镧对铅胁迫下绿豆种子萌发和幼苗生长的缓解作用

陈细香 郑巧艺 邓倩等

摘要[目的]研究不同浓度镧（La）对铅（Pb）胁迫下绿豆种子萌发和幼苗生长的作用。[方法]绿豆中绿1号为试材，以蒸馏水为对照（CK），研究在15 mg/L Pb胁迫下，0、5、15、25、50、100 mg/L La对绿豆种子的萌发率、发芽势、发芽率、发芽指数和幼苗根长、茎长及叶綠素和VC含量的影响。[结果] 低浓度（5～15 mg/L）的La能够缓解Pb胁迫对绿豆幼苗的毒害，随着La浓度的增加，缓解效果越好；当La浓度大于15 mg/L时，对Pb的缓解作用逐渐减弱，当La浓度为100 mg/L时与Pb协同迫害绿豆幼苗的生长。[结论]15 mg/L La对15 mg/L Pb胁迫下绿豆种子的毒性缓解效果最佳。

关键词镧；铅胁迫；萌发；叶绿素；维生素C；缓解作用；绿豆

中图分类号S522文献标识码A文章编号0517-6611（2016）04-071-03

Relaxation Effects of Lanthanum on the Seed Germination and Seedling Growth of Vigna radiata under Lead Stress

CHEN Xixiang1，2， ZHENG Qiaoyi1， DENG Qian1 et al（1. College of Chemistry and Life Science， Quanzhou Normal University， Quanzhou， Fujian 362000； 2. Key Laboratory of Molecular Biology and Pharmaceutical Chemistry， Quanzhou Normal University， Quanzhou， Fujian 362000）

Abstract[Objective] To research the relaxation effects of different concentrations of lanthanum on the seed germination and seedling growth of Vigna radiata under lead stress. [Method] By using V. radiata Zhonglv 1 as the research material， we detected the effects of 0， 5， 15， 25， 50 and 100 mg/L lanthanum on the chlorophyll content， Vc content， seed germination rate， germination vigor， germination index， seedling root length and stem length， with distilled water as the control （CK）. [Result] Lanthanum at low concentration （5-15 mg/L） relaxed the toxic effects of lead stress on V. radiata seedlings. With the increase of lanthanum concentration， relaxation effects became better. When the lanthanum concentration was greater than 15 mg/L， relaxation effects gradually reduced. When lanthanum concentration was 100 mg/L， V. radiata seedlings stooped growing. [Conclusion] 15 mg/L lanthanum has the optimal toxic relaxation effects on V. radiata seedling under 15 mg/L lead.

Key wordsLanthanum； Lead stress； Germination； Chlorophyll； Vitamin C； Relaxation effects； V. radiata

1材料与方法

1.1试验材料供试绿豆品种为中绿1号，购自福建省泉州市丰泽区某种子店。供试试剂为硝酸铅、氯化镧、纯丙酮、95%乙醇、浓硫酸、草酸、盐酸、硫脲、2，4二硝基苯肼、石英砂、碳酸钙粉、抗坏血酸、活性炭，均为国产分析纯试剂。

供试仪器为SPX250BZ培养箱、UN759紫外-可见分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）、HH6电热恒温水浴锅（常州国华电器有限公司）、FA2104N电子天平（上海菁海仪器有限公司）。

1.2试验设计挑选颗粒饱满、大小均匀一致的绿豆种子，用30%H2O2溶液消毒20 min，用蒸馏水反复冲洗3次，将处理过的种子用蒸馏水浸泡（3∶5），于23 ℃浸种6 h。将浸泡过的种子置于底部垫有滤纸、直径12 cm的培养皿中，每个培养皿50粒种子。共设7个处理，即CK：蒸馏水；T0：15 mg/L Pb（NO3）2；T1：15 mg/L Pb（NO3）2和5 mg/L LaCl3；T2：15 mg/L Pb（NO3）2和15 mg/L LaCl3；T3：15 mg/L Pb（NO3）2和25 mg/L LaCl3；T4：15 mg/L Pb（NO3）2和50 mg/L LaCl3；T5：15 mg/L Pb（NO3）2和100 mg/L LaCl3）。每处理设3个平行，分别置于25 ℃光照强度为2 000 lx的培养箱中，每8 h观察1次，及时补充培养皿中的水分，前4天避光培养，后6天光照幼苗。

