Cu、Pb對油菜種子萌發和幼苗生長的影響

梁桂英　荀二娜　楊予淳

摘要：利用Cu2+、Pb2+對油菜（Brassica campestris）種子進行處理，觀察種子的發芽及幼苗的生長情況。結果表明，不同濃度的Pb2+和Cu2+對油菜種子的發芽率、根長、芽長具有不同程度的影響。低濃度的Cu2+、Pb2+處理對種子的芽率發影響不大，高濃度的Cu2+、Pb2+對種子的發芽率有抑制作用；Cu2+、Pb2+明顯抑制根的生長，而對芽的影響表現為低濃度促進高濃度抑制。

關鍵詞：油菜（Brassica campestris）；Cu2+；Pb2+；種子萌發；幼苗生長

中圖分類號：S634.3；Q945.78 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）05-1001-03

近年來，隨著工農業生產的發展，“三廢”排放、城市垃圾的大量堆放及農業化肥的不合理使用，使得某些地區的土壤環境中重金屬污染越來越嚴重，其中Cu2+、Pb2+ 兩種重金屬離子對植物生長的影響成為目前研究熱點[1-3]。Cu2+是高等植物生長發育必需的微量營養元素，在農業生產中被廣泛應用。但Cu2+作為一種重金屬元素，過量的Cu2+又使作物受到毒害[4]。Pb2+ 作為重金屬污染物之一，是植物生長的非必需元素，其超過一定的濃度，就會對植物的生長、代謝造成重大影響[5]。以往有關Cu2+、Pb2+ 污染的研究對象主要集中在大田農作物上[6-9]，而對蔬菜的研究較少[10]。

油菜（Brassica campestris）是我國廣泛種植的大眾化蔬菜，其產量和品質直接影響著人們飲食水平的提高和食品安全。本試驗選用油菜種子為材料，研究銅、鉛污染對油菜種子萌發及幼苗生長的影響，探討銅、鉛污染對作物的傷害機理，為合理規劃農業生產，發展綠色食品和無公害蔬菜提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料 供試材料為油菜奶油1號種子。

1.1.2 主要試劑 Cu2+處理、Pb2+處理分別采用硫酸銅、醋酸鉛處理，所有試劑均為分析純試劑，水為去離子水。發芽盒、濾紙均由長春師范大學生態學實驗室提供。

1.1.3 主要儀器 GZP-250光照培養箱，上海精宏實驗設備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 重金屬污染液的配制 配制300、600、900 和1 200 mg/L的Pb2+溶液以及30、60、90和120 mg/L的Cu2+溶液。

1.2.2 材料處理方法 挑選健康均一的油菜種子，用5%的次氯酸鈉溶液浸泡10 min后取出，先用自來水沖洗數次，再用去離子水沖洗3次，用濾紙吸干后放入發芽床（培養皿鋪3層濾紙）內，每床50粒，向發芽床內加入15 mL的不同濃度重金屬污染液。每組設置3次重復，以去離子水作為對照。各培養皿貼好標簽后，放入溫度為25 ℃的全自動光照培養箱中培養，每天觀察、補充同濃度的重金屬溶液，以保持濾紙濕潤。發芽期間每天記錄發芽數，第3天統計發芽勢，第7天統計發芽率，結束試驗后測量幼苗根長、芽長。

1.2.3 發芽指標測定 根據記錄的發芽數、根重， 計算發芽指標。

發芽率=（7 d供試種子發芽數/供試種子數）×100%

發芽勢=（3 d內供試種子的發芽數/供試種子數）×100%

發芽指數（GI）=∑Gt/Dt，式中Gt為t日的發芽數，Dt為發芽時間（d）；

活力指數（VI）=GI×S，式中GI為發芽指數，S為幼根的重量（g）。

1.2.4 數據處理與分析 試驗數據用SPSS 13.0統計軟件進行方差分析和多重比較，以Excel 2003軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 Cu2+、Pb2+對油菜種子發芽率和發芽勢的影響

由表1可以看出，隨著Cu2+濃度的增加，油菜種子的發芽率、發芽勢均表現為逐漸下降的趨勢。當Cu2+濃度在≤90 mg/L時，油菜種子的發芽率與對照相比無顯著差異，而當濃度為120 mg/L時，顯著抑制了油菜種子的萌發。與對照相比，不同濃度Cu2+處理后油菜種子的發芽勢顯著降低，但在一定濃度范圍內，隨著Cu2+濃度的增加，對種子的發芽勢沒有顯著影響，在Cu2+濃度為120 mg/L時，顯著降低了種子的發芽勢。

Pb2+對油菜種子的發芽率和發芽勢的影響見表2。由表2可知，與對照相比，Pb2+濃度為300 mg/L時，對油菜的發芽率無顯著影響，大于300 mg/L后表現為明顯的抑制，并且隨著濃度的升高，抑制作用逐漸增強。與對照相比，Pb2+對油菜種子發芽勢的影響表現為明顯的抑制，并且隨著濃度的升高，抑制作用逐漸增強。

