镉胁迫对三种花卉种子萌发的影响

宗宪春等

摘要：采用浓度分别为０、２、４、８、１６、３２、６４ ｍｇ／Ｌ的镉溶液对３种花卉（大牵牛花、茶花凤仙、五彩香茉莉）种子进行胁迫处理，测定镉胁迫对花卉种子的发芽势、发芽率、发芽指数等发芽指标的影响。结果表明，在镉胁迫处理下，３种花卉的种子发芽指标都随着镉溶液浓度的增加呈现先升高后降低的变化趋势，其中浓度为８ ｍｇ／Ｌ的镉溶液能促进茶花凤仙和五彩香茉莉种子的萌发，而浓度为１６ ｍｇ／Ｌ的镉溶液能促进大牵牛花种子的萌发。不同浓度的镉溶液胁迫对大牵牛花种子的影响较小，说明大牵牛花种子在萌发阶段的抗镉胁迫能力较强。

关键词：镉；胁迫；花卉；种子萌发

中图分类号：O614.24+2；Q845.78；S681 文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）04－0744-03

镉（Ｃａｄｍｉｕｍ，Ｃｄ）作为一种生物非必需的重金属元素，因具有高毒性而被认定是最重要的重金属污染物之一。随着大工业的迅猛发展，环境污染日益严重，重金属污染尤其是镉污染已成为当今污染面积最广、危害最严重的环境重金属污染问题之一［１，２］。有关镉污染对植物造成的危害已引起人们的高度重视，这一领域的研究也日趋活跃［３－５］。种子萌发是植物生活期的起点和感知外界环境变化的最初生命阶段，是评价植物对重金属镉耐受性高低的重要阶段［６］。试验采用不同质量浓度的镉溶液对大牵牛花［Ｉｐｏｍｏｅａ ｎｉｌ（Ｌ．）Ｒｏｔｈ．］、茶花凤仙（Ｉｍｐａｔｉｅｎｓ ｂａｌｓａｍｅｎａ Ｌ．）、五彩香茉莉（Ｍｉｒａｂｉｌｉｓ ｊａｌａｐａ Ｌ．）３种花卉的种子进行处理，从种子的发芽势、发芽率、发芽指数方面研究了镉胁迫对这３种花卉种子萌发的影响，该研究将为选育耐镉胁迫花卉和对已污染土壤进行花卉种类的选择种植提供理论依据。

１材料与方法

试验选用的大牵牛花、茶花凤仙、五彩香茉莉花卉种子由北京市丰台区花乡新发地种业市场花仙子园艺公司提供，ＣｄＣｌ２为天津市博迪化工有限公司产品。

采用纸上发芽［７］的方式。将ＣｄＣｌ２配成质量浓度分别为２、４、８、１６、３２、６４ ｍｇ／Ｌ的镉溶液，以去离子水做对照，对３种花卉的种子进行处理。选取饱满程度一致的花卉种子，先用１０％的ＮａＣｌＯ溶液消毒５～６ ｍｉｎ后，再用去离子水洗涤种子３次，然后用不同浓度的镉溶液浸种２ ｄ，取出浸泡过的种子，放入铺有棉花和单层滤纸的培养皿内，每个培养皿中放３０粒，每种花卉每个处理重复３次。然后放入２５ ℃的温室中光照培养，每天用相应浓度的镉溶液补充蒸发的水分，观察并记录发芽的种子数。当种子开始萌发后，每日观察种子的萌发情况，并按以下公式计算发芽指标［８］。

发芽势＝前４ ｄ正常发芽的种子数／供试种子数×１００％；

发芽率＝前７ ｄ正常发芽的种子数／供试种子数×１００％；

发芽指数＝Σ（Ｇｔ／Ｄｔ）；

式中，Ｇｔ为ｔ时间内的发芽数，Ｄｔ为相应的发芽天数。

另外，为了深入研究大牵牛花对重金属镉的耐受程度，加大了镉溶液处理浓度，将ＣｄＣｌ２配成质量浓度分别为１２８、２５６、５１２ ｍｇ／Ｌ的镉溶液，并且与前述的２、４、８、１６、３２、６４ ｍｇ／Ｌ的镉溶液和去离子水对照一起，探讨比较大牵牛花对重金属镉的敏感程度，处理方法、观察步骤、计算公式也同前。