1.3指标测定每处理随机抽取10株样品测量绿豆幼苗根长与茎长；采用丙酮-乙醇混合法提取叶片中的叶绿素，计算叶绿素总含量[7]；采用2，4二硝基苯肼比色法测定VC含量[8]。

绿豆种子萌发数、发芽数、成苗数的统计[9]：

萌发率（%）=（萌发的种子数/試验的种子数）×100

发芽势（%）=（达到高峰期时发芽的种子数/试验的种子数）×100

发芽率（%）=（发芽的种子数/供试的种子数）×100

发芽指数（GI）=（∑Gt/Dt），式中，Gt为在t日内的发芽数；Dt为相应的发芽天数。

成苗率（%）=（成苗的种子数/试验的种子数）×100

1.4数据统计数据以平均数±标准误（Mean±S.E.）表示，用单因素方差分析方法及Duncuns 法对组间数据进行差异性显著分析；统计软件为SPSS 19.0 for windows，作图软件为OriginPro 7.5。

2结果与分析

2.1La对Pb胁迫下绿豆种子萌发及生长特性的影响

2.1.1对萌发率的影响。由表1可知，与CK相比，处理T0的萌发率降低了26.00%，差异达显著水平（P<0.05），说明15 mg/L Pb在一定程度上抑制了绿豆种子的萌发，对种子有毒害作用。与T0相比，T1、T2、T3种子萌发率分别提高了27.02%、29.73%、25.27%（P<0.05）；与CK比，T1、T2、T3的种子萌发率差异不显著（P>0.05），说明该浓度范围内，La能够缓解15 mg/L Pb对绿豆种子的毒害效应，且萌发率达到未受到Pb胁迫时的水平，其中，15 mg/L La（T2）对Pb胁迫下绿豆种子萌发的缓解作用最明显，种子萌发率达96.00%；与T0相比，T4、T5种子萌发率分别提高了20.69%和5.41%，但差异不显著（P>0.05），这说明随着La浓度的升高，La对Pb的缓解作用逐渐减弱。

2.1.2对发芽势的影响。由表1可知，与CK相比，T0的发芽势降低了44.78%（P<0.05），说明15 mg/L Pb在一定程度上抑制了绿豆种子的萌发，对种子有毒害作用；与T0相比，T1、T2、T3、T4的发芽势均有所提高，但各处理间差异不显著（P>0.05），说明15 mg/L Pb胁迫下，5～50 mg/L La对绿豆种子的发芽势无明显影响；与T0相比，T5的发芽势降低31.96%，说明La与Pb共同抑制了种子的萌发。

2.1.3对发芽率的影响。由表1可知，T0的发芽率比CK降低了16.70%，说明15 mg/L Pb在一定程度上可抑制绿豆种子的萌发，对种子有一定毒害作用；随着La浓度的升高（T1、T2、T3、T4），绿豆种子的发芽率与T0相比有所提高，但只有T2与T0达显著差异水平（P<0.05），且与CK差异不显著（P>0.05），说明该浓度范围内，15 mg/L La缓解了15 mg/L Pb对绿豆种子的毒害作用，且种子的发芽率达CK水平；T5的发芽率比T0降低7.20%，说明高浓度的La对绿豆种子表现出一定毒害作用。

2.1.4对发芽指数的影响。由表1可知，T0的发芽指数比CK降低了16.64%，说明15 mg/L Pb对种子有毒害作用；随着La浓度的升高，绿豆种子的发芽指数先升高后降低，T2达最大值，比T0增加15.93%（P<0.05），且与CK差异不显著（P>0.05），说明15 mg/L La缓解Pb毒性的效果明显，且能恢复到CK水平；T5比T0下降20%（P<0.05），说明T5对绿豆种子表现出一定毒害作用。

2.1.5对成苗率的影响。由表2可知，T0的成苗率较CK降低了14.46%（P<0.05），这说明15 mg/L Pb对种子有一定毒害作用；随着La浓度升高，成苗率先上升后下降，T2达到峰值，达92.70%，与CK无显著差异（P>0.05），说明15 mg/L La缓解Pb毒性的效果最为明显，且恢复到未受Pb胁迫的水平；在低浓度（T0、T1、T2），成苗率随着La浓度的升高而提高，在高浓度（T3、T4、T5），成苗率随着La浓度的升高而下降，甚至在高浓度（T5）下，绿豆种子的成苗率比T0下降了7.57%，说明高浓度的La不但不能缓解Pb对种子的毒害，还与Pb共同表现出对种子的毒害作用。

