鉛、鈣復合處理對蠶豆根尖細胞有絲分裂的影響

張英慧 劉君

摘 ? ?要：為了研究鉛、鈣復合處理對蠶豆種子萌發、根生長以及細胞分裂的影響，用2.5×10-4 mol/L PbCl2和不同濃度的CaCl2溶液培養蠶豆種子，以蒸餾水培養作為對照，統計蠶豆種子萌發率，測量根長，根尖固定、染色、壓片后鏡檢，計算有絲分裂指數。試驗結果表明，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+能有效消除蠶豆的鉛中毒癥狀，促進蠶豆根生長，提高根尖細胞有絲分裂指數，其中5×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+的效果非常明顯。但Ca2+濃度增大，不利于去毒害，尤其是4×10-2 mol/L Ca2+加深了Pb2+的毒害作用，抑制了蠶豆根生長，降低了根尖細胞有絲分裂指數。研究認為，一定濃度范圍的Ca2+能有效消除蠶豆鉛中毒癥狀，促進蠶豆根生長，提高根尖細胞有絲分裂指數。

關鍵詞：鉛;鈣;蠶豆;生長;有絲分裂

文章編號：1005-2690（2021）24-0001-03 ? ? ? 中國圖書分類號：Q243 ? ? ? 文獻標志碼：B

重金屬對環境的污染越來越嚴重，如何控制和減輕重金屬對環境的污染和危害已成為一個日益突出的問題。各種理化治理技術，如土壤搬遷填埋、化學固定兼物理封固、中和法、硫化法、置換法、轉化法及離子交換法等方法技術因種種條件限制，均不能普遍推廣應用。利用各種元素之間的相互作用，從吸收水平上降低了植物對重金屬元素的攝入[1]，可以防止重金屬在食物鏈中的傳遞，避免其對動物和人類的危害。

鈣在植物生長發育中具有重要作用，有多種生理功能，其在植物抗逆性中的作用越來越被人們所重視[2-3]。在施加10 mg/L Cd2+的土壤中增施CaO能降低白菜根和葉片中Cd含量，并提高白菜產量[4]。溶液培養發現，鈣具有緩解植物鎘毒害的直接作用，組織鎘含量下降。關于鈣對蠶豆種子鉛中毒的影響報道較少，故課題組研究了鈣對蠶豆種子鉛中毒拮抗作用。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 材料

供試蠶豆品種為成胡15（Vicia faba，2n=12），購自成都豐源種苗有限公司。

1.2 ? 試驗方法

蠶豆種子經0.5%次氯酸鈉（分析純，購自北京北化精細化學品有限責任公司）表面消毒，蒸餾水洗凈，分別在2.5×10-4 mol/L PbCl2溶液以及1×10-3 mol/L、5×10-3 mol/L、1×10-2 mol/L、2.5×10-2 mol/L、4×10-2 mol/L CaCl2（分析純，購自溫州市化學用料廠）+

2.5×10-4 mol/L PbCl2（分析純，購自溫州市化學用料廠）溶液中進行水培，以蒸餾水培養作為對照。每組培養200粒蠶豆，每組用8個培養皿，每皿25粒，培養時間為7 d。培養1～4 d，每天定時觀察每組的萌發情況，統計萌發率。培養4～7 d，每天定時從每組中隨機取出兩培養皿蠶豆，逐一測量根長，然后切取根尖，用改良Carnoy’s固定液室溫固定，0.1 mol/L鹽酸解離，改良苯酚品紅染色、壓片，在Nikon FX-35WA光學顯微鏡下觀察蠶豆根尖分生組織區細胞有絲分裂，每組觀察8個根尖，每個根尖觀察500個以上細胞（每組共觀察4 000個以上細胞），計算有絲分裂指數。用Origin軟件分別對根長和有絲分裂指數進行T檢驗。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 鉛、鈣復合處理對蠶豆種子萌發的影響

鉛、鈣復合處理對蠶豆種子萌發的影響見表1。

在培養第一天時，2.5×10-4 mol/L Pb2+處理組蠶豆種子的萌發率和蒸餾水組相當，培養第二天、第三天，比蒸餾水組萌發率稍高，培養第四天又和蒸餾水組相當，這一結果與之前研究的鉛對蠶豆種子萌發的影響一致[5]。Ca2++Pb2+處理組在培養第一天、第二天、第三天萌發率比鉛處理組的萌發率低，且隨著Ca2+濃度提高，萌發率越來越低，培養第四天Ca2++Pb2+處理組和鉛處理組的萌發率相當，這一結果與之前鈣對蠶豆種子萌發影響試驗也有一致性[6]。

2.2 ? 鉛、鈣復合處理對蠶豆根生長的影響

鉛、鈣復合處理對蠶豆根生長的影響見表2。

培養第四天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組長，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組短，說明1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+具有去鉛毒害的作用，其中，1×10-3 mol/L Ca2+去毒害作用達到顯著水平，5×10-3 mol/L Ca2+去毒害作用達到非常顯著水平。Ca2+濃度繼續增大，不但不利于去毒害，反而加重了毒害作用，2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2+加重毒害的作用達到顯著水平。

培養第五天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組長，2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組短，說明1×10-3～5×10-3 mol/L Ca2+具有非常顯著的去毒害作用，1×10-2 mol/L Ca2+具有顯著的去毒害作用。Ca2+濃度繼續增大，去毒害作用減弱，4×10-2 mol/L Ca2+非常顯著地加重了毒害作用。

