砷脅迫對不同麥種根長、株高、生物量的試驗性研究

孫 晶，馬 廣，畢廷濤

（1.云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南昆明650034；2.云南省環(huán)境保護廳，云南昆明650000）

砷脅迫對不同麥種根長、株高、生物量的試驗性研究

孫 晶1，馬 廣2，畢廷濤1

（1.云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南昆明650034；2.云南省環(huán)境保護廳，云南昆明650000）

采用室內(nèi)水培方法，通過測定根長、株高、生物量等基本形態(tài)指標(biāo)研究砷脅迫下3個大麥品種 （大麥08BD－2，大麥二號，大麥三號）對砷的的耐性和吸收遷移特征。結(jié)果表明，隨著砷濃度的升高，大麥的根長、株高、生物量呈下降趨勢，與砷濃度成負(fù)相關(guān)，其中株高與砷濃度的相關(guān)系數(shù)分別為：－0.9108、－0.9557、－0.9984，生物量與砷濃度的相關(guān)系數(shù)分別為：－0.8952、－0.9424、－0.9776。可見3個品種中大麥08BD－2對砷的耐性較好。

大麥；砷脅迫；相關(guān)系數(shù)；耐性；研究

砷是土壤中的類金屬元素，被國內(nèi)外列為優(yōu)先控制污染物之一。農(nóng)田土壤遭受重金屬污染以及由此造成的對農(nóng)作物和人體健康的威脅是當(dāng)今世界普遍關(guān)注的問題。作物幼苗生長階段是作物一生中最關(guān)鍵的時期，對于作物的形態(tài)建成和產(chǎn)量有著直接的影響，也是對外界逆境較為敏感的時期［1］。當(dāng)土壤砷含量達到一定濃度時，會對大麥生長造成危害，使大麥生長發(fā)育受到顯著抑制，籽粒中砷含量超標(biāo)，因而對食品安全造成威脅［2］。

本研究對3個大麥品種進行一系列砷脅迫，并固定一個砷濃度（5mg／L），通過根長、株高、生物量等指標(biāo)研究不同時間其對砷的動態(tài)吸收和遷移特征，評價不同大麥品種對砷的耐性。找到對砷具有高耐性的大麥品種，為在砷污染區(qū)合理發(fā)展和布局農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供一定的參考。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

本研究所用的大麥為云南省農(nóng)科院提供的大麥08BD－2、大麥2號、大麥3號3個無污染品種，下面分別簡稱為1號、2號和3號。

1.2 總體設(shè)計

（1）選取3種大麥品種分別在含三價砷的4種不同濃度梯度條件下的1／4濃度的Hoagland營養(yǎng)液中進行培養(yǎng)，砷濃度分別為0、5、15、30 mg／L；并觀察在同一濃度（5mg／L）下每隔一個時間段（5d），3種大麥的生長情況。

（2）研究砷脅迫下3個大麥品種的耐性特征，測定根長、株高、生物量等基本形態(tài)指標(biāo)。

1.3 大麥的處理

配置全營養(yǎng)液，將砷酸氫二鈉分別以0、5、15、30mg／L 4個濃度梯度（砷離子濃度以純砷計）加入到Hoagland營養(yǎng)液（配方如表1所示）中。選粒大飽滿的大麥籽粒，先用乙醇消毒3min，再浸泡6h，然后將浸泡過的大麥種子移入培養(yǎng)皿中催芽2～3d，選取露白一致的種子放入培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿內(nèi)加入30ml 4個濃度梯度的含砷營養(yǎng)液，置室溫自然光照下萌發(fā)，每一處理重復(fù)3次。同時，設(shè)置一個時間動態(tài)組，固定濃度為5mg／L，每隔5d采一次樣。

表1 霍格蘭氏液的配方

2 結(jié)果與分析

2.1 砷脅迫大麥根生長的影響

觀察根的形態(tài)發(fā)現(xiàn)，在0～l5mg／L砷處理中，隨著砷濃度的提高，大麥根系的主根生長受到抑制，側(cè)根和根毛生長較對照緩慢；30mg／L的砷處理時，大麥根系變成黑褐色，側(cè)根和根毛不能生長，形成了一個個小米粒大小的瘤狀。由于無法量得根長，所以未對其列出相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2 砷脅迫大麥株高的影響

在同一濃度（5mg／L）含砷營養(yǎng)液培養(yǎng)條件下，大麥的株高隨時間變化如圖1所示。觀察圖形變化可知，植株在整個生育期株高與時間成正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.6981、0.6697、0.9748。

在培養(yǎng)20d后，在不同濃度的含砷營養(yǎng)液培養(yǎng)條件下大麥的株高隨濃度的變化差異如圖2所示。隨著砷濃度的升高，株高明顯受到抑制，株高與砷濃度呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為：－0.9108、－0.9557、－0.9984。

2.3 砷脅迫對大麥生物量的影響

在固定濃度為5mg／L的含砷營養(yǎng)液培養(yǎng)條件下，3個大麥品種的生物量隨時間的變化如圖3所示。

各個大麥品種的生物量隨濃度升高的變化如圖4所示，3個大麥品種的生物量隨砷濃度的升高而明顯降低，生物量與砷濃度呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為：－0.8952、－0.9424、－0.9776。

3 結(jié)論

（1）砷對大麥株高的抑制作用：在相同濃度5mg／L處理下，3號生長幅度較大，受砷的抑制作用較小，1號和2號相當(dāng)；在4個不同濃度處理下，3種大麥的株高隨濃度的升高而縮短，其中1號對砷脅迫最不明顯。

（2）砷對大麥生物量的抑制作用：在相同濃度5mg／L處理下，3個品種的生物量出現(xiàn)1號＜2號＜3號；3個大麥品種的生物量隨砷濃度的升高而明顯降低，1號對砷脅迫最不明顯，3個不同品種的小麥對砷的耐受性依次為：3號＜2號＜1號。

可見3個品種中大麥08BD－2對砷的耐性較好。

［1］張義賢，李曉科.鎘、鉛及其復(fù)合污染對大麥幼苗部分生理指標(biāo)的影響［J］.植物研究，2008，28（1）：43－57.

［2］朱云集，王晨陽，馬元喜，等.砷脅迫對大麥根系生長及活性氧代謝的影響［J］.生態(tài)學(xué)報，2000，20（4）：797－800.

An Experimental Study on the Arsenic Intim idation Responses on the Root Length，Height，and Biomass of Three Kinds of W heat Seeds

SUN Jing1，MA Guang2，BITing－tao1
（1.Yunnan Institute of Environmental Science，Kunming Yunnan 650034，China）

The arsenic tolerance in three wheat seeds ofwheat08BD－2，wheat No.2，and wheat No.3 aswell as the characteristics of arsenic absorption and movementwere studied through measuring the root length，height，and biomass of these three wheat seeds under the lab culture.The results showed that the root length，height，and biomass ofwheat declined with the increase of arsenic concentration，which indicated a negative correlation.The correlation coefficients between the height and the arsenic concentration of three wheat seeds are－0.9108，－0.9557，and－0.9984 respectively.The biomass have negative correlation of－0.8952，－0.9424，and－0.9776 with the arsenic concentration.Therefore，thewheat08BD－2 had stronger arsenic tolerance than other two wheat seeds.

wheat；arsenic intimidation；correlation coefficient；tolerance；study

X131

A

1673－9655（2015）02－0017－03

2014－11－05