2.1.6对幼苗根长与茎长的影响。由表2可知，与CK相比，T0的根长与茎长分别降低了59.45%和10.73%，抑制了绿豆根（P<0.05）和茎（P>0.05）的伸长，说明15 mg/L Pb对绿豆种子有一定毒害作用；加入La后（T2、T3、T4），与T0相比，绿豆幼苗根长总体呈增加趋势，T2比T0增加了257.28%（P<0.05），达到CK水平（P>0.05），说明该浓度下La对Pb毒性的缓解作用明显；T2的茎长比CK增加了33.04%，促进了茎的生长（P<0.05）；随着La浓度的升高（T2、T3、T4），绿豆的根长与茎长呈下降趋势，相关系数分别为0.983和0.979，说明随着La浓度的升高，La对Pb的毒性缓解作用逐渐减弱，在高浓度（T4和T5）表现出抑制作用，说明La仅在一定浓度内对Pb的毒性有一定的缓解作用。

2.2La对Pb胁迫下绿豆幼苗生理特性的影响

2.2.1对叶绿素含量的影响。从图1可以看出，与CK比，T0的绿豆叶绿素含量下降了21.10%（P<0.05），说明该浓度下Pb对绿豆有一定毒害作用；T2处理下，绿豆叶绿素含量较T0增加了12.10%，且与CK差异不显著（P>0.05），说明15 mg/L La缓解了Pb的毒害作用，且能恢复到未受Pb胁迫时的水平；T1、T3、T4处理下叶绿素含量与T0相比未达到显著差异水平（P>0.05），与CK相比也未达到显著差异（P>0.05），说明该处理能恢复到CK水平，对Pb对绿豆幼苗的毒害有一定缓解作用。

3结论与讨论

（1）该研究结果表明，15 mg/L Pb对绿豆种子的萌发率、发芽率、发芽势、发芽指数、成苗率均有较明显的影响，表明其抑制了绿豆种子的萌发；同时也抑制了绿豆幼苗根和茎的生长，表明该浓度下Pb对绿豆有一定毒害作用。加入一定浓度的La后，绿豆种子的萌发率、发芽率、发芽势、发芽指数、根长及茎长均有一定程度的增加，表明La可以在一定程度上可缓解15 mg/L Pb对绿豆种子的萌发及根、茎生长过程所造成的影响，但是La对Pb毒性的缓解作用并不随着La浓度的升高而增強，其中La浓度为15 mg/L时缓解作用最为明显，较高浓度时，缓解作用逐渐减弱，甚至与Pb共同表现出毒害作用，这说明适量的La可以缓解Pb对植物的迫害。金琏等[10]研究证明，低浓度的La能提高Pb胁迫下小麦种子的萌发率、发芽指数，促进根长、茎长的伸长，对小麦的生长有一定促进作用；高浓度La抑制小麦种子的萌发率，与Pb协同迫害小麦的生长，这与笔者研究结果相似。

（2）15 mg/L Pb对绿豆幼苗合成叶绿素有一定抑制作用，15 mg/L La能缓解Pb对其的抑制，其他浓度无明显的缓解效果。杜兰芳等[11]研究表明，低浓度La对20 mg/L Pb胁迫下的豌豆幼苗有促进叶绿素合成的作用，能缓解Pb的毒性，这与该研究结果相似。15 mg/L Pb对VC含量也有显著影响，但是加入La后并未明显提高绿豆VC的含量，可见，La对Pb毒性的缓解作用未表现在全部方面。

（3）15 mg/L La对15 mg/L Pb胁迫下的绿豆种子的毒性缓解效果最明显，适量的La能减轻Pb污染对植物的迫害。郭伯生[12]研究表明，适量的La可以促进植物的生长。因此，进一步探究La与植物生长发育之间的关系及La与重金属元素的关系，有效发挥La对重金属的缓解毒害机理以及La对植物生长的促进机理，是今后稀土农业的研究方向。

参考文献

[1] 正苗，李静，徐建明，等.杭州市郊蔬菜基地土壤和蔬菜中Pb、Zn和Cu含量的环境质量评价[J].环境科学，2006（27）：742-747.

[2] ZHENG N，WANG Q C，ZHENG D M.Health risk of Hg，Pb，Cd，Zn.and Cu to the inhabitants around Huludao zinc plant in China via consumption of vegetables[J].Science of the total environment，2007，383：81-89.