铅处理对三球悬铃木种子萌发及幼苗生长的影响

2014-05-29赵振利曹艳春何威

河南林业科技 2014年4期

赵振利，曹艳春，何威

赵振利1，曹艳春2，何威3

（1.河南农业大学，郑州 450002；2.河南职业技术学院，郑州 450046； 3.河南省林业科学研究院，郑州 450008）

以三球悬铃木种子为材料，研究了不同质量浓度的铅溶液处理对种子发芽、幼苗生长、幼苗叶片丙二醛（MDA）含量和过氧化物酶（POD）活性的影响。结果表明，铅对三球悬铃木种子萌发和幼苗生长存在抑制作用，发芽势和发芽率随着处理浓度的升高而降低，同时芽长和根长也随之降低；三球悬铃木MDA含量和POD活性在处理后发生了明显变化，其中MDA含量随处理浓度的升高而升高，而POD活性变化情况则与之相反。

铅处理；三球悬铃木；种子萌发；幼苗生长

进入到21世纪，环境生态问题日益突出，已严重影响了社会经济发展和人们的正常生活，其中，重金属污染在环境恶化过程中所占比重越来越大，对生态环境构成了严重威胁[1-2]。随着工矿企业的发展和汽车废气排放量的增加，铅污染已成为目前城市环境污染中重要的重金属污染物，因此减轻或解除铅污染是城市环境生态改善的有力措施之一。悬铃木称为“世界行道树之王”，具有遮荫效果好、滞积灰尘、抗空气污染能力强的特点，尤其在吸附有害气体方面表现突出，对城市环境改善具有显著作用。因此，以三球悬铃木为试验对象，研究铅对其种子萌发和幼苗生长的影响，了解悬铃木在铅污染环境中的生长情况以及其对铅污染的反应，为悬铃木在城市行道树绿化中的作用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为采自河南农业大学6年生三球悬铃木（Linn.）的成熟种子。供试药剂为分析纯硝酸铅（Pb（NO3）2）。

1.2 试验方法

试验前将三球悬铃木种子用0.1% HgCL，消毒5 min，擦干后用清水浸种5 h，然后置于温水中催芽48 h后放置在垫有3张滤纸的培养皿中，依次加入5 mL不同质量浓度的铅处理液（处理浓度依次为100 mg/L、300 mg/L、500 mg/L、700 mg/L和900 mg/L），对照培养皿中加5 mL蒸馏水。每个处理选取60粒种子，重复3次，培养皿放置在培养室内进行培养。

1.3 生长指标测定

进行统计时以胚根长度≥1 cm、下胚轴长度≥1 cm 为发芽标准。种子发芽第7天记录发芽种子数，计算发芽势，发芽势=[（第7天发芽的种子数/供试种子总数）×100%]；第14天记录发芽种子数，计算发芽率，发芽率=[（第14天发芽的种子数/供试种子总数）×100%]；第21天测量幼苗的芽长和根长。

1.4 生理指标测定

生长至第28天，取三球悬铃木幼苗叶片，测定以下生理指标。MDA含量和POD活性参照路文静等[3]的方法测定。

1.5 数据处理

试验数据用SPSS 18.0软件进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同质量浓度铅处理对三球悬铃木种子发芽势和发芽率的影响

在不同质量浓度铅处理下，三球悬铃木种子发芽势和发芽率均受到了抑制（见表1）。研究结果显示，在铅质量浓度为100 mg/L的处理中，种子的发芽势、发芽率分别为87.33%和88.33%。随着处理溶液浓度的升高，种子的发芽势和发芽率受到的抑制作用愈加明显，其中处理质量浓度达到300 mg/L及其以上时，与对照相比种子的发芽势和发芽率差异显著，处理质量浓度为900 mg/L时，种子的发芽势和发芽率分别降到最低，分别为65%和66%。

表1 不同质量浓度铅处理对三球悬铃木种子发芽势和发芽率的影响

注：同行数据后不同小写字母表示在α= 0.05水平差异显著（＜0.05），下同。

2.2 不同质量浓度铅处理对三球悬铃木幼苗生长的影响

如表2所示，不同质量浓度的铅对三球悬铃木芽和根的生长都有不同程度的抑制作用。与对照相比，质量浓度在300 mg/L 时，铅对三球悬铃木芽和根的生长抑制已达到显著水平，且随着铅质量浓度的继续增大，抑制效果也越来越显著。其中，质量浓度为900 mg/L 时三球悬铃木的芽长和根长分别为1.96 cm和0.35 cm，为对照的51%和26%，说明铅对三球悬铃木的幼苗生长具有显著抑制作用。

