菜种子萌发及幼苗生长的影响ꎮ结果表明ꎬ不同浓度(20mg/L㊁40mg/L㊁80mg/L㊁160mg/L)Pb2+溶液处理油菜种子后ꎬ对其发芽势和发芽率影响不大ꎻ当Pb2+浓度达到或超过40mg/L时ꎬ对其幼苗生长具有显著影响:不同浓度的Pb2+胁迫ꎬ对油菜幼苗的株高㊁鲜重及根长都有明显的抑制作用ꎬ且浓度越大ꎬ抑制作用越强ꎮPb2+胁迫对油菜幼苗各项生长指标的抑制作用强弱依次表现为:对根长的抑制作用最强ꎬ其次为苗鲜重和株高ꎮ关键词:Pb2+胁迫ꎻ油菜种子ꎻ发芽率ꎻ幼苗生长中图分类号:S565.4文献标识码:AEffectsofHeavyMetalPb2+stressonSeedGerminationandSeedlingGrowthofRapeSUNJieꎬWANGYi ̄fengꎬTIANFeng ̄mingꎬZHAOShu ̄ling(CollegeofAgricultureandForestryScienceandTechnologyꎬLongnanTeachers CollegeꎬChengxian742500ꎬGansu)Abstract:TheeffectsofPb2+stressonSeedGerminationandseedlinggrowthofRapeVariety"QinyouNo.3"werestudied.Theresultsshowedthatdifferentconcentrations(20mg/Lꎬ40mg/Lꎬ80mg/Lꎬ160mg/L)ofPb2+solutionhadlittleeffectongerminationpotentialandgerminationrateofrapeseedsꎻWhenPb2+concentrationreachesorexceeds40mg/LꎬIthasaSeedlinginfluenceonthegrowthoftheseedlings:DifferentconcentrationsofPb2+stresssignificantlyinhibitedplantheightꎬfreshweightandrootlengthofrapeseedlingsꎬandthestrongertheconcentrationisꎬthestrongertheinhibitionwillbe.TheinhibitioneffectofPb2+stressonthegrowthindexesofrapewasasfollows:therootlengthinhibi ̄tionwasthestrongestꎬfollowedbyseedlingfreshweightandplantheight.Keywords:Pb2+stressꎻrapeseedꎻgerminationrateꎻseedlinggrowth㊀㊀当下ꎬ随着工业和现代农业的快速发展ꎬ工业 三废 废水㊁废气㊁废渣不断地大量排放ꎬ对生态环境造成一定危害ꎬ严重污染了空气㊁水体和土壤ꎬ导致环境恶化[1]ꎮ陇南市正在开发的西成铅锌矿带(西和-成县)ꎬ铅㊁锌金属储量达1200ˑ104tꎬ远景储量2000ˑ104tꎬ储量居全国第二ꎬ属超大型铅锌矿带[2]ꎮ随着近年来成县矿产资源的无序开采ꎬ不当加工和废水㊁废料的随意排放ꎬ导致铅㊁锌污染非常严重ꎮ铅是自然界中分布较广的重金属元素ꎬ也是作物生长的非必须营养元素ꎬ是造成土壤污染的 五毒 