培養第六天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組長，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++ Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組短，說明1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+具有非常顯著的去毒害作用，4×10-2 mol/L Ca2+非常顯著地加重了毒害作用。

培養第七天，1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組長，而4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長比Pb2+處理組短，說明1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2+具有非常顯著的去毒害作用，4×10-2 mol/LCa2+非常顯著地加重了毒害作用。

2.3 ? 鉛、鈣復合處理對根尖細胞有絲分裂指數的影響

鉛、鈣復合處理對蠶豆根尖細胞有絲分裂指數的影響見表3。

培養第四天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，提高了有絲分裂指數，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組降低了有絲分裂指數，其中2.5×10-2 mol/L Ca2+效果顯著，4×10-2 mol/L Ca2+效果非常顯著。試驗結果說明，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+具有去鉛毒害的作用，Ca2+濃度繼續增大，不僅不利于去毒害，反而加重了毒害作用。

培養第五天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，提高了有絲分裂指數，其中5×10-3 mol/L Ca2+效果非常顯著，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組降低了有絲分裂指數，4×10-2 mol/L Ca2+的效果非常顯著。

培養第六天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，非常顯著地提高了有絲分裂指數，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組降低了有絲分裂指數。

培養第七天，1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，非常顯著地提高了有絲分裂指數，而4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組非常顯著地降低了有絲分裂指數，說明1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2+具有去鉛毒害的作用。Ca2+濃度繼續增大，不但不利于去毒害，反而加重了毒害作用。

3 ? 討論

相關研究表明，提高Ca的含量可以減少土壤對Cd的吸附，從而降低Cd對植物有效性[7-9]。

宋松泉等[10]研究發現，用Cd2++Ca2+處理玉米種子時，Ca2+能減少以至消除Cd2+對種子活力和幼苗生長的毒害作用。

陳曉婷等[11]用盆栽法研究了在鎘、鉛、鋅污染土壤中，石灰對小白菜生長狀況及對污染元素吸收的影響，結果表明，石灰消除了重金屬的毒害癥狀，顯著促進了小白菜的生長，抑制了小白菜對鎘、鉛、鋅的吸收。

本試驗結果表明，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+能有效消除蠶豆的鉛中毒癥狀，促進蠶豆根生長，提高根尖細胞有絲分裂指數，其中5×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+的效果非常明顯。Ca2+濃度增大，不利于去毒害，尤其是4×10-2 mol/LCa2+加深了Pb2+的毒害作用，抑制了蠶豆根生長，降低了根尖細胞有絲分裂指數。

Ca2+是一種廉價的調節劑，深入研究Ca2+對重金屬污染物的拮抗作用，對于充分利用和改造被重金屬污染的土壤[12]，提高植物的抗性和保護環境都具有重要的意義[13-14]。

參考文獻：

[1]彭鳴.鎘、鉛在玉米幼苗中的積累和遷移——X射線顯微分析[J].環境科學學報，1989，9（1）：61-67.

[2]Kauss H.Some aspects of calcium-dependent regulation in plant metabolism[J].Ann Rev Physiol，1988（38）：47-72.

[3]梁穎，王三根.Ca2+對低溫下水稻幼苗膜的保護作用[J].作物學報，2001，27（1）：59-63.

[4]任繼凱，陳清朗，陳靈芝，等.土壤鎘污染與作物[J].植物生態學與地植物學叢刊，1982，6（2）：131-141.

[5]張英慧，韓善華.鉛對蠶豆種子萌發及根生長的影響[J].安徽農業科學，2011，39（14）：8540-8541，8571.

[6]張英慧.鈣對蠶豆種子萌發及根生長的影響[J].安徽農業科學，2011，39（10）：5713-5714.

[7]Tyler L D，Mcbride M B.Influence of Ca，PH and humic acid on Cd uptake[J].Plant and Soil，1982（64）：259-262.

[8]Thomas H C.Cadmium soil sorption at low concentrations I. Effects of time，Cadmium load，PH and Calcium[J].Water Air and Soil Pollution，1984（21）：105-114.

[9]王洪，周衛，林葆.鈣對鎘脅迫下玉米生長及生理特性的影響[J].植物營養與肥料學報，2001，7（1）：78-87.

[10]宋松泉，簡偉軍，傅家瑞.Cd2+對玉米種子活力的影響及Ca2+的拮抗作用[J].應用與環境生物學報，1997，3（1）：1-5.

[11]陳曉婷，王國，張潮海，等.石灰泥炭對鎘鉛鋅污染土壤上小白菜生長和元素吸收的影響[J].土壤與環境，2001，11（1）：17-21.

[12]謝正苗，卡里德，黃昌勇，等.鎘鉛鋅污染對紅壤中微生物生物量碳氮磷的影響[J].植物營養與肥料學報，2000，6（1）：

69-74.

[13]肖乃川，張云霞，宋波，等. 廣東省典型富鎘鉛鋅礦區中優勢植物重金屬富集特性與應用潛力[J].環境污染與防治，2021，43（3）：343-347.

[14]趙慶雷.高效吸附鉛鎘砷生物炭的制備及在重金屬污染土壤修復中的應用研究[D].長沙：長沙礦冶研究院，2018.