重金属铅对花生种子萌发的影响

摘    要：以望谟县花生品种为材料，研究重金属铅对花生种子萌发的影响，共设0、50、100、200、400、800和1 600 mg/L7个铅浓度梯度培养液对花生种子进行处理，观测处理后各铅浓度下种子的发芽率、发芽势、芽长、根长、芽鲜重、根鲜重、芽干重、根干重等。结果表明，随着浓度的升高，铅对花生种子有抑制作用，花生种子对不同浓度铅溶液耐受能力不同。当铅浓度为50 mg/L时，对花生种子萌发有一定的促进作用；随着铅浓度成倍增加，表现为抑制作用，浓度越高抑制作用越强。

关键词：重金属铅；花生种子；萌发；抑制作用

文章编号：1005-2690（2023）10-0025-03       中国图书分类号：S565.2       文献标志码：B

作者简介：蒙泽辉（1990—），男，苗族，贵州独山人，本科，中小学二级教师，研究方向为生物教学。

花生在我国种植范围广泛，在食用、榨油、药用等方面具有较高的价值。随着我国经济高速发展，工业化、城市化、城镇化进程不断加快，工业“三废”造成的污染程度进一步增强，重金属造成的污染问题更为严峻[1]。从植物生理学理论研究可知，重金属对植株的危害是从种子萌发开始的，重金属具有富集性，不容易排出生物体外，对植株的危害贯穿整个生命进程。了解铅胁迫对种子萌发的影响，有利于进一步认识重金属对植物生理为害的机理途径，研究铅浓度对花生种子的萌发具有深刻的实践意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为贵州省望谟县种植的花生种子，由当地农民提供。试验所用化学试剂为分析纯的醋酸铅、冰醋酸。

1.2 发芽试验

试验设7个处理，3次重复。挑选籽粒饱满、大小均匀的花生种子，用0.4％高猛酸钾溶液浸泡10 min消毒，再用蒸馏水反复冲洗15 min，用浓度分别为50、100、200、400、800、1 600 mg/L的醋酸铅溶液浸泡12 h。称取适量醋酸铅装入小烧杯，用少量冰醋酸溶解，用稀释法配制各浓度溶液，测定酸碱度为中性。以浓度为0 mg/L为对照，用一次性饭盒装沙土进行培养，每个饭盒培养6粒种子，每2个饭盒为1个重复（即1个重复为12粒种子）置于实验室内有序摆放，确保光照、温度条件相同，每天加10 mL蒸馏水，保持种子湿润。

1.3 种子形态指标测定

培养3 d后统计发芽指数（以长出胚芽为萌发标准），12 d后结束统计，测量发芽种子的芽长、根长、芽鲜重、根鲜重、芽干重和发芽率，公式如下。

芽干重（GR）＝∑G/T×100％（1）

式中：G为发芽的种子数，T为供试种子数，根据试剂浓度分别统计。

发芽率（GI）＝∑GL/T（2）

式中：GL为第L天的发芽数，T为供试种子数，根据试剂浓度分别统计。

1.4 数据分析

采用Excel和DPS软件统计分类试验数据。

2 结果与分析

2.1 铅对花生种子发芽势的影响

由图1可知，随着铅浓度升高，花生种子的发芽势逐渐降低。铅浓度为50～400 mg/L时，发芽势与对照组相比下降趋势较为平缓；铅浓度为800～1 600 mg/L，发芽势下降速度趋快。试验中，对照组的发芽势最高，为9.2％，其他加有铅盐的试验组中，最高发芽势是铅浓度为50 mg/L的试验组，发芽势为8.9％；最低发芽势是铅浓度为1 600 mg/L的试验组，发芽势为2.5％。铅浓度为800～1 600 mg/L时，种子发芽势与对照组相比分别下降了5.3％和6.7％。经F检验（F＝13.424**，F0.01＝4.46），不同铅浓度处理间差异达到极显著水平。

