重金属Cd对番茄种子萌发的影响

王文光，范学科，马文哲，李 劼，刘 伟

(杨凌职业技术学院,陕西 杨凌 712100)

0 前言

镉(Cd)重金属，“五毒”之一，为人体非必需元素，在自然界中存在状态为化合物，正常环境状态下，由于含量很低，对人体健康不会产生影响。当镉污染环境后，镉可在生物体内富集，通过食物链进入人体引起慢性中毒，人体健康将受到威胁。

近年来，部分水体及土壤由于矿产资源的开采及工业的发展，不同程度的受到了镉的污染，蔬菜品质安全带来一定的潜在隐患。以往的研究主要集中在铅对蔬菜品质、生长及生理的研究[1～5]，有关镉对蔬菜品质、生长、生理以及种子萌发的研究鲜见报道。笔者实验以番茄种子为材料，研究不同浓度镉处理下，番茄种子的发芽势、发芽率、相对发芽率、胚根长度等变化情况，以期明确镉对番茄种子萌发的影响，探讨镉对番茄种子的毒性效应，为预防镉在番茄上积累提供一定理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

番茄种子，购买于蔬菜种子批发市场，选择当地主菜品种4个，代号分别为1、2、3、4。

镉标准使用液(水中镉)1 mg·mL-1，购买于国家标准物质研究中心。

1.2 试验设计

试验采用完全随机区组设计5个镉溶液浓度：1 ng·mL-1(处理1)；5 ng·mL-1(处理2)；10 ng·mL-1(处理3)；15 ng·mL-1(处理4)；20 ng·mL-1(处理5)；以蒸馏水为对照(CK)，每个浓度设置3个平行。

1.3 试验方法

1.3.1 种子萌发试验 将滤纸剪成12 cm×12 cm的正方形，平铺于种子发芽盒中，每个种子发芽盒中铺两张滤纸，根据试验设计，准确地将5 mL镉溶液移入种子发芽盒中，并向对照试验种子发芽盒中加入5 mL蒸馏水。在对完整饱满、带下均匀的贩子额种子进行消毒后，将100粒种子均匀地放入每个种子发芽盒中，在25℃，75%相对湿度的恒温下，在黑暗条件下进行培育。培养过程中，依据滤纸湿润情况及时添加相应浓度镉溶液和蒸馏水以保持滤纸湿润。按照种子发芽试验的相关要求，从第3天开始测定其相关生理特性。

1.3.2 测定方法 培养温度25℃和75%相对湿度的培养条件下，从发芽的第3天开始计数发芽种子的数量及特征，并根据以下计算方法计算发芽势和发芽率等。

种子发芽势(%)=

种子发芽率(%)=

种子相对发芽率(%)=

胚根长度及下胚轴长的测定：随机选择20粒发芽的种子，用尺子测量其胚根长及胚轴长。

2 结果与分析

2.1 不同浓度条件下Cd溶液对番茄种子发芽势的影响

由表 1 可以看出，由于镉溶液浓度的不同,造成不同品种的番茄种子发芽势也有较大的差异。在对照试验实验中，1号种子的发芽势只有63.33%，4号种子的发芽势最高达到86.67% ；当在较低Cd溶液(1 ng·mL-1)胁迫下发芽势不同品种的都有所提高；但伴随着Cd溶液浓度的升高，造成对所有番茄种子的毒害也上升，表现为所有品种番茄的发芽势均下降，当Cd溶液达到20 ng·mL-1时，所有品种的番茄种子均表现出受到了较大程度的毒害作用。

表1 不同浓度条件下Cd溶液处理番茄种子的发芽势 (%)

2.2 不同浓度条件下Cd溶液对番茄种子发芽率的影响

由表2可以看出，随着Cd溶液浓度的增加，不同品种番茄种子的发芽率呈下降趋势。在1 ng·mL-1Cd溶液胁迫下，4种番茄种子的发芽率均有所提高，且其萌发潜力趋于一致。当Cd溶液浓度超过 15 ng·mL-1时，发芽率表现出急剧下降的趋势。由此可以看出，低浓度的Cd溶液具有促进了番茄种子的萌发，高浓度的Cd溶液可抑制种子萌发。

表2 不同浓度条件下Cd溶液处理番茄种子的发芽率 (%)

2.3 不同浓度条件下Cd溶液处理番茄种子的相对发芽率

由表 3可以看出，4种番茄种子的相对发芽率随着Cd溶液浓度的增加而降低，且在15 ng·mL-1时其相对发芽率急剧下降。其中，1号种子相对发芽率下降最明显，仅为 25.00%；3号种子在高浓度Cd溶液处理中的相对发芽率高于其他 3 种作物，表现出较强的耐Cd特性。

表3 不同浓度条件下Cd溶液处理番茄种子的相对发芽率 (%)

2.4 不同浓度Cd溶液处理条件下对番茄种子胚根长度的影响

由表4可知，在较低浓度下(1 ng·mL-1)，4个品种的番茄种子发芽后，长出了一定长度的胚根，但后续跟踪研究发现，随着培养时间的延长，番茄种子胚根却逐渐发黄；然而，随着Cd溶液处理浓度的增加，平均胚根长度急剧下降；当浓度增加至15 ng·mL-1时，尽管1、2号种子有少量发芽，但胚根却不生长，当Cd溶液浓度提高至20 ng·mL-1时，所有品种的番茄都不会长出出胚根；用5 ng·mL-1的Cd溶液处理的番茄种子胚根长度减少百分比也是最高的。

表4 不同浓度Cd溶液处理下番茄种子平均胚根长度 (cm)

3 结论

在研究种子质量和活力的指标中，现在主要的衡量指标有发芽势、发芽率、培根长度等。发芽势反映种子萌发的速度和均匀性；发芽率反映种子发芽的多少[6～9]；培根的长度反映种子发芽后种子的生长速度。通过研究发现不同品种的番茄种子在Cd溶液的胁迫下，发芽率存在一定的差异，可能与种子本身质量有一定关系，为消除品种本身的原因造成的差别，笔者研究采用相对发芽率来分析种子耐受Cd溶液的程度。从发芽率的变化情况来看，发芽率随着Cd溶液胁迫时间的延长而逐渐增加。而且随着Cd溶液浓度的增加，发芽率表现出降低。研究还表明，种子萌发受到的抑制毒害作用随着时间的延长而逐渐加大。在低Cd溶液浓度胁迫下，Cd促进了种子的萌发；随着Cd溶液浓度的增加，发芽势、发芽率等都有所降低，胚根长度减少，发芽时间推迟，Cd溶液浓度越大，对种子造成的毒害就越大。由于不同品种对Cd溶液的敏感性存在一定的差异，它们表现出不同的耐受能力。该研究可以直观地反映出不同品种的番茄种子对重金属Cd的适应性。