刘玉艳，于凤鸣，陆 鸣，王 栋

(河北科技师范学院，河北 秦皇岛，066600)

世界工业发展日益迅速，随之带来的环境污染问题也越来越严重，其中因工业使用并排放重金属及矿山的开发等导致的重金属污染日益成为环境的主要污染之一。因土壤受重金属污染而产生的一系列问题成为我国以及国际上越来越关注的热点和亟待解决的难点。理化方法治理土壤重金属污染费用高昂、对土壤理化环境破坏过大、易产生其它新的污染，不适于大范围的使用。20世纪80年代，出现了利用超富集植物清理修复重金属污染土壤方法，植物修复越来越以一种绿色修复技术而被各国广为重视。而筛选对重金属耐受性强的植物并研究其耐受机理从而应用于环境的改善成为近年的研究热点［1，2］。

地肤(Kochia scoparia)为藜科一年生草本植物，原产欧亚两洲，广布于我国各地。地肤适应性强、生长范围广泛、生长迅速，是常用的园林绿化植物。关于地肤种子的研究主要集中于盐碱胁迫对其萌发的影响［3～5］。而Cd，Pb，Ni对地肤种子萌发影响的相关探究比较缺乏。地肤种子具有自播能力，研究其种子对重金属的耐受能力，为其在重金属污染区的园林绿化、矿区复垦提供直接的理论依据，同时为重金属污染土壤的治理提供科学依据。

1 材料与方法

地肤种子采自河北科技师范学院园艺科技学院园林试验站。

1．1 种子萌发试验

选取均匀一致饱满的种子，用质量浓度30 g/L的高锰酸钾溶液消毒15 min后，用自来水冲洗3次，再用蒸馏水冲洗，将其整齐地排列在铺有2层滤纸的培养皿中，每皿30粒，分别加入不同质量浓度的醋酸铅溶液(200，400，800，1 600 mg/L)，硝酸镍溶液(100，200，400，800 mg/L)，硫酸镉溶液(100，200，400，800 mg/L)，蒸馏水为对照，3次重复，然后置于25℃恒温培养箱中，保持90%相对湿度，培养皿中滤纸一直处于湿润状态，至试验结束为止。从第2天开始记录种子发芽数，以胚根伸出长度不小于种子长度为发芽标准，每天记录1次;每种重金属对照种子萌发率达到90%以上时测量各处理萌发种子的胚根长度，种子发芽试验结束［3］。

根据种子发芽数计算发芽率、发芽势、发芽指数。

发芽率=(供试种子的发芽数/供试种子数)×100%。

发芽势:发芽种子数达到高峰时，正常发芽种子的总数与供试种子总数的百分比。

发芽指数=ΣGt/Dt。式中，Gt为不同时间(t，d)的发芽数，Dt为相应的发芽试验天数。

1．2 种子萌发过程中生理指标的测定

依据上述各处理种子萌发结果，采用200 mg/L醋酸铅、100 mg/L硝酸镍、100 mg/L硫酸镉处理，蒸馏水为对照，每皿放置1 g种子。每处理3次重复。发芽条件及方法同1．1。因地肤种子萌发较快，第3天时对照发芽率已达90%以上，故在置种后第2天、第3天、第4天取各处理已萌发种子进行生理指标测定。

蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，淀粉酶活力的测定采用3，5-二硝基水杨酸法，SOD活性的测定采用NBT光化还原法，POD活性的测定采用愈创木酚比色法［6］。

试验数据用DPS统计分析软件进行显著性检验(F检验)。

2 结果与分析

2．1 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子萌发的影响

2．1．1 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤发芽率的影响 Cd，Pb，Ni胁迫均降低了地肤种子的发芽率，且处理浓度越高发芽率越低(表1)。200，400，800 mg/L重金属Cd处理地肤发芽率极显著地低于对照和100 mg/L处理，100 mg/L的Cd处理与对照差异不显著;400，800，1 600 mg/L的Pb处理地肤发芽率极显著低于对照，200 mg/L的Pb处理显著低于对照，显著高于其它高浓度处理;400，800 mg/L的Ni处理地肤发芽率极显著地低于对照和100，200 mg/L的Ni处理，100，200 mg/L的Ni处理与对照差异不显著。虽然3种重金属处理均抑制了地肤种子的发芽，但试验浓度下地肤的发芽率均高于80%，说明地肤种子萌发时耐受重金属的能力较强。Cd的质量浓度低于200 mg·L－1，Pb的质量浓度低于200 mg·L－1，Ni的质量浓度低于400 mg·L－1时，地肤种子萌发不会受到显著影响。3种重金属对地肤的发芽率影响由大到小依次为 Cd，Pb，Ni。本结论与虎瑞 、吴丽芳的结论基本一致［3，7］。