2.2 铅对花生种子发芽率的影响

随着铅浓度成倍增加，铅浓度对花生种子发芽率的抑制作用逐渐增大。铅浓度为50～400 mg/L时，抑制作用增加较为平缓；铅浓度为800～1 600 mg/L时，抑制作用增加较快，这与铅浓度对花生种子发芽势的影响相似。试验中，发芽率最高的为对照组，为92％；其次为铅浓度50 mg/L的试验组，为83％，最低为铅浓度1 600 mg/L的试验组，为19.4％。当铅浓度为800～1 600 mg/L时，种子发芽率较对照组下降了53％和72％。经F检验（F＝27.951**，F0.01＝4.46），不同浓度铅浓度处理间发芽率差异达到极显著水平。

2.3 铅对花生种子根长、芽长的影响

由图2可知，随着铅浓度成倍增加，花生种子的根长和芽长均受到不同程度的影响，根长的受抑制作用大于芽长。试验中，铅浓度对花生种子根长有明显的抑制作用，铅浓度为200 mg/L时，根长为4.302 cm；铅浓度为100 mg/L时，根长为3.668 cm，铅浓度为50 mg/L时，根长为4.342 cm；应该是测量根长时不细心或不规范导致。铅浓度为50～100 mg/L与800～1 600 mg/L时，抑制作用增加较慢；铅浓度为400～800 mg/L时，抑制作用增加较快。试验中，各试验组根长均比对照组短，其最高根长为4.343 cm，最低根长为0.583 cm。铅浓度为50 mg/L时，对芽的生长有促进作用，较對照组上升了13.4％。铅浓度为100～1 600 mg/L时，对花生种子芽的生长有抑制作用，铅浓度越高抑制作用越明显，最高芽长为8.767 cm，较对照组高1.133 cm；最低芽长为1.422 cm，较对照组低6.321 cm。铅浓度为1 600 mg/L时，根长和芽长较对照组下降87％、82％，经F检验（F根＝21.221**，F芽＝16.824**，F0.01＝4.46），不同铅浓度处理间根长、芽长差异均达到极显著水平。

2.4 铅对花生种子根鲜重、根干重的影响

由图3可知，当铅浓度成倍增加时，根鲜重、根干重随之降低，根鲜重下降速度快于根干重下降速度。当铅浓度为50 mg/L时，花生种子根鲜重、根干重均有上升，根鲜重上升尤为明显，表明低浓度铅溶液对花生种子根活力有一定的促进作用。根鲜重曲线的变化程度较大，根干重曲线的变化程度较小，表明铅溶液对花生种子酶活性影响较大，对蛋白质含量影响较小。

在根鲜重曲线中，铅浓度为50 mg/L时根鲜重最高，为0.252 g，较对照组高0.014 g，升高5.9％；铅浓度为1 600 mg/L时根鲜重最低，为0.047 g，较对照组低0.191 g，降低80.3％。在根干重曲线中，铅浓度为50 mg/L时根干重最高，为0.056 g，较对照组高0.003 g，升高5.7％；铅浓度为1 600 mg/L时根干重最低，为0.011 g，较对照组低0.042 g，降低79.2％。经F检验（F根鲜重＝8.196**，F根干重＝3.596**，F0.01＝4.46，F0.05＝2.85）不同铅浓度处理间根鲜重差异达到极显著水平，根干重差异达到显著水平。

2.5 铅对花生种子芽鲜重、干重的影响

铅对花生种子芽鲜重、干重的影响趋势基本一致。随着铅浓度增大，对芽鲜重、干重的抑制作用逐渐增大。从曲线斜率来看，铅溶液对芽鲜重影响程度大于对芽干重的影响。在浓度为50 mg/L时，芽鲜重、干重均有增加，芽鲜重增加幅度大于芽干重，说明低浓度铅溶液对花生种子芽活力有促进作用。在芽鲜重曲线中，铅浓度为50 mg/L时试验组单位重量最高，为0.848 g，较对照组高0.095 g，升高8％；铅浓度为1 600 mg/L时试验组单位重量最低，为0.126 g，较对照组低0.627 g，降低85.3％。

