重金屬Cu、Pb污染對2種油菜種子萌發的影響

張麗輝，張雅婷，孫奇

(長春師范大學生命科學學院，長春 130032)

重金屬Cu、Pb污染對2種油菜種子萌發的影響

張麗輝，張雅婷，孫奇

(長春師范大學生命科學學院，長春 130032)

以“奶油1號”和“五月慢”2個品種的油菜種子為材料，研究300、600、900、1200mg/L Pb(CH3COO)2和30、60、90、120mg/L CuSO4處理對種子萌發期間的毒害效應。結果表明：與對照相比，隨著Pb、Cu濃度的增加，油菜種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數均降低；同一濃度的Pb、Cu處理，“五月慢” 種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數受到的抑制作用較“奶油1號”更為明顯；表明“奶油1號”對Pb、Cu污染環境的適應性更高。

Cu； Pb； 油菜； 種子萌發

近年來，由于礦產開采、冶煉等工業活動，以及污灌，施用污泥，鉛、銅等有害重金屬不斷進入農業生態系統，對農田、菜地造成污染[1-2]。Cu是植物生長發育所必須的微量元素，適量的Cu營養對植物的正常代謝具有重要意義，而過量時則會抑制作物的生長降低其產量和質量[3-4]。Pb不是植物生長的必需元素，其既不參與植物的結構組成，也不參與細胞的代謝活動，故受其毒害嚴重的植物不能正常生長、發育，生物量也呈下降趨勢[5-7]。因此，開展重金屬對農作物生長的影響具有重要的理論和現實意義。

目前，人們對銅、鉛污染已進行了一些研究，但多集中于水稻、玉米、小麥等農作物[8-12]，而對于油菜受重金屬毒害的報道相對較少[13-15]。本試驗以兩種油菜為材料，研究不同濃度的Cu、Pb處理對油菜種子萌發和幼苗生長的影響，以進一步了解重金屬污染對油菜的毒害作用，為油菜生產過程中預防銅、鉛毒害的發生提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試油菜(BrassicacampestrisL.)種子為“奶油1號”和“五月慢”，為目前生產上常用的2個品種，所有品種的種子都是2012年生產，市售。Cu處理、Pb處理分別采用硫酸銅、醋酸鉛，所有試劑均為分析純試劑，水為蒸餾水。

1.2 主要儀器

GZP-250光照培養箱，上海精宏實驗設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 重金屬污染液的配置。配置2000mg/L醋酸鉛和200mg/L硫酸銅(的母液，將其分別稀釋成300、600、900mg/L和1200mg/L(即Pb300、Pb600、Pb900和Pb1200)以及30、60、90mg/L和120mg/L(即Cu30、Cu60、Cu90和Cu120)4個不同濃度的重金屬溶液。

1.3.2 材料處理方法。挑選籽粒飽滿、大小均一的2種油菜種子，先用5%的次氯酸鈉溶液浸泡10min后取出，將處理后的種子用蒸餾水沖洗干凈，整齊的擺放在鋪有3層濾紙的培養皿(直徑9cm)中，每皿50粒，然后每皿中各添加15mL的不同濃度重金屬污染液，以蒸餾水作為對照。每個處理3個重復。將培養皿放入光照培養箱中培養，培養條件為25 ℃(14 h)/15 ℃(10 h)，空氣濕度設置為60%。每天觀察、補充同濃度的溶液，以保持濾紙濕潤。發芽期間每天計錄發芽數 (種子“露白”為發芽),第3d統計發芽勢，第7d統計發芽率，結束實驗后測量幼苗根長、芽長。

1.4 數據處理與分析

試驗數據用SPSS13.0統計軟件進行計算和方差分析，以Excel 2003軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 Cu脅迫對油菜種子發芽率和發芽勢的影響

由圖1可知，隨著Cu 濃度的升高，油菜種子的發芽率呈下降趨勢。Cu濃度≤90mg/L時，2個品種油菜種子的發芽率下降幅度較小，表明低濃度Cu處理對油菜種子的萌發影響較小；當Cu濃度為120mg/L時，2個品種油菜種子發芽率最低，特別是“五月慢”的發芽率降低幅度較大，表明不同品種對Cu的耐受性存在較大差異。

由圖1可知，發芽勢與發芽率的變化趨勢相同，均隨著Cu 濃度的增加而降低。但品種間存在明顯差異。在相同Cu濃度處理下，“五月慢”的發芽勢急劇降低，顯著低于“奶油1號”(P<0.01)；即使在Cu濃度120mg/L時，“奶油1號”仍具有較大的發芽潛力。