重金属元素之一[3]ꎮ铅通过大气沉降㊁污水灌溉等方式进入土壤并在土壤中富集ꎬ植物通过根系和叶片等吸收后ꎬ不但会对植物的生长发育㊁产量㊁品质产生不利影响ꎬ还会严重影响其加工食品的质量[4ꎬ5]ꎬ同时ꎬ通过食物链进入人体ꎬ会严重危害人类的身体健康ꎮ肖承坤研究发现ꎬ铅几乎对人体的所有器官都能造成危害[6]ꎮ油菜作为四大油料作物之一ꎬ在我国的种植面积和产量均处于世界首位ꎬ油菜也是陇南成县种植面积最大的油料作物ꎬ由于近年来成县铅锌矿的过度开采和不当加工ꎬ造成当地土壤和水体中Pb2+严重超标ꎬ从而影响了油菜的正常生长ꎬ导致其产量降低㊁品质下降ꎬ制约了当地油菜等农作物种植业的发展ꎬ本试验旨在通过研究不同浓度Pb2+胁迫对油菜种子萌发和幼苗生长影响的大小ꎬ筛选出对油菜生长影响显著的Pb2+浓度最低值ꎬ从而为当地环境污染治理㊁土壤修复以及指导当地油菜高产㊁优质栽培提供一定的理论参考ꎮ1㊀材料与方法1.1㊀试验材料供试油菜种子 秦油3号 由成县种子公司提供ꎬ硝酸铅试剂(国药集团化学试剂有限公司)ꎬHS1810-2纯水机(重庆阿修罗科技发展有限公司)ꎬFA2004电子天平(上海精密科学仪器有限公司)ꎬ直尺(30cm)ꎬ培养皿(9cm)ꎬ烧杯(1000mL)ꎬ滤纸ꎬ移液管(10mL)ꎮ1.2㊀试验设计本试验设硝酸铅溶液浓度0mg/L(蒸馏水ꎬCK)㊁20mg/L㊁40mg/L㊁80mg/L和160mg/L共5个处理ꎬ每处理设3次重复ꎬ每个重复播种30粒种子ꎬ分别测定油菜种子的发芽势㊁发芽率㊁幼苗鲜重㊁株高及主根长度等种子萌发指标和幼苗各项生长指标ꎬ再根据各项指标的数值分析不同浓度Pb2+胁迫对油菜种子萌发及幼苗生长的影响ꎮ1.3㊀溶液配制用感量为1/10000的分析天平称取0.16g硝酸铅试剂ꎬ放入容量为1000mL烧杯中ꎬ先加入少量蒸馏水并用玻璃棒搅拌ꎬ以促进试剂溶解ꎬ然后继续注入蒸馏水至1000mL刻度ꎬ搅拌均匀ꎬ得160mg/L硝酸铅溶液ꎮ之后ꎬ依次减半稀释ꎬ分别制得80mg/L㊁40mg/L㊁20mg/L硝酸铅溶液ꎮ以蒸馏水作对照试剂ꎬ将盛有蒸馏水㊁20mg/L㊁40mg/L㊁80mg/L㊁160mg/L硝酸铅溶液的烧杯分别编号ꎬ依次为0㊁1㊁2㊁3㊁4号处理液ꎬ贴上标签备用ꎮ1.4㊀试验方法油菜种子用0.2%KMnO4溶液消毒60sꎬ用蒸馏水冲洗3~5次ꎬ选取籽粒饱满㊁均匀一致㊁无破损㊁无病虫的油菜种子ꎬ均匀播在铺有双层滤纸的直径为9cm的培养皿中(先将滤纸浸湿)ꎬ每个培养皿播30粒油菜种子ꎬ共设5个处理ꎬ每处理设3次重复ꎬ共15个样品ꎬ对每个培养皿分别编号并贴上标签ꎬ依次编号为0-①㊁0-②㊁0-③ꎬ1-①㊁1-②㊁1-③ 等ꎮ用移液管分别注入0㊁1㊁2㊁3㊁4号5种处理液10mLꎬ在常温(20ħ左右)下进行遮光催芽ꎮ催芽过程中ꎬ每日必须及时补充相应的处理液ꎬ并进行观察记录ꎮ1.5㊀项目测定1.5.1㊀种子萌发测定播种后每天定时进行观察ꎬ并统计每个培养皿中正常发芽油菜种子粒数ꎬ填入油菜种子发芽记录表ꎬ计算出每个处理三次重复的平均发芽势㊁发芽率和标准误差ꎬ见表1ꎮ发芽标准[7]:胚芽长度不短于油菜种子直径ꎮ播种后第3天测定发芽势ꎻ播种后第7天测定发芽率[7]ꎮ发芽势(%)=播种后第3天正常发芽种子粒数/供试种子粒数ˑ100发芽率(%)=播种后第7天正常发芽种子粒数/供试种子粒数ˑ100[7]表1㊀不同浓度Pb2+胁迫下油菜种子萌发情况统计表Pb2+浓度(mg/L)发芽势(%)发芽率(%)0(CK)100.00ʃ0.00100.00ʃ0.0020100.00ʃ0.00100.00ʃ0.0040100.00ʃ0