醋酸铅对黄独带芽茎段生长发育的影响

尹明华，王艾平，汪明鉴

（上饶师范学院生命科学学院，江西 上饶 334001）

黄独（Dioscorea bulbifera L.）为薯蓣科（Diosco reaceae）薯蓣属（Dioscorea L.）植物，是世界广布种，在中国主要分布于浙江、江西、福建等地[1]，其肉质块茎可入药，性味苦、平，具有散结消瘿、清热解毒、凉血降火的功效[2]。临床上常用于治疗甲状腺肿、抗肿瘤、抗炎、抗病毒等[3]。目前关于黄独组织培养的研究，国内尚无研究，国外对它研究较多，但关于醋酸铅对黄独带芽茎段生长发育的影响未见报道。重金属污染已成为环境生物学关注的焦点[4]。铅是土壤污染中最重要的一种重金属元素[5]。幼苗生长对外部环境反应的开始，也是作物对外界环境的敏感期[5]。因此，研究不同浓度的铅胁迫对黄独幼苗生长状况的影响可为农业生产早期预报重金属对黄独的毒害效应，防止重金属毒害的发生和为环境监测中重金属污染的评价提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为黄独试管苗，由上饶师范学院生命科学学院植物组织培养室提供。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 采用单因素五水平分组试验设计。设为5个处理，处理1至5浓度梯度依次为0（对照）、0.1、0.2、0.5、1.0 g/L，每处理重复 3次。试验时将预先配置好的培养基MS+KT 2 mg/L+NAA 0.1 mg/L分成5组，每组的100 mL三角瓶中分别加入不同浓度的醋酸。高压蒸汽灭菌。培养基放置2 d后在超净工作台将无菌的黄独带芽茎段（带一个芽）接种到培养基中，最后放入恒温箱中培养。培养条件为：光照 12 h/d，光强 1 000～1 500 lx，湿度 80%，温度（25±1）℃。定期进行观察并记录实验结果。第30天统计5种处理中黄独试管苗的各种形态指标。

1.2.2 统计方法 以上实验数据均表示为Mean±SD。数据用SPSS10.0软件进行One-Way ANOVA分析，再进行LSD法检验，P＜0.05为有统计学差异显著性。

2 结果与分析

2.1 醋酸铅对黄独试管苗生根的影响

由图1可以看出，与对照组比较，添加醋酸铅可以抑制黄独试管苗根的生长。在醋酸铅浓度为0和0.1 g/L的培养基中，黄独试管苗生根时间较早，而浓度为0.2 g/L和0.5 g/L的培养基中，黄独试管苗生根时间较晚，在受到一定时期的抑制后才开始长出新根，但醋酸铅浓度为1 g/L的培养基中，由于浓度过高，对植株的毒性太强，黄独试管苗无生根现象，全部死亡。

图1 醋酸铅对黄独试管苗生根的影响

2.2 醋酸铅对黄独丛生芽和新叶的影响

由表1可知，处理组中黄独丛生芽的数量比对照组少，且具有显著性的差异，因此，醋酸铅对黄独丛生芽的生长具有抑制作用。处理1至4实际长出的丛生芽数与转变成新叶的芽数存在一定的差异，但对照组中的丛生芽几乎全部转变成新叶。处理2转变率为75%，而处理3和处理4分别为63.6%和60%，丛生芽转变成新叶的百分比明显低于处理2。由此可见，醋酸铅对黄独丛生芽转变成新叶具有抑制作用，且浓度不同，抑制作用也不一样。在较高浓度（0.5 g/L）抑制作用比低浓度（0.1 g/L和0.2 g/L）抑制作用强，当醋酸铅浓度达到1 g/L时，对试管苗毒性太强，导致黄独带芽茎段死亡。由于醋酸铅对黄独丛生芽转变成新叶具有抑制作用，所以各处理组随醋酸铅浓度增大而黄独新叶数显著减少，说明醋酸铅对新叶的生成也具有抑制作用。不同浓度的醋酸铅也对黄独试管苗的叶色也具有影响，随着醋酸铅浓度增大，叶色逐渐变淡，究其原因，可能是醋酸铅对黄独幼苗叶片中叶绿素的形成造成破坏，最终抑制叶肉细胞中叶绿素的合成。

表1 不同醋酸浓度铅对黄独丛生芽和新叶的影响

3 讨论

研究表明，铅对根系生长发育影响极大，高浓度的铅胁迫会引起活性氧自由基含量上升，对歧化酶产生破坏并导致根系代谢酶受损[6]，从而引起根系生长量下降。同时，高浓度的铅离子还可以引起植物水分亏缺，堵塞营养元素进入的通道或者与营养元素结合使植物不能吸收或不能从根运输到叶[7]。当铅被动进入植物叶片后，铅将破坏叶肉中叶绿素结构，引起叶绿素含量下降[4]，导致植株叶片黄化，枯萎甚至死亡。高浓度的醋酸铅对黄独试管苗具有显著的毒害作用，高浓度铅离子首先使黄独试管苗的生根受到抑制，然后铅离子经过根系吸收后进入植物体内，进一步抑制丛生芽的生长，导致丛生芽转变成新叶也受到影响。铅进入黄独叶片后，破坏其叶绿素含量，从而使黄独试管苗的叶色逐渐由深绿色变为中毒后的黄绿色。究其根本原因可能是铅浓度增加导致细胞增殖率下降以及其有丝分裂指数降低，黄独试管苗细胞出现畸变中毒现象，如微核、滞后染色体、染色体桥等[8]。这与高扬等[8]在大蒜的研究结果一致。

[1] Hong Senrong，Yin Minghua，Shao Xinghua，et al.Cryopreservation of embryogenic callus of Dioscorea bulbifera by vitrification[J].CryoLetters，2009，30（1）：64-75.

[2] 王筱璐，杭悦宇，周义峰，等.与黄独（Dioscorea bulbifera）性别相关的RAPD-SCAR标记研究 [J].植物资源与环境学报，2007，16（2）：1-5.

[3] 陈 勇，夏启松，程 明，等.应用基因表达谱芯片研究黄药子对小鼠肝脏的毒性机制（简报）[J].分子细胞生物学报，2006，39（6）：568-572.

[4] 王慧忠，何翠屏，赵 楠.铅对草坪植物生物量与叶绿素水平的影响[J].草业科学，2003，20（6）：75-77.

[5] 马文丽，金小弟，王转花.铅胁迫对乌麦种子萌发及幼苗生长的影响[J].山西大学学报（自然科学版），2004，27（2）：202-204.

[6] 何翠屏，王慧忠.重金属镉、铅对草坪植物根系代谢和叶绿素水平的影响[J].湖北农业科学，2003，（5）：60-63.

[7] 张红萍.铅对植物的毒性及植物对铅的抗性机制[J].农业装备技术，2007，33（3）：21-22.

[8] 高 扬，石秀红，何正飚，等.硝酸铅对大蒜根尖细胞有丝分裂的影响[J].吉林农业大学学报，2004，26（6）：17-19.