２结果与分析

２．１镉胁迫对3种花卉种子发芽势和发芽率的影响

不同质量浓度的镉溶液对３种花卉种子的发芽势和发芽率的影响结果分别见图１和图２。由图１和图２可以看出，不同质量浓度的镉溶液对３种花卉种子的发芽势和发芽率的影响不同。低浓度镉溶液处理对花卉种子的发芽势和发芽率有促进作用，其中当镉溶液浓度为８ ｍｇ／Ｌ时，茶花凤仙和五彩香茉莉两者的发芽势和发芽率都达到最大值，分别为６４％、６８％和６８％、７６％，而随着镉溶液浓度的不断增加，两者的发芽势和发芽率都在下降，表现为明显的抑制作用。在低浓度镉溶液（２～８ ｍｇ／Ｌ）胁迫下，大牵牛花种子的发芽势和发芽率大部分都较高（在８０％以上），差异并不明显；在高浓度镉溶液胁迫下，发芽势和发芽率虽然有小幅度下降，但变化不明显。因此为了得到较高的发芽率和发芽势，在没有镉污染或镉污染较轻的地区应选择种植茶花凤仙或五彩香茉莉，而在镉污染较为严重的地区应选择种植大牵牛花。

２．２镉胁迫对３种花卉种子发芽指数的影响

不同质量浓度的镉溶液对３种花卉种子发芽指数的影响结果见图３，从图３可见，在镉胁迫下，不同花卉种子的发芽指数存在着显著差异，其中茶花凤仙和五彩香茉莉的发芽指数呈先升后降的趋势，且数值较低；而大牵牛花的发芽指数随镉溶液浓度的变化波动幅度较小，并且维持在相对较高的数值水平，在高浓度镉溶液（１６ ｍｇ／Ｌ）处理下，大牵牛花的发芽指数高达１５．７，显示出较高的耐镉性。因此从发芽指数也可以看出，大牵牛花的耐镉性优于茶花凤仙和五彩香茉莉。

２．３高浓度镉胁迫对大牵牛花种子发芽率的影响

在镉溶液浓度为２～６４ ｍｇ／Ｌ的处理条件下，大牵牛花对重金属镉不敏感，其发芽势和发芽率变化趋势比较平缓（图４）。为了深入研究大牵牛花对重金属镉的耐受程度，继续加大了镉溶液处理浓度，由６４ ｍｇ／Ｌ提高至１２８、２５６、５１２ ｍｇ／Ｌ，高浓度的镉溶液处理浓度对大牵牛花种子发芽率的影响结果见图５。从图５可见，在镉溶液浓度为５１２ ｍｇ／Ｌ时，大牵牛花种子的发芽率有较大幅度的下降，说明大牵牛花对镉的耐受性极强，这进一步说明在镉污染较为严重的地区以选择种植大牵牛花为好。

３小结与讨论

植物的耐镉性大小由植物的遗传特性决定，其中与耐镉性密切相关的是植物的发育阶段和植物种类（品种）［９］。发芽率、发芽势和发芽指数是评价种子发芽能力常用的指标，反映了种子发芽速度和发芽整齐度的潜势。试验研究表明，不同浓度的镉溶液对大牵牛花、茶花凤仙、五彩香茉莉３种花卉种子的发芽势、发芽率和发芽指数的影响不同，总体规律是：随着镉溶液浓度的增加，花卉种子的发芽势和发芽率都呈现出先升后降的变化趋势，其中８ ｍｇ／Ｌ的镉溶液对茶花凤仙和五彩香茉莉的萌发促进作用最大，１６ ｍｇ／Ｌ的镉溶液对大牵牛花的萌发促进作用最大。Ｐａｔｒａ等［１０］把这种现象解释为低浓度重金属对植物有积极的“刺激作用”，但这种刺激受到浓度的限制。造成低促高抑现象的原因可能是低浓度的镉溶液可提高胚的生理活性，促进萌发；而高浓度的镉溶液对胚、芽等产生了伤害作用，并且高浓度镉溶液胁迫抑制了淀粉酶、蛋白酶的活性，即抑制了种子内贮藏的淀粉与蛋白质的分解，从而影响了种子萌发所需要的营养物质供应水平，致使种子萌发受到抑制［１１，１２］。杨居荣等［１３］研究表明，植物耐镉性的强弱同镉胁迫下植物体内形成的重金属结合蛋白有关。试验中３种花卉耐镉性的差异是否由此引起，有待进一步研究证实。

参考文献：

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