Pb2+胁迫对2种车前种子萌发及幼苗生长的影响

赵淑玲，何九军，王一峰，张蕊红，蹇小勇，王永斌，孙 杰

（1.陇南师范高等专科学校，甘肃成县 742500；2.陇南特色农业生物资源研究开发中心，甘肃成县 742500；3.成县城关镇农业技术推广站，甘肃成县 742500）

随人类生活节奏以及工业化进程的加快，产生三废（废气、废水、废渣）通过各种途径进入土壤，造成土壤重金属污染。铅污染是主要的污染源之一，含铅污染物的来源较多，在污染土壤中含量可达5 000 mg/kg，含铅污染物难以降解且易在土壤中积累，造成土壤重金属铅污染，被铅污染的土壤质量下降，种植的农作物吸收重金属后生长受阻，品质和产量下降。车前，又名车轮草等，一至多年生草本，可食药用，生长速度快，生物量积累快，杨樱等人[4]研究表明，车前对铜、铅有一定的富集作用，车前是重金属污染地原生态重要植物资源之一[5]。平车前（Plantago depressaWilld.）和车前（Plantago asiaticaL.）是甘肃陇南常见杂草，该试验利用不同浓度Pb2+分别对平车前、车前的种子、幼苗进行胁迫，探讨Pb2+对平车前、车前种子的萌发、幼苗生长情况的影响，研究重金属铅对平车前、车前种子萌发及幼苗生长的影响，探讨平车前和车前对Pb2+的耐受性。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1试验地概况。2020年7—9月，在陇南境内采集种子，平车前采自陇南成县梁山（33°45′28"N，105°44′10″E），车前采自陇南成县小川草坝村（33°41′38″N，105°35′38″E），采集种子后在种子室内阴干。

1.1.2试验仪器。人工培养箱（型号RQH-250，金坛市医疗仪器厂）；硝酸铅（天津市光复精细化工研究所，试剂均为AR级）等。

1.1.3品种选择。平车前和车前是甘肃陇南常见杂草。

1.2 方法

1.2.1试验方法。利用0.4%的KMnO4溶液分别浸泡平车前和车前种子30 min，用蒸馏水冲洗，点播在铺有双层滤纸培养皿（d=9 cm），50粒/皿，处理组分别用：50、100、150、200 mg/L的硝酸铅溶液（以Pb2+溶液浓度计）浇灌，硝酸铅溶液浇灌至种子1/3处，每个Pb2+浓度处理做3个平行，每天根据培养皿中情况补充相应浓度的Pb2+溶液，以蒸馏水处理为对照（CK，0 mg/L）。将培养皿放置在培养箱中培养，温度设置为（25±1）℃，每天观察并记录，在第10天进行各项指标测定。

1.2.2指标测定及方法。

（1）车前种子萌发情况计算。第2天开始统计平车前和车前种子发芽数等，以平车前和车前种子胚根达种子长度1/2作为发芽标准；发芽率（%）=发芽种子总数/试验种子总数×100；发芽指数（Gi）=∑（Gt/Dt）；Gt为第t天发芽的种子数，Dt为对应的发芽天数[6]；发芽势（Gv）=发芽峰值日累计发芽种子数/供试验种子总粒数×100%。

（2）生物量情况测定。试验期间观察种子萌发及幼苗的生长状况，做好统计记录，在第10天，随机从培养皿中取10株车前幼苗分别测定胚根以及株高、鲜重和干重等。

1.2.3试验数据统计方法。数据用IBM SPSS Statistics 23软件，单因素ANOVA检验邓肯（0.05水平）分析统计，二因素分析用一般线性模型中单因素法分析统计，用Origin 2018做图。

2 结果与分析

2.1 重金属Pb2+胁迫对平车前和车前萌发率的影响

从图1可以看出，平车前和车前在不同Pb2+胁迫下，其萌发率有一定的影响，平车前萌发率随Pb2+浓度先升高后下降，在Pb2+浓度50 mg/L时有最高萌发率，是CK的

图1 Pb2+胁迫对平车前、车前种子萌发率的影响

1.01倍，随后下降，在Pb2+浓度200 mg/L时，平车前萌发率最低，是CK的0.84倍。车前处理组的萌发率随Pb2+浓度下降，但车前各处理组萌发率均在80%以上，表明该试验范围内的铅胁迫对车前种子萌发影响较小。Pb2+浓度在200 mg/L时，对平车前、车前的萌发率有抑制作用，与CK相比有差异显著（P＜0.01）。平车前和车前发芽率在相同梯度重金属处理下，其萌发率无差异（P＞0.05）。

2.2 重金属Pb2+胁迫对平车前和车前发芽指数的影响

从图2可以看出，发芽指数在一定程度上可以衡量种子的发芽能力和活力[7]。平车前和车前种子的发芽指数在Pb2+浓度50 mg/L时，均高于CK组，其发芽指数分别是7.367和14.539，而CK组的发芽指数为6.936和14.136，表明较低浓度Pb2+对平车前、车前种子萌发有一定的促进作用，当Pb2+浓度大于50 mg/L时，平车前和车前种子发芽指数随胁迫浓度的增加而降低。平车前和车前发芽指数在相同梯度重金属处理下，其发芽指数有显著差异（P＜0.01）。