表2 不同质量浓度铅处理对三球悬铃木芽长和根长的影响

2.3 不同质量浓度铅处理对三球悬铃木幼苗叶片MDA和POD的影响

从表3可以看出，随着铅质量浓度的增大，三球悬铃木叶片的MDA含量呈上升趋势，其中，对照和300 mg/L处理浓度之间MDA含量差异不显著，而对照和其他处理间MDA含量具有显著差异。处理浓度为900 mg/L 时MDA含量升高到5.89 μmol·g-1，为对照的1.8倍。当铅处理后，POD活性都低于对照（见表3）。其中，处理质量浓度为900 mg/L时POD活性达到最低为23.15 U·g-1。试验结果表明，随着铅处理浓度的升高，三球悬铃木对逆境的抵抗能力逐渐降低，达到一定程度后，生长将会受到严重影响。

表3 不同质量浓度铅处理对三球悬铃木幼苗叶片MDA和POD的影响

3 结论与讨论

种子萌发时需要适宜的温度、水分和空气，其中水分可以帮助种子完成酶的活化和增强呼吸作用和代谢作用，因此，吸收水分中若存有过量重金属离子时将会导致代谢功能紊乱，将严重影响种子的萌发[4]。研究结果发现，铅对三球悬铃木种子萌发具有显著的抑制作用，随着铅处理质量浓度的升高，三球悬铃木种子的发芽势、发芽率呈逐渐下降趋势，最低时分别为65%和66%。此外，从芽和根的生长情况也表明铅对三球悬铃木的幼苗生长有重要影响，与对照组相比，浓度在300 mg/L时铅对三球悬铃木芽和根的生长抑制就达到显著水平，随处理质量浓度的增大，芽长和根长受到的抑制效果越来越明显。

MDA是衡量植物抗逆能力的重要指标之一[5]。研究结果表明，三球悬铃木叶片中MDA含量随着铅处理程度的升高呈现上升趋势，说明三球悬铃木有一定的抵抗铅污染的能力，刁俊明等[6]人的研究也得到了相似的结果。过氧化物酶是植物体内重要的呼吸酶类，其活性高低与酚类物质代谢和植物抗性密切相关[7-8]。研究发现，铅处理下三球悬铃木叶片的POD活性呈现降低的趋势，说明随着铅处理程度的增大，POD活性受到了抑制，清除活性氧的能力显著下降。

[1]黄勇，郭庆荣，任海，等. 城市土壤重金属污染研究综述[J]. 热带地理，2005，25（1）：14-17.

[2]肖艳辉，何金明，潘春香. 铅处理对茴香植株生长及精油组分的影响[J]. 生态环境学报，2014，23（2）：326-331.

[3]路文静，李奕松. 植物生理学实验教程[M]. 北京：中国林业出版社，2012.

[4]宋勤飞，龙迈. 不同浓度铅处理对3种茄果类蔬菜种子萌发的影响[J]. 种子，2009，28（11）：104-107.

[5]邱真静，李毅，种培芳. PEG胁迫对不同地理种源沙拐枣生理特性的影响[J]. 草业学报，2011，20（3）：108-114.

[6]刁俊明，曾宪录，钟福生. 不同浓度铅处理对桐花树叶片生理指标的影响[J]. 嘉应学院学报：自然科学版，2012，30（5）：61-66.

[7]韦小丽，徐锡增，朱守谦. 水分胁迫下榆科3种幼苗生理生化指标的变化[J]. 南京林业大学学报：自然科学版，2005，29（2）：47-50.

[8]吴银明，王平，刘洪升，等. 分根PEG胁迫对羊草幼苗植物量、活性氧代谢及脯氨酸含量的影响[J]. 甘肃农业大学学报，2008，43（2）：114-119.

2014-12-13

国家林业局林业公益性行业科研专项（201004022）。

赵振利(1979-)，男，河南禹州人，博士，从事林木生物技术研究。

S 722.1