铅胁迫对马蹄金和白三叶种子萌发的影响

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(湖南农业大学草学研究所，长沙 410128)

2012-10-16

魏建儿(1989—)，女，福建泉州人，Email: 24302085@qq.com。*通信作者, Email: lgyh@163.com。

湖南省教育厅项目(10C0800)。

铅胁迫对马蹄金和白三叶种子萌发的影响

魏建儿，邓丽，于辉*

(湖南农业大学草学研究所，长沙 410128)

用不同浓度的铅溶液处理白三叶和马蹄金种子，测定了两种草种的发芽率、根长、芽长和活力指数等。结果表明：白三叶种子在铅胁迫下，除了发芽指数在400 mg/L铅处理下与对照相比有所提高外，其他指标随着铅浓度的增大而逐渐降低；而铅胁迫对马蹄金种子萌发有一定的促进作用，浓度小于800 mg/L的铅处理下马蹄金种子的各项指标高于对照或与对照差异不显著。综合比较发现马蹄金比白三叶表现出更好的耐铅性。

铅胁迫；马蹄金；白三叶；种子萌发

近年来由于工农业的迅猛发展，含有重金属的污染物通过各种途径不断进入土壤。重金属污染在土壤环境中具有隐蔽性、长期性和不可逆转的特点，受重金属污染土壤的治理和修复成为亟需解决的现实问题[1]。铅是环境污染中最为普遍的重金属之一，且来源广泛。草本植物具有生长迅速、须根发达、再生能力强和易于种植等特点，可以迅速覆盖和绿化受重金属污染的区域，并且能够吸收较多的污染物，对重金属污染的土壤具有良好的修复效果[2]。因此筛选耐铅性强或具有铅富集能力的草坪草和地被植物对铅污染区域的生态绿化和土壤修复具有重要的意义。马蹄金(DichondrarepensForst.)和白三叶(TrifoliumrepensLinn.)在目前草坪绿化中运用的比较多，其适应性广，建坪容易，是优良的地被兼观赏植物[3，4]，但是关于重金属对这两种草种种子萌发生长影响的研究则鲜有报道。本研究以这两种草种为材料，分析草种萌发阶段对铅胁迫的响应，对比两种草种的耐铅性能，为在遭受铅污染的区域进行草坪建植的草种选择提供参考依据。

1 材料与方法

供试草种为马蹄金和白三叶种子，购自百绿公司。

以Pb(NO3)2为铅处理源，设置8个浓度梯度：0、200、400、800、1 200、1 600、2 000和2 500 mg/L。培养皿洗净烘干后装满石英砂，将配好的铅溶液15 mL置于培养皿中。每个培养皿均匀放入50粒饱满、均匀的草种。于(25 ±1) ℃光照培养箱中，10 h光照培养。培养期间每日观察，适时补充蒸发的水分，并逐日记载各培养皿中的发芽种子数。种子萌发后第10 天计算每皿种子发芽率，每处理随机取10 粒萌发的种子，测量根长和芽长。

发芽指数Gi=ΣGt/Dt，Gt为第t天的发芽增值数，Dt为相应的时间(d)；种子活力指数VI=Gi·S，S为幼苗生长势，这里指萌发后的幼苗长(根长和芽长) 。

2 结果与分析

2.1 铅胁迫对白三叶和马蹄金种子发芽率的影响

从图1可以看出，无铅胁迫和低铅浓度处理下，两种草种均于实验开始后第3天发芽，种子发芽快而整齐。铅浓度大于200 mg/L时，白三叶发芽推迟1 d，而马蹄金的发芽基本不受影响。铅浓度大于2 000 mg/L时，马蹄金萌发时间比对照推迟1 d。就发芽率而言，铅浓度低于200 mg/L时，白三叶的发芽率与对照差异不显著，随铅浓度的增加，白三叶种子的发芽率呈下降趋势。铅浓度上升到800 mg/L时，白三叶发芽率下降到了对照的83%，差异极显著。但当达到最高浓度2 500 mg/L时，仍有21%的发芽率，表现出了一定的耐铅性。相对于白三叶，马蹄金对铅则表现出了较强的耐受性。铅浓度小于2 000 mg/L处理下，马蹄金种子的发芽率均高于对照。即使在铅浓度达到2 500 mg/L时，与对照相比马蹄金的发芽率下降仍不显著。

图1 不同铅浓度下马蹄金(上)和白三叶(下)种子萌发曲线

2.2 铅胁迫对两种草种萌发后生长的影响

种子开始萌发后第10天测定的胚根及胚芽长度变化如表1。总体来看，随着铅浓度的升高，两种草胚根和胚芽生长受抑程度逐渐加强，其长度逐渐缩短。马蹄金的根长和芽长在铅浓度低于400 mg/L时均高于对照，但差异不显著。当铅浓度增至400 mg/L时，马蹄金的根长下降到了对照的59%，差异显著，芽长则不受影响；白三叶的根和芽则下降到了对照的68%和81%，生长已受到显著抑制。当铅浓度达到2 500 mg/L时，马蹄金胚根和胚芽长度下降到了对照的15%和48%，白三叶更是下降到了对照的9%和14%。

表1 铅胁迫下两种草和根长和芽长(cm)

注：表格同一列中不同字母表示浓度间差异显著(p<0.05)。

从对铅敏感性来看，胚根较胚芽敏感。相同铅浓度处理下，两种草胚根受抑制程度大于胚芽。而两个草种相比较，白三叶根长和芽长下降的幅度大于马蹄金。

2. 3 种子活力指数

由图2看出，随铅浓度的升高，白三叶的活力指数呈下降趋势。铅浓度为800 mg/L时，白三叶的活力指数下降到了对照的58%，差异极显著，而在这个浓度范围内马蹄金的活力指数则大于对照，表明铅对马蹄金种子发芽有一定的刺激作用。当铅浓度达到2 500 mg/L时，白三叶的活力指数下降到了对照的3%左右，而马蹄金仍高达对照的64%。相同铅浓度下，白三叶种子活力指数低于马蹄金。

图2 铅胁迫下两种草种子的活力指数

3 小结与讨论

本试验中，铅浓度低于200 mg/L时两种草的萌发都未受明显影响，对马蹄金还出现了一定的促进作用，并且这种促进作用一直持续到铅浓度达到2 000 mg/L时，其促进机制还有待进一步探讨。相同铅浓度下，两种草根长下降的幅度大于芽长，表明铅对根的影响大于芽，这与张春荣等[5]，慈恩等[7]，刘明美等[9]，廖钢等[10]的报道一致。原因可能是种子萌发后，根最先突破种皮吸水，这使根的重金属累积量以及受胁迫时间均比芽严重。

低铅浓度下，两种草种子活力指数与对照差异不显著，马蹄金的活力指数还出现了增加效应。随处理中铅浓度的不断升高，两种草种的活力指数不断下降，表明铅胁迫已对其产生了影响。相同铅浓度下，白三叶种子活力指数小于马蹄金，且苗的生长受抑程度大于马蹄金，表明白三叶对铅的耐受性小于马蹄金。可能是由于马蹄金种子表面的包衣吸收了一部分金属离子，使得马蹄金种子的萌发受影响较小。本实验仅研究了铅胁迫下白三叶和马蹄金的萌发指标，两种植物对铅的吸收和耐性机理等都有待进一步研究。

[1] 陈怀满.环境土壤学[M]. 北京：科学出版社，2005.9-11.

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10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.08