图2 Pb2+胁迫对平车前、车前种子发芽指数的影响

2.3 重金属Pb2+胁迫对平车前和车前发芽势的影响

发芽势体现种子的发芽速度和整齐度。由图3可以看出，平车前和车前的发芽势随处理浓度梯度的增加，整体呈下降趋势。平车前在Pb2+浓度100 mg/L、车前在Pb2+浓度50 mg/L时发芽势具有最高值，发芽势表现与萌发率一致，推测低浓度的Pb2+对平车前和车前种子的萌发有一定的促进作用。平车前发芽势处理组与CK相比无差异（P＞0.05），车前发芽势处理组在Pb2+浓度100～200 mg/L时与CK相比差异显著（P＜0.01）。

图3 Pb2+胁迫对平车前、车前种子发芽势的影响

2.4 重金属Pb2+胁迫对平车前和车前幼苗胚根长度、株高及生物量影响

试验第2天，车前种子胚根突破种皮开始萌发，第3天车前种子萌发粒数最多，第3天各处理组主根基本无差别，主根白色有光泽，根尖有多数细根毛，随Pb2+处理浓度和时间的增加，各处理组主根逐渐出现较大差别，根毛逐渐减少至无，主根生长缓慢，根尖颜色呈黑褐色。从图4可以看出，平车前和车前幼苗生长情况基本一致，随Pb2+浓度胁迫增加，幼苗的主根长度、苗高、鲜重等呈下降趋势，幼根根尖在Pb2+浓度50～200 mg/L，根毛明显减少，胚根急剧缩短，根尖呈现黑褐色。

图4 Pb2+胁迫对平车前、车前幼苗生长影响

从表1可以看出，不同Pb2+胁迫对平车前、车前幼苗生长均有一定的影响。和CK相比，平车前、车前处理组的苗高随Pb2+胁迫浓度的增加呈下降趋势，对幼苗主根、株高生长影响较大，差异极显著（P＜0.01），Pb2+胁迫浓度在50～150 mg/L时，平车前、车前株高与CK相比，有差异（P＜0.05），Pb2+胁迫浓度在200 mg/L时，平车前、车前株高与CK相比，有显著差异（P＜0.01）。平车前、车前2个品种主根长度各处理组与CK相比，无差异（P＞0.05），株高在Pb2+胁迫浓度50～150 mg/L时与CK相比无差异（P＞0.05），在Pb2+胁迫浓度200 mg/L时与CK相比有差异（P＜0.05）。

表1 不同Pb2+胁迫对平车前、车前幼苗生长的影响（x±s）

平车前、车前鲜重和干重随Pb2+胁迫浓度增加受影响较大，鲜重、干重整体呈下降趋势，其中，平车前处理组Pb2+胁迫浓度150～200 mg/L时，鲜重与CK相比差异极显著（P＜0.01），车前各处理组与CK相比差异极显著（P＜0.01），平车前、车前干重在Pb2+胁迫浓度处理范围内基本无差异（P＞0.05）。

3 讨论

试验中，利用不同浓度的Pb2+（0～200 mg/L）处理平车前和车前，随Pb2+胁迫浓度的增加，平车前和车前种子的萌发率、发芽指数、发芽势先升高后降低，萌发率，发芽指数、发芽势在Pb2+浓度50 mg/L时达到最高，推测低浓度Pb2+刺激下，对植物种子的萌发有一定的促进作用。随Pb2+浓度的逐渐增加，对平车前和车前的幼苗生长有抑制作用（P＜0.05），其中对胚根的生长抑制比对芽的生长抑制更强，芽的生长高于胚根的生长，Pb2+浓度＞50 mg/L时，平车前和车前幼苗的根急剧缩短，根尖几乎无根毛，根尖发黑褐色，与刘晓洲[8]、陈进树[9]等人的研究结果相同。由于Pb2+主要通过根部吸收再进入植物体内，根部生长受到影响较大，在Pb2+的吸收转运过程中，植物细胞细胞膜的选择性等使得Pb2+进入植物体内的运转受到限制，对植物的芽长等影响相对较小。试验中，随Pb2+胁迫浓度的增加，平车前和车前的鲜重、干重均下降，平车前幼苗鲜重重金属处理组与CK相比，差异显著（P＜0.01），平车前和车前幼苗干重无差异（P＞0.05），王瀚[10]研究认为，金属离子能降低细胞水势，细胞内水分外流，造成细胞渗透压的改变，水分代谢发生较大变化，同时重金属Pb2+对植物的光合作用有抑制作用，影响光合作用的产物及大分子化合物的合成[11]，导致平车前和车前生理代谢受阻，生物量持续下降。

从该试验可以看出，在外界重金属铅胁迫下，对平车前和车前的生长有一定的影响，在较低Pb2+胁迫浓度（＜50 mg/L）下，萌发率、发芽指数等有一定的促进作用。说明在Pb2+胁迫范围内（0～200 mg/L），平车前和车前对铅胁迫有一定的耐受性，能在轻度铅污染土壤上作为铅污染土壤修复植物进行栽植。