表1 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子发芽率的影响 %

2．1．2 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子发芽指数的影响 3种重金属胁迫使地肤种子发芽指数显著或极显著降低;Cd和Pb各处理之间差异不显著，各处理发芽指数随着浓度增加而显著降低。说明3种重金属处理均显著降低地肤种子萌发的整齐度。试验处理中，3种金属的最低浓度均显著地降低地肤种子萌发的整齐度。综合3种重金属对地肤种子的发芽指数的影响，抑制作用从强到弱为Cd，Pb，Ni。

2．1．3 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子发芽势的影响 Cd，Pb，Ni胁迫均降低了地肤种子的发芽势，且处理浓度越高发芽势越低(表3)。200，400，800 mg/L重金属Cd处理地肤种子的发芽势显著低于对照，100 mg/L处理时与对照差异不显著，各处理间差异不显著;Pb处理的地肤种子其发芽势均极显著低于对照，400，800，1 600 mg/L的Pb处理，发芽势显著低于 200 mg/L处理;400，800 mg/L的Ni处理发芽势极显著低于对照，各处理之间差异不显著。Cd的质量浓度低于200 mg·L－1，Pb的质量浓度低于200 mg·L－1，Ni的质量浓度低于100 mg·L－1时，对地肤种子发芽速度没有显著影响。

表2 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子发芽指数的影响

表3 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子发芽势的影响%

2．1．4 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子胚根长度的影响 Cd，Pb，Ni等3种重金属处理均极显著抑制了地肤种子胚根的生长(表4)。Cd各处理之间差异不显著;200 mg/L的Pb处理使地肤种子胚根长度显著高于其它3个较高浓度的处理，400，800，1 600 mg/L的 Pb处理间差异不显著;100 mg/L的Ni处理使地肤种子胚根长度显著高于其它3个处理，200，400，800 mg/L的Ni处理之间差异不显著。说明地肤种子的胚根生长对 Pb，Cd，Ni比较敏感，较低的质量浓度(Cd 为100 mg·L－1，Pb 为200 mg·L－1，Ni为100 mg·L－1)即对其生长造成强烈的抑制作用。该结论与其对黑麦草、紫花苜蓿、龙葵、水稻的影响结论一致［8～11］。

表4 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子胚根长度的影响 mm

2．2 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子生理指标的影响

2．2．1 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子萌发过程中蛋白质质量分数的影响 各处理地肤萌发种子中可溶性蛋白质质量分数呈逐渐下降的趋势(表5)。在置种后第2天各处理的蛋白质质量分数均显著低于对照，Cd处理最低;除第3天Cd处理与对照差异不显著外，3种重金属处理后第3天、第4天种子中的蛋白质质量分数均极显著高于对照，各处理间差异不显著。说明3种重金属处理抑制了种子中贮存蛋白质的分解，从而推迟了地肤种子萌发的进程，由于地肤种子具有一定的适应机制，处理后期蛋白酶等酶类发挥正常作用，将蛋白体分解为可溶性蛋白质，进而用于种子萌发，而对照已分解的蛋白质或游离氨基酸已合成新的蛋白或活性物质，蛋白质含量减少。该结论与古红梅［12］在玉米上的部分结论一致。

2．2．2 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子萌发过程中可溶性糖的影响 重金属Cd，Pb，Ni处理的地肤种子中可溶性糖变化趋势不同(表5)。Pb处理和对照的变化趋势一致，可溶性糖质量分数逐渐下降;Cd和Ni处理则是先上升后下降。置种后第2天，Ni和Pb处理地肤种子的可溶性糖质量分数显著高于对照，Cd处理则显著低于对照;第3天、第4天Cd，Pb，Ni处理可溶性糖均极显著高于对照，Ni处理高于对照及其它处理，Cd处理显著高于对照及Pb处理。

2．2．3 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子萌发过程中淀粉酶总活力的影响 植物组织中贮藏的淀粉只有水解成麦芽糖之后才能用于呼吸作用和转化为其它物质，而此水解过程正是在淀粉酶的催化下完成的。各重金属处理及对照的地肤种子淀粉酶总活力均呈逐渐下降趋势(表5)。在置种后第2天、第3天，Ni处理种子的淀粉酶总活力均最低，显著低于对照及Pb处理、Cd处理，Pb处理和Cd处理与对照差异不显著;第4天3种重金属处理淀粉酶活性与对照差异不显著。

种子萌发初期，由于淀粉酶的作用，将淀粉转化为还原糖，随着萌发时间的延长，大量的还原糖被种子萌发所利用，含量下降，随后保持在一个稳定的水平。结合地肤种子萌发结果及可溶性糖、淀粉酶活力的测定分析，地肤种子对Ni的耐受能力较强，置种后淀粉酶能够迅速分解淀粉为可溶性糖。由于作用产物的大量积累，抑制了淀粉酶的活力，使得Ni处理后淀粉酶活性降低。

