鉛脅迫對馬蹄金和白三葉種子萌發的影響

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(湖南農業大學草學研究所，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。

湖南省教育廳項目(10C0800)。

鉛脅迫對馬蹄金和白三葉種子萌發的影響

魏建兒，鄧麗，于輝*

(湖南農業大學草學研究所，長沙 410128)

用不同濃度的鉛溶液處理白三葉和馬蹄金種子，測定了兩種草種的發芽率、根長、芽長和活力指數等。結果表明：白三葉種子在鉛脅迫下，除了發芽指數在400 mg/L鉛處理下與對照相比有所提高外，其他指標隨著鉛濃度的增大而逐漸降低；而鉛脅迫對馬蹄金種子萌發有一定的促進作用，濃度小于800 mg/L的鉛處理下馬蹄金種子的各項指標高于對照或與對照差異不顯著。綜合比較發現馬蹄金比白三葉表現出更好的耐鉛性。

鉛脅迫；馬蹄金；白三葉；種子萌發

近年來由于工農業的迅猛發展，含有重金屬的污染物通過各種途徑不斷進入土壤。重金屬污染在土壤環境中具有隱蔽性、長期性和不可逆轉的特點，受重金屬污染土壤的治理和修復成為亟需解決的現實問題[1]。鉛是環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、須根發達、再生能力強和易于種植等特點，可以迅速覆蓋和綠化受重金屬污染的區域，并且能夠吸收較多的污染物，對重金屬污染的土壤具有良好的修復效果[2]。因此篩選耐鉛性強或具有鉛富集能力的草坪草和地被植物對鉛污染區域的生態綠化和土壤修復具有重要的意義。馬蹄金(DichondrarepensForst.)和白三葉(TrifoliumrepensLinn.)在目前草坪綠化中運用的比較多，其適應性廣，建坪容易，是優良的地被兼觀賞植物[3，4]，但是關于重金屬對這兩種草種種子萌發生長影響的研究則鮮有報道。本研究以這兩種草種為材料，分析草種萌發階段對鉛脅迫的響應，對比兩種草種的耐鉛性能，為在遭受鉛污染的區域進行草坪建植的草種選擇提供參考依據。

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，設置8個濃度梯度：0、200、400、800、1 200、1 600、2 000和2 500 mg/L。培養皿洗凈烘干后裝滿石英砂，將配好的鉛溶液15 mL置于培養皿中。每個培養皿均勻放入50粒飽滿、均勻的草種。于(25 ±1) ℃光照培養箱中，10 h光照培養。培養期間每日觀察，適時補充蒸發的水分，并逐日記載各培養皿中的發芽種子數。種子萌發后第10 天計算每皿種子發芽率，每處理隨機取10 粒萌發的種子，測量根長和芽長。

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

2 結果與分析

2.1 鉛脅迫對白三葉和馬蹄金種子發芽率的影響

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

圖1 不同鉛濃度下馬蹄金(上)和白三葉(下)種子萌發曲線

2.2 鉛脅迫對兩種草種萌發后生長的影響

種子開始萌發后第10天測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，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時均高于對照，但差異不顯著。當鉛濃度增至400 mg/L時，馬蹄金的根長下降到了對照的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照的68%和81%，生長已受到顯著抑制。當鉛濃度達到2 500 mg/L時，馬蹄金胚根和胚芽長度下降到了對照的15%和48%，白三葉更是下降到了對照的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

由圖2看出，隨鉛濃度的升高，白三葉的活力指數呈下降趨勢。鉛濃度為800 mg/L時，白三葉的活力指數下降到了對照的58%，差異極顯著，而在這個濃度范圍內馬蹄金的活力指數則大于對照，表明鉛對馬蹄金種子發芽有一定的刺激作用。當鉛濃度達到2 500 mg/L時，白三葉的活力指數下降到了對照的3%左右，而馬蹄金仍高達對照的64%。相同鉛濃度下，白三葉種子活力指數低于馬蹄金。

圖2 鉛脅迫下兩種草種子的活力指數

3 小結與討論

本試驗中，鉛濃度低于200 mg/L時兩種草的萌發都未受明顯影響，對馬蹄金還出現了一定的促進作用，并且這種促進作用一直持續到鉛濃度達到2 000 mg/L時，其促進機制還有待進一步探討。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]的報道一致。原因可能是種子萌發后，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間均比芽嚴重。

低鉛濃度下，兩種草種子活力指數與對照差異不顯著，馬蹄金的活力指數還出現了增加效應。隨處理中鉛濃度的不斷升高，兩種草種的活力指數不斷下降，表明鉛脅迫已對其產生了影響。相同鉛濃度下，白三葉種子活力指數小于馬蹄金，且苗的生長受抑程度大于馬蹄金，表明白三葉對鉛的耐受性小于馬蹄金。可能是由于馬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受影響較小。本實驗僅研究了鉛脅迫下白三葉和馬蹄金的萌發指標，兩種植物對鉛的吸收和耐性機理等都有待進一步研究。

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[3] 金忠民，沙 偉.白三葉抗旱生理的研究[J].北方園藝，2010，(1):50-52.

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10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.08