.00100.00ʃ0.008098.90ʃ1.10100.00ʃ0.0016098.90ʃ1.10100.00ʃ0.00㊀㊀注:﹡P<0.051.5.2㊀幼苗生长指标测定播种12天后ꎬ从每个培养皿中随机抽取10株油菜幼苗ꎬ分别测定其株高(cm)㊁根长(cm)㊁鲜重(g)ꎬ填入幼苗生长情况记录表ꎬ并计算出每项指标三次重复的平均值和标准差ꎬ见表2ꎮ表2㊀不同浓度Pb2+胁迫下油菜幼苗生长情况统计表Pb2+浓度(mg/L)株高(cm)鲜重(g)根长(cm)0(CK)4.88ʃ0.390.44ʃ0.057.04ʃ0.35204.47ʃ0.410.42ʃ0.026.24ʃ0.29404.24ʃ0.12∗0.33ʃ0.02∗4.59ʃ0.29∗803.61ʃ0.23∗0.34ʃ0.02∗3.81ʃ0.07∗∗1604.06ʃ0.11∗0.36ʃ0.02∗1.74ʃ0.28∗∗㊀㊀注:﹡P<0.052㊀试验结果2.1㊀Pb2+胁迫对油菜种子萌发的影响由表1和图1可以看出ꎬ不同浓度Pb2+处理油菜种子后ꎬ随着Pb2+浓度的增加ꎬ其发芽势呈下降趋86陇东学院学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第30卷㊀势ꎬ但下降趋势并不明显ꎬ在对照(CK)中ꎬ发芽势为100%ꎻPb2+浓度为80mg/L和160mg/L时ꎬ发芽势为98.90%ꎬ比对照略低ꎬ但差异不显著ꎻ而5个处理的发芽率皆为100%ꎬ由此可见ꎬPb2+的胁迫对该种子萌发率的影响不大ꎮ图1㊀Pb2+胁迫对油菜种子萌发的影响2.2㊀Pb2+胁迫对油菜幼苗各项生长指标的影响2.2.1㊀Pb2+胁迫对油菜幼苗株高及根长的影响由图2㊁图3和图4可以看出ꎬ不同浓度Pb2+处理后ꎬ随着Pb2+胁迫浓度的增大ꎬ油菜幼苗的株高及根长都呈降低趋势ꎬ蒸馏水处理的对照组平均株高和根长分别为4.88cm和7.04cmꎬ当Pb2+浓度为40mg/L时ꎬ平均株高和根长分别为4.24cm和4.59cmꎬ分别比对照组低13.11%和34.80ꎬ差异显著ꎻ而Pb2+浓度为160mg/L时ꎬ平均株高和根长分别为4.06cm和1.74cmꎬ株高比对照组低16.80%ꎬ差异显著ꎬ根长比对照组缩短4倍ꎬ差异极显著ꎮ㊀注:1.蒸馏水处理对照组(CK)ꎻ㊀㊀2.Pb2+浓度20mg/L溶液处理ꎻ3.Pb2+浓度40mg/L溶液处理ꎻ4.Pb2+浓度80mg/L溶液处理ꎻ5.Pb2+浓度160mg/L溶液处理图2㊀不同Pb2+浓度处理3天后油菜幼苗形态2.2.2㊀Pb2+胁迫对油菜幼苗鲜重影响由表2和图5可以看出ꎬ不同浓度Pb2+处理后ꎬ随着Pb2+浓度的增加ꎬ油菜幼苗鲜重呈下降趋势ꎬ对照组的平均苗鲜重为0.44gꎬ当Pb2+浓度为40mg/L时ꎬ平均苗鲜重仅为0.33gꎬ比对照组低25.0%ꎻ当Pb2+浓度为160mg/L时ꎬ平均苗鲜重仅0.36gꎬ比对照组低18.2%ꎬ差异显著ꎮ这说明当Pb2+浓度达到或超过40mg/L时对该品种油菜幼苗地上部分的生长具有显著的抑制作用ꎮ3㊀讨论由以上试验结果可以看出:不同浓度Pb2+处理㊀㊀注:1.