镉胁迫对小麦种子萌发特性的影响

祝社民

(商洛学院 生物医药与食品工程学院，陕西 商洛 726000)

重金属镉(Cd2+)因其生态效应的复杂性已成为全球关注的问题之一［1］。与其他重金属相比，Cd2+更易被作物吸收向籽粒转移［2］，即使生长在非污染土壤上的小麦，籽粒中Cd2+的含量变动在0.002～0.207 mg·kg-1［3］。近年来由于工业“三废”的不合理处置及化肥的大量施用，导致农田和作物的重金属污染日趋严重［4］。据统计，我国农田Cd2+污染面积高达1.33 万hm2，受污染粮食高达1 200 万t［5］。

萌发期是植物生命活动最强烈的一个时期，种子发芽好坏直接关系到作物的生长发育。有关镉胁迫对小麦萌发影响的研究已有报道。曹丹等［6］研究认为镉胁迫对徐麦33 发育呈抑制趋势;张珂等［7］研究表明，矮抗58 的发芽势、发芽率及发芽指数在镉胁迫浓度为20 mg·L-1和50 mg·L-1时最大。这为后续研究提供了较好地借鉴和参考。试验以商麦1619 和兰黑粒种子为材料，研究不同浓度镉对其萌发特性的影响，以期为研究镉对小麦伤害机制提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为商麦1619 和兰黑粒，种子由商洛学院秦岭植物良种繁育中心提供。选取均匀度一致、完好无损的种子，10%的过氧化氢溶液浸泡消毒5 min，用蒸馏水反复冲洗，用滤纸吸干水分备用。

1.2 试验处理

试验于2017-2018 年在商洛学院实验室进行。将处理过的小麦在蒸馏水中浸泡5 h，用滤纸吸干水分，置于已加入梯度Cd2+的培养皿中进行培养。共设5 个Cd2+浓度处理，分别为0 mg·L-1、2.5 mg·L-1、5 mg·L-1、7.5 mg·L-1和10 mg·L-1。每个培养皿中放50 粒种子，3 次重复。试验期间每天加入等量的溶液以保持滤纸浸湿状态。

1.3 测定指标与方法

第3 天统计发芽势，第7 天统计发芽率、胚芽鞘长、芽长、茎叶干重和根干重。方法参考文献［8-9］。

1.4 数据处理

利用SPSS 软件进行方差分析及显著性分析，Excel2007 软件进行数据处理及作图。

2 结果与分析

2.1 Cd 处理对小麦发芽势、发芽率的影响

由表1 可知，商麦1619 发芽势随Cd 浓度的升高而呈现先降后升的变化趋势，在2.5 mg·L-1时呈下降趋势，5 mg·L-1、7.5 mg·L-1、10 mg·L-1时依次呈增加趋势，无显著性影响;蓝黑粒发芽势与Cd 浓度无明显变化，5 mg·L-1、10 mg·L-1时有所下降，2.5 mg·L-1、7.5 mg·L-1时有所增加。商麦1619 和兰黑粒的发芽率随Cd浓度变化无显著性变化。

表1 不同浓度Cd 对小麦发芽势和发芽率的影响

2.2 Cd 处理对小麦胚芽鞘长和芽长的影响

由图1 可得，Cd 处理后商麦1619 及兰黑粒胚芽鞘长度和芽长均呈先增后减的变化趋势。以芽长为例，在2.5 mg·L-1下，商麦1619 及兰黑粒胚芽鞘长度分别较对照升高4.62%和4.52%;在5 mg·L-1下呈下降的变化趋势，分别较对照降低2.31%和1.06%;7.5 mg·L-1时，分别较对照降低7.23%和6.12%;在10 mg·L-1时下降幅度较为明显，胚芽鞘长度较对照分别下降10.4%和20.21%。

图1 不同浓度Cd 对小麦胚芽鞘长和芽长的影响

2.3 Cd 处理对小麦根干重和茎叶干重的影响

由表2 可知，不同浓度Cd 对小麦根干重影响不同。和对照相比，商麦1619 根干重在2.5 mg·L-1时降低6.03%，5 mg·L-1降低3.76%，7.5 mg·L-1增加0.96%，10 mg·L-1降低6.93%;兰黑粒根干重呈先增后降的变化趋势，在2.5 mg·L-1浓度下达最大值，较对照升高7.22%，5 mg·L-1较对照降低6.25%，7.5 mg·L-1降幅为19.17%，10 mg·L-1下降21.86%。

Cd 浓度的增高，商麦1619 和兰黑粒的叶干重均表现出下降的变化趋势，2.5 mg·L-1时，商麦1619 和兰黑粒分别较对照下降7.57% 和10.36%，5 mg·L-1分别较下降22.54% 和11.07%，7.5 mg·L-1下叶干重分别下降30.37%和14.28%，10 mg·L-1时叶干重较对照进一步下降，分别为38.85%和17.17%。

表2 不同浓度Cd 对小麦根干重和茎叶干重的影响

3 讨论

种子萌发作为小麦生命周期的起始阶段，具有强烈的生命活动，表现出品种的遗传特性，影响小麦后期出苗成长［6］。发芽势、发芽率可反映种子质量优劣情况。本试验中，商麦1619 和兰黑粒的发芽势及发芽率随Cd 浓度增加无明显变化，这与郑世英等［10］、韩超等［11］的结论大致相符，在种子萌发之前吸收外界的养分多数为水分，所以Cd 对其发芽势及发芽率影响较小。而小麦种子胚芽鞘长及芽长随着Cd 浓度升高呈现出先增后减的趋势，在2.5 mg·L-1浓度下达到最大峰，表明低浓度的Cd 处理可促进胚芽鞘及芽长的生长，高浓度下可抑制其生长，与檀建新等［12］研究结论相符。而Cd 胁迫对部分萌发指标具有明显的促进或抑制作用，其最高耐Cd 水平尚需进一步研究。