2．2．4 Cd，Pb，Ni胁迫对地肤种子萌发过程中POD和SOD活性的影响 3种重金属处理及对照地肤种子的POD和SOD活性均随着萌发进程呈上升趋势(表6)。

POD是植物体内重要的抗氧化酶，能有效地清除过氧化氢，常作为植物组织抗性的一个诊断指标。用Pb处理地肤种子，除置种后第2天POD活性极显著低于对照外;第3天POD活性极显著高于对照;第4天与对照差异不显著。用Ni处理地肤种子，置种后第2天POD活性低于对照，但差异不显著;置种后第3天POD活性显著高于对照;第4天POD活性极显著低于对照。Cd处理地肤种子，置种后第2天POD活性显著高于对照，第3天极显著高于对照，第4天极显著低于对照 (表6)，这与马文丽等［13］的部分结论一致，即 Cd短期处理对POD有激活作用。

表6 铅、镍、镉处理对地肤种子萌发中POD、SOD活性的影响

综上所述，用Cd、Pb和Ni处理后，地肤种子的POD活性升高以抵抗重金属的胁迫，其中对Ni的适应能力更强。

SOD与过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)协同一致，组成保护酶系统，防御活性氧或其他过氧化物自由基对细胞膜系统的伤害，以抵抗不良环境。

由表6可以看出，用重金属Pb，Ni，Cd处理地肤种子后，短时间内SOD活性升高，随着处理时间的延长，重金属对SOD产生抑制作用，该结果与马文丽等［13］部分结论一致，即Cd短期处理对SOD有激活作用。

置种后4 d之内，Ni对萌发的地肤种子内SOD的扰动最小，即地肤种子对Ni的适应能力更强。

3 结论与讨论

3种重金属处理对地肤种子的发芽率、发芽势和发芽指数有不同程度的抑制作用，影响的大小因重金属浓度和种类的不同各异，但受抑制后的发芽率依然很高，说明地肤对这3种重金属的耐受性较强。地肤种子的胚根对重金属Cd，Ni，Pb处理敏感。综合3种重金属对地肤种子发芽的影响，地肤种子萌发时期能够耐受 Cd，Pb，Ni的质量浓度分别为 200，200，400 mg·L－1。

3种重金属处理后，萌发初期降低地肤种子中的蛋白质含量，随着处理时间的延长，处理的蛋白质含量逐渐高于对照;除短期Cd处理极显著降低可溶性糖含量外，其它各处理均极显著提高了地肤萌发种子中的可溶性糖含量。

Cd，Pb，Ni处理后，在萌发初期可使地肤种子中的POD和SOD活性升高，随着处理时间的延长，3种重金属对POD和SOD产生抑制作用。

种子发芽是植物生长发育的起点，较高的发芽率、发芽势和发芽指数是植物整体生长的良好基础。胚根是种子萌发时先长出的部分，也是最先感受重金属胁迫的组织。结合3种重金属对所测定的生理指标的影响，认为地肤种子对3种重金属均有一定的耐受性，其中以对Ni的适应能力最强。

［1］多立安，高玉葆，赵树兰．重金属递进胁迫对黑麦草初期生长的影响［J］．植物研究，2006，26(1):117-122．

［2］徐进，魏嵬，韩璐，等．重金属对油菜种子萌发和胚根生长的影响［J］．西北植物学报，2007，27(11):2 263-2 268．

［3］虎瑞，苏雪，晏民生，等．重金属Pb(Ⅱ)对3种藜科植物种子萌发的影响［J］．植物研究，2009，29(3):362-367．

［4］张慧蓉，张建伟，张兆沛，等．盐碱胁迫对野生地肤种子发芽和幼苗生长的影响［J］．种子，2010，29(1):16-19．

［5］颜宏，赵伟，秦峰梅，等．盐碱胁迫对碱地肤、地肤种子萌发以及幼苗生长的影响［J］．东北师范大学学报:自然科学版，2006，38(4):117-123．

［6］刘永军，郭守华，杨晓玲．植物生理生化实验［M］．北京:中国农业科技出版社，2002．

［7］吴丽芳，陆伟东．三种草坪草种子对重金属镉·铅胁迫的反应［J］．安徽农业科学，2012，40(22):11 358-11 359．

［8］刘茵．Cd2+、Zn2+对黑麦草种子萌发及幼苗生长的影响［J］．湖北农业科学，2011，50(18):3 799-3 800．

［9］符卓旺，彭娟，朱洁，等．铅对紫花苜蓿种子萌发与幼苗生长的影响［J］．中国农学通报，2011，27(3):303-306．

［10］刘金光，张玉秀，史沛丽，等．镉对龙葵种子萌发及子叶抗氧化酶活性的影响［J］．农业环境科学学报，2012，31(5):880-884．

［11］王海华，曾富华，蒋明义，等．不同浓度镍对水稻种子萌发及生理特性的影响［J］．湖南农业大学学报:自然科学版，2000，26(5):332-336．

［12］古红梅，胡述龙，王红星．重金属铅对玉米种子萌发及幼苗生长的影响［J］．广东农业科学，2011(1):36-38．

［13］马文丽，金小弟，王转花．镉处理对乌麦种子萌发幼苗生长及抗氧化酶的影响［J］．农业环境科学学报，2004，23(1):55-59．