蒸馏水处理对照组(CK)ꎻ㊀㊀2.Pb2+浓度20mg/L溶液处理ꎻ3.Pb2+浓度40mg/L溶液处理ꎻ4.Pb2+浓度80mg/L溶液处理ꎻ5.Pb2+浓度160mg/L溶液处理图3㊀不同Pb2+浓度胁迫处理12天后油菜幼苗形态图4㊀Pb2+胁迫对油菜幼苗株高及根长的影响图5㊀Pb2+胁迫对油菜幼苗鲜重的影响油菜种子后ꎬ发芽势和发芽率变化不大ꎬ这一结果与赵淑玲[1]ꎬ杨玲[8]等的研究结果基本相似ꎮ其主要原因ꎬ一方面可能是由于种子萌发时种皮的保护作用使得该离子并不能影响到其萌发ꎬ另一方面可能是发芽期间ꎬ油菜种子对Pb2+的吸收作用并不是太强ꎬ因此ꎬ该重金属离子对萌发过程中酶的活性影响不大ꎮ研究中还发现ꎬ不同浓度Pb2+处理油菜种子后ꎬ油菜幼苗的根长㊁鲜重和株高都有明显降低ꎬ且根长降低最为显著ꎬ这说明Pb2+胁迫对该品种油菜幼苗茎㊁叶及根的生长均具有明显的抑制作用ꎬ且对根系生长的抑制作用大于对幼苗地上部分生长的抑制作用ꎮ这与巩正[9]等人的研究结果也基本相同ꎮ其原因可能是重金属与植物作用时总是最先接触到根部ꎬ而根是植物体最重要的络合重金属的部位ꎬ也96㊀第2期孙㊀杰ꎬ等:重金属Pb2+胁迫对油菜种子萌发及幼苗生长的影响是最易受到重金属毒性影响的部位[10ꎬ11]ꎬ高浓度的Pb2+胁迫ꎬ首先作用于植物根部细胞ꎬ影响根细胞的分裂生长ꎬ从而严重抑制了根的伸长生长ꎬ影响根系对土壤深层水分和养分的吸收ꎬ进而导致幼苗地上部分生长缓慢ꎬ植株矮小ꎬ生物量过低ꎬ抗逆性减弱ꎬ最终将严重影响油菜的产量ꎮ4 结论综上所述ꎬ本试验通过研究重金属Pb2+对油菜种子萌发及幼苗生长的胁迫作用ꎬ初步弄清了不同浓度Pb2+对油菜种子萌发及幼苗生长的影响:在0~160mg/L范围内ꎬ不同浓度Pb2+胁迫ꎬ对油菜种子的发芽势和发芽率影响不大ꎻ当Pb2+浓度达到40mg/L时ꎬ对其幼苗生长则具有显著的抑制作用ꎬ且浓度越大ꎬ抑制作用越强ꎮPb2+胁迫对小麦各项生长指标的抑制作用强弱不同ꎬ依次表现为:对根长的抑制作用最强ꎬ其次为苗鲜重和株高ꎮ这一研究结果可为土壤污染治理和修复ꎬ以及油菜高产和优质栽培提供一定的理论参考ꎮ参考文献:[1]赵淑玲ꎬ王瀚ꎬ王让军ꎬ等.重金属Zn2+对花椰菜种子的萌发及幼苗生理特性的影响[J].北方园艺ꎬ2016(18):1-5.[2]马卓群ꎬ张艳丽.铅锌矿不合理开采对区域造成的影响及治理措施[J].甘肃科技ꎬ2012(10):27-29.[3]赵钢ꎬ邹亮ꎬ彭镰心ꎬ等.铅胁迫对苦荞生理特性的影响[J].江苏农业科学ꎬ2012ꎬ40(7):98-99. [4]李斌ꎬ赵春江.我国当前农产品产地土壤重金属污染形势及检测技术分析[J].农业资源与环境学报ꎬ2013ꎬ30(5):1-7.[5]李永华ꎬ杨林生ꎬ姬艳芳ꎬ等.铅锌矿区土壤-植物系统中植物吸收铅的研究[J].环境科学ꎬ2008ꎬ29(1):196-201.[6]肖承坤.我国铅污染现状分析[C]//全国铅污染监测与控制治理技术交流研讨会ꎬ2007:159-161.[7]黄高宝ꎬ柴强.作物生产实验实习指导(北方本) [M].北京:化学工业出版社ꎬ2012:3-4. [8]杨玲ꎬ张勇ꎬ吴红娇ꎬ等.铅锌胁迫对早熟禾和狗牙根种子出苗和幼苗生长的影响[J].云南农业大学学报ꎬ2013ꎬ28(3):405-410.[9]巩正ꎬ崔雪梅.硒㊁铅胁迫对油菜生理生化指标的影响[J].湖北工程学院学报ꎬ2016ꎬ36(3):51-54.[10]郑曦ꎬ肖炜.Cu对小麦种子萌发及幼苗生长的影响[J].徐州师范大学学报(自然科学版)ꎬ2003ꎬ21(3):64-66.[11]赵树兰ꎬ多立安ꎬ刘祥君.Pb2+与Cd2+胁迫高羊茅初期生长生态效应研究[J].中国草地ꎬ2002ꎬ24(4):1-7.ʌ责任编辑㊀赵建萍ɔ07陇东学院学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第30卷㊀。