圖1 Cu污染對油菜種子發芽率、發芽勢的影響

2.2 Cu脅迫對油菜種子發芽指數和活力指數的影響

圖2 Cu污染對油菜種子發芽指數、活力指數的影響

由圖2可知，隨著Cu 濃度的增加，油菜種子的發芽勢與發芽率均逐漸降低。Cu 濃度超過30mg/L時，“奶油1號”的發芽指數急驟下降，而“五月慢”的發芽指數在Cu 濃度超過90mg/L時才急驟降低；與此相反，“奶油1號”的活力指數在Cu 濃度超過60mg/L時才急驟下降，而“五月慢”的發芽指數在Cu 濃度超過30mg/L時開始急驟降低，表現出不同品種間存在明顯差異。在相同Cu濃度處理下，“五月慢”的發芽指數與活力指數均顯著低于“奶油1號”(P<0.05)；即使在Cu濃度120mg/L時，“奶油1號”仍具有較大的發芽潛力，而“五月慢”的活力指數在Cu 濃度大于90mg/L時較小，幼苗有死亡現象。

2.3 Pb脅迫對油菜種子發芽率和發芽勢的影響

由圖3可知，油菜種子的發芽率和發芽勢均表現出隨著Pb濃度的增加而降低，且2個品種的油菜種子即使在Pb 濃度1200mg/L時，仍具有較高的發芽率，但發芽勢降低，導致種子的發芽速度緩慢，幼苗仍然能夠生長，沒有出現死亡的現象，表現出對Pb具有一定的耐受性。在相同濃度的Pb處理，2品種的發芽率無顯著差異(P>0.05)，但發芽勢表現為 “五月慢”顯著低于“奶油1號”(P<0.01)。

圖3 Pb污染對油菜種子發芽率、發芽勢的影響

2.4 Pb脅迫對油菜種子發芽指數和活力指數的影響

由圖4可知，隨著Pb 濃度的增加，油菜種子的發芽指數和活力指數均表現為逐漸降低的趨勢，當Pb 濃度為300mg/L時，其發芽指數和活力指數均驟然降低，表明Pb對油菜種發芽指數和活力指數具有抑制作用；在相同處理條件下，“五月慢”的發芽指數和活力指數均顯著低于“奶油1號”(P<0.01)，表現出對“五月慢”幼苗的較強抑制作用，也說明“奶油1號”對重金屬Pb具有較大的耐受性。

圖4 Pb污染對油菜種子發芽指數、活力指數的影響

4 討論與結論

種子萌發是植物感知外界環境的最初生命階段，同時也是對外界環境變化最敏感的階段[6]，本試驗結果表明：重金屬脅迫對油菜種子的萌發有不同程度的抑制作用，都隨質量濃度的增加呈現下降趨勢。抑制程度表現為活力指數>發芽指數>發芽率，這與韓志平等人的研究結果一致[16]。Cu與Pb脅迫對種子萌發的影響均較大，是因為重金屬Cu與Pb對植物的傷害超過了植物自身修復的范圍，從而對胚、芽都產生了毒害作用[16]。不同油菜種子的發芽勢和發芽率對重金屬脅迫的響應存在差異，總體來說，對“五月慢”油菜種子的影響大于對“奶油1號”油菜種子的影響，說明“奶油1號”對重金屬具有較大耐性。

本試驗僅研究了單一重金屬污染對油菜種子萌發的影響，重金屬復合污染對植物的影響要比單一污染復雜的多，有待進一步研究。

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Effects of Cu，Pb Pollution on Seed Germination ofBrassicacampestris

Zang lihui，Zhang Yating，Sun Qi

(College of life science,Changchun Normal University,Changchun，Jilin 130032)

“Cream No. 1” and “May slow” seeds were chosen to study the poison effect of 300，600，900，1200mg/L Pb(CH3COO)2and 30，60，90，120mg/L CuSO4on Brassica chinensis seeds during the course of germination.The results showed compared to the CK , the inhibition on germination rate,genination potential,germination index and vital index significantly increased with increasing concentration of Pb and Cu. At the same concentration of Pb and Cu, The inhibition effect of “May slow” seed germination rate, germination potential, germination index and vigor index was more obvious than that of “Cream No. 1” in “May slow”, which indicated that the “Cream No. 1” was more adaptive to Pb and Cu.

Cu; Pb;Brassicachinensis; Seed germination

2015-07-29

長春師范大學自然科學基金(長師院自科合字 2009011)

張麗輝(1971-),女,副教授,博士,主要從事植物生理生態學和種群生態學的教學與研究，E-mail: zhanglihui_91@163.com。

S-3

A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2015.06.002