2.2 Cu2+、Pb2+對油菜種子發芽指數和活力指數的影響

由表1可知與對照相比，不同濃度Cu2+處理后油菜種子的發芽指數和活力指數均顯著降低，并且隨著Cu2+濃度的增加，抑制作用逐漸增強，但處理間的發芽指數差異不顯著。由表2可知，與對照相比，Pb2+對油菜種子的發芽指數和活力指數的影響表現為明顯的抑制，并且隨著濃度的升高，抑制作用逐漸增強。

2.3 Cu2+、Pb2+對油菜幼苗生長的影響

由表3可以看出，Cu2+處理下，低濃度（30～60 mg/L）時油菜幼芽的長勢比較好，芽長顯著高于對照，當濃度≥90 mg/L時，芽長與對照間無顯著差異。Cu2+處理對油菜幼根生長具有明顯的抑制作用，表現為隨著Cu2+濃度的增加，對幼根的抑制作用明顯增強。

由表4可知，油菜幼苗的根長隨著Pb2+濃度的增加而變短，Pb2+濃度為1 200 mg/L時，幼根腐爛。Pb2+處理下，低濃度（300、600 mg/L）時芽的長勢比較好，顯著高于對照，高濃度（1 200 mg/L）時顯著抑制了芽的生長。由此可見，根長的變化比芽長的變化更能體現兩種重金屬對油菜的毒性。Cu2+、Pb2+處理對根系生長不利，這與根的生理作用有關。

3 結論與討論

本試驗結果表明，各處理對油菜種子發芽率的影響明顯不同，低濃度的Cu2+、Pb2+處理對種子的發芽率影響不大，高濃度的Cu2+、Pb2+對種子的發芽率有抑制作用。這可能是由于油菜對Cu2+、Pb2+的富集作用對種子的萌發、代謝產生了一定的抑制作用。在幼苗生長過程中，Cu2+、Pb2+對根的影響要大于對芽的影響，Pb2+對根的影響大于Cu2+，由此可見，根長的變化比芽長的變化更能體現兩種重金屬對油菜的毒性。Cu2+、Pb2+處理對根系生長不利，這與根的生理作用有關。根是幼苗吸收營養的器官，它直接與污染物接觸，影響根系的吸收作用[6]。同時Cu2+、Pb2+的毒害作用也抑制根系的生長，因此Cu2+、Pb2+處理對根的影響大于對芽的影響。

參考文獻：

[1] 林義章，徐 磊. 銅污染對高等植物的生理毒害作用研究[J].中國生態農業學報，2007，15（1）：201-204.

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[9] 馬成倉，洪法水.汞對小麥種子萌發和幼苗生長作用機制初探[J].植物生態學報，1998，22（4）：373-378.

[10] 孫涌棟，李貞霞，李新崢，等.Cu2+對黃瓜發芽期發育和生理特性的影響[J].核農學報，2008，22（3）：374-378.

3 結論與討論

本試驗結果表明，各處理對油菜種子發芽率的影響明顯不同，低濃度的Cu2+、Pb2+處理對種子的發芽率影響不大，高濃度的Cu2+、Pb2+對種子的發芽率有抑制作用。這可能是由于油菜對Cu2+、Pb2+的富集作用對種子的萌發、代謝產生了一定的抑制作用。在幼苗生長過程中，Cu2+、Pb2+對根的影響要大于對芽的影響，Pb2+對根的影響大于Cu2+，由此可見，根長的變化比芽長的變化更能體現兩種重金屬對油菜的毒性。Cu2+、Pb2+處理對根系生長不利，這與根的生理作用有關。根是幼苗吸收營養的器官，它直接與污染物接觸，影響根系的吸收作用[6]。同時Cu2+、Pb2+的毒害作用也抑制根系的生長，因此Cu2+、Pb2+處理對根的影響大于對芽的影響。

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3 結論與討論

本試驗結果表明，各處理對油菜種子發芽率的影響明顯不同，低濃度的Cu2+、Pb2+處理對種子的發芽率影響不大，高濃度的Cu2+、Pb2+對種子的發芽率有抑制作用。這可能是由于油菜對Cu2+、Pb2+的富集作用對種子的萌發、代謝產生了一定的抑制作用。在幼苗生長過程中，Cu2+、Pb2+對根的影響要大于對芽的影響，Pb2+對根的影響大于Cu2+，由此可見，根長的變化比芽長的變化更能體現兩種重金屬對油菜的毒性。Cu2+、Pb2+處理對根系生長不利，這與根的生理作用有關。根是幼苗吸收營養的器官，它直接與污染物接觸，影響根系的吸收作用[6]。同時Cu2+、Pb2+的毒害作用也抑制根系的生長，因此Cu2+、Pb2+處理對根的影響大于對芽的影響。

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