多年生黑麥草種子萌發及幼苗生長對鎘脅迫的響應研究

張媛媛 李加米 李曉平 胡 霞

（樂山師范學院生命科學學院，四川 樂山 614000）

隨著人口的增加和工業化進程的加快，土壤重金屬污染已成為一個全球性問題。在所有非植物必需的重金屬元素中，鎘（Cd）最為引人關注，因為鎘易被作物吸收，并通過食物鏈在人體內富集。調查顯示，中國已有1.3萬hm2耕地遭受鎘的污染［1］。因此，需要積極治理土壤鎘污染。目前，效果較好的鎘污染土壤修復方法物理法和化學法，要么成本太高、價格昂貴，要么對土壤擾動太大，不適合用于大面積的鎘污染土壤治理。而植物修復方法綠色環保、高效經濟，適合大面積的鎘污染土壤修復治理。

多年生黑麥草（Lolium perenneL.）是禾本科黑麥草屬草本植物，在我國長江以南種植廣泛，生長勢頭強，生長期短，是重要的栽培牧草和綠肥作物［2］，可用于修復鎘污染的土壤。但是，多年生黑麥草對鎘污染土壤的修復效果如何有待深入研究。鑒于此，本文以多年生黑麥草為材料，探索不同濃度鎘污染對黑麥草種子萌發和生長的影響，為鎘污染土壤的植物修復提供一定的理論依據。

1 試驗設計

試驗選用多年生黑麥草種子。用CdCl2·2.5H2O分析純配置不同濃度的氯化鎘溶液（0.5、1.0、5.0、10.0、20.0 mg/L和40.0 mg/L）。準備有3層濾紙、直徑12 mm的培養皿21個，每個培養皿中放入挑選好的完整種子100粒，分別用不同濃度的10 mL鎘溶液和清水（CK）處理后置于20℃恒溫光照培養箱內培養，重復3次。

從試驗開始第3天開始統計種子的發芽數，試驗第7天截止計算發芽率等發芽指標。試驗開始第8天，在每個培養皿中選擇10粒種子，測定其根質量、芽質量和鮮質量。試驗開始第15天，剪取不同鎘濃度脅迫下黑麥草幼苗葉片，測定其葉綠素含量和丙二醛的含量［3-4］。

2 數據分析方法

采用Excel 2007處理數據并繪制圖。

3 結果與分析

3.1 多年生黑麥草種子萌發和幼苗生長對不同濃度Cd2+脅迫的響應

表1 不同Cd2+濃度對多年生黑麥草種子萌發和幼苗生長的影響

由表1可知，Cd2+濃度為0.5～10.0 mg/L時，多年生黑麥草發芽率、發芽勢和發芽指數與對照相比差異不顯著。當Cd2+濃度≥20.0 mg/L時，隨著Cd2+濃度的增加，其發芽率、發芽勢、發芽指數都急劇下降，達到顯著水平。多年生黑麥草在Cd2+濃度為0.5～10.0 mg/L時，其幼苗單株平均鮮質量、芽質量、根質量都有不同程度的增加；當Cd2+濃度≥20.0 mg/L時，隨著Cd2+脅迫強度的增加，其鮮質量、芽質量均有不同程度的降低。結果表明，低濃度的Cd2+刺激對多年生黑麥草種子萌發并無影響，反而對幼苗生長有一定的促進作用；而在高濃度的Cd2+脅迫（≥20.0 mg/L）下，多年生黑麥草種子萌發和初期生長都隨著Cd2+濃度的增加而被顯著抑制。

3.2 多年生黑麥草幼苗葉片生理特性對不同濃度Cd2+脅迫的響應

多年生黑麥草幼苗葉片的葉綠素含量隨著Cd2+脅迫的加劇而呈現先增加后減少的趨勢（見圖1）。當鎘脅迫濃度為1.0 mg/L時，葉綠素含量最大，與對照差異極其顯著（見圖1）。可能1.0 mg/L就是鎘污染濃度的轉折點，在這個濃度下隨著鎘脅迫加劇，葉綠素含量增加。而高于這個濃度的鎘脅迫，則顯著降低了葉綠素含量。也說明低濃度的鎘對黑麥草葉綠素合成有一定的刺激作用，當Cd2+濃度逐漸累積到一定值時，就會抑制葉綠素的合成［5］。

圖1 多年生黑麥草葉綠素含量對不同濃度鎘脅迫的響應

在鎘脅迫下，丙二醛含量則與葉綠素含量呈現不同的變化趨勢。隨著鎘脅迫的加劇，丙二醛含量呈現不斷增加的趨勢（見圖2）。統計分析結果顯示，當Cd2+濃度≥10.0 mg/L時，幼苗葉片丙二醛含量顯著高于對照。這也表明了高濃度的鎘污染使幼苗葉片細胞膜發生明顯的脂質過氧化作用，對細胞膜造成了顯著的傷害。這與王興明等的研究結果是一致的［6］。

圖2 多年生黑麥草丙二醛含量對不同濃度鎘脅迫的響應

4 結論

低濃度的鎘脅迫對多年生黑麥草幼苗生長和葉綠素含量有刺激作用，而高濃度的鎘污染顯著降低了葉綠素含量、增加了丙二醛含量，對細胞膜造成了明顯的傷害。這也暗示著多年生黑麥草對低濃度鎘污染土壤有一定的忍耐和修復能力，但需對其修復重金屬污染的能力進行進一步研究。