在芽干重曲线中，铅浓度为50 mg/L时试验组单位重量最高，为0.111 g，较对照组高0.01 g，升高9.9％；铅浓度为1 600 mg/L时试验组单位重量最低，为0.026 g，较对照组低0.075 g，降低74.3％。经F检验（F芽鲜重＝9.625**，F芽干重＝5.725**，F0.01＝4.46），不同铅浓度处理间芽鲜重、芽干重差异均达到极显著水平。

3 小结与讨论

根据已有重金属对植物种子萌发的影响研究来看，大多都有低促高抑的现象，本试验研究也得出了相同结论[2]。铅浓度为50 mg/L时，对花生种子的根长、芽长、根鲜重、根干重、芽鲜重和芽干重均有不同程度的促进作用，当铅浓度逐渐增大后表现出抑制作用，浓度越高抑制作用越明显[3]。铅浓度为50～1 600 mg/L对花生种子根长、芽长、根鲜重、芽鲜重、根干重、芽干重均有不同程度的抑制作用。铅溶液对花生种子芽长、根鲜重、芽鲜重的抑制作用比对芽长、根干重、芽鲜重的抑制作用更明显。从数据分析来看，铅溶液对植株根的抑制作用大于芽，当铅溶液浓度为800 mg/L和1 600 mg/L时，对花生种子有极高的抑制作用[4]。

植物种子在萌发过程中，随着重金属离子浓度的增加，细胞膜结构会被破坏，使细胞膜的通透性增强，加强了脂质过氧化作用，减弱了内源抗氧化能力，最终导致膜系统被破坏[5]。在浸泡过程中，根部最先接触铅溶液，高浓度的铅溶液被根部吸收后很难转移到其他地方，进而对根部细胞造成破坏，对细胞膜的破坏尤为明显，使膜通透性增大，不利于细胞对有毒物质的隔离和营养物质的吸收，因此根部受重金属的破坏程度大于芽。同时，部分铅会进入芽中，置换出叶绿素中的镁离子，降低植株光合作用，不利于植株生长。

重金属对植株的毒害作用主要途径是增强植物体内的过氧化胁迫，抑制、降低或破坏植株体内的相关作用酶活性，如光合作用酶、呼吸作用酶、脂肪酶，破坏植物正常生理活动[6]。植物体内的抗氧化酶系统会在一定程度上清除由过氧化胁迫产生的自由基，抵抗重金属胁迫，但随着重金属浓度增加，植株抵抗自由基的功能会下降或丧失，进一步导致脂质过氧化加强，离子渗透加强，酶活性降低，蛋白质结构改变，叶绿素含量降低，根系代谢及生理活力降低，甚至使细胞、组织、器官死亡，最终使植株生长受到抑制[7]。不同品种、不同地域的植株抵抗重金属毒害的能力不同，要多方面、多角度对不同品种进行详细研究，更好地服务于农业生产。

参考文献：

[1]杜乔娣，黄占斌，沈忱，等.环境材料对铅、镉、砷胁迫下玉米种子萌发的影响[J].农业环境科学学报，2012，31（5）：874-879.

[2]崔俊芳，胡春胜，张玉铭，等.重金属铅对不同品种小麦种子发芽和幼苗生长的影响[J].安徽农业科学，2010（2）：622-623，633.

[3]苗明升，朱圆圆，曹明霞，等.重金属铅对玉米萌发和早期生长发育的影响[J].山东师范大学学报（自然科学版），2003，18（1）：82-84.

[4]杜启兰.镉汞胁迫对花生种子的毒害效应[J].中国土壤与肥料，2012（5）：90-93.

[5]郭峰，萬书波，李新国，等.NaCl胁迫对花生种子萌发的影响[J].干旱地区农业研究，2010，28（3）：177-181.

[6]秦天才，吴玉树，王焕校，等.镉、铅及其相互作用对小白菜根系生理生态效应的研究[J].生态学报，1998，18（3）：321-325.

[7]张建平.铅对花生种子萌发和幼苗生长的影响[J].安徽农学通报，2013，19（17）：24-25，97.