Cu、Pb对油菜种子萌发和幼苗生长的影响

摘要：利用Cu2+、Pb2+对油菜（Brassica campestris）种子进行处理，观察种子的发芽及幼苗的生长情况。结果表明，不同浓度的Pb2+和Cu2+对油菜种子的发芽率、根长、芽长具有不同程度的影响。低浓度的Cu2+、Pb2+处理对种子的芽率发影响不大，高浓度的Cu2+、Pb2+对种子的发芽率有抑制作用；Cu2+、Pb2+明显抑制根的生长，而对芽的影响表现为低浓度促进高浓度抑制。

　　关键词：油菜（Brassica campestris）；Cu2+；Pb2+；种子萌发；幼苗生长

　　中图分类号：S634.3；Q945.78 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）05-1001-03

　　近年来，随着工农业生产的发展，“三废”排放、城市垃圾的大量堆放及农业化肥的不合理使用，使得某些地区的土壤环境中重金属污染越来越严重，其中Cu2+、Pb2+ 两种重金属离子对植物生长的影响成为目前研究热点[1-3]。Cu2+是高等植物生长发育必需的微量营养元素，在农业生产中被广泛应用。但Cu2+作为一种重金属元素，过量的Cu2+又使作物受到毒害[4]。Pb2+ 作为重金属污染物之一，是植物生长的非必需元素，其超过一定的浓度，就会对植物的生长、代谢造成重大影响[5]。以往有关Cu2+、Pb2+ 污染的研究对象主要集中在大田农作物上[6-9]，而对蔬菜的研究较少[10]。

　　油菜（Brassica campestris）是我国广泛种植的大众化蔬菜，其产量和品质直接影响着人们饮食水平的提高和食品安全。本试验选用油菜种子为材料，研究铜、铅污染对油菜种子萌发及幼苗生长的影响，探讨铜、铅污染对作物的伤害机理，为合理规划农业生产，发展绿色食品和无公害蔬菜提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料

　　1.1.1 试验材料 供试材料为油菜奶油1号种子。

　　1.1.2 主要试剂 Cu2+处理、Pb2+处理分别采用硫酸铜、醋酸铅处理，所有试剂均为分析纯试剂，水为去离子水。发芽盒、滤纸均由长春师范大学生态学实验室提供。

　　1.1.3 主要仪器 GZP-250光照培养箱，上海精宏实验设备有限公司。

　　1.2 方法

　　1.2.1 重金属污染液的配制 配制300、600、900 和1 200 mg/L的Pb2+溶液以及30、60、90和120 mg/L的Cu2+溶液。

　　1.2.2 材料处理方法 挑选健康均一的油菜种子，用5%的次氯酸钠溶液浸泡10 min后取出，先用自来水冲洗数次，再用去离子水冲洗3次，用滤纸吸干后放入发芽床（培养皿铺3层滤纸）内，每床50粒，向发芽床内加入15 mL的不同浓度重金属污染液。每组设置3次重复，以去离子水作为对照。各培养皿贴好标签后，放入温度为25 ℃的全自动光照培养箱中培养，每天观察、补充同浓度的重金属溶液，以保持滤纸湿润。发芽期间每天记录发芽数，第3天统计发芽势，第7天统计发芽率，结束试验后测量幼苗根长、芽长。

　　1.2.3 发芽指标测定 根据记录的发芽数、根重， 计算发芽指标。

　　发芽率=（7 d供试种子发芽数/供试种子数）×100%

　　发芽势=（3 d内供试种子的发芽数/供试种子数）×100%

　　发芽指数（GI）=∑Gt/Dt，式中Gt为t日的发芽数，Dt为发芽时间（d）；

　　活力指数（VI）=GI×S，式中GI为发芽指数，S为幼根的重量（g）。

　　1.2.4 数据处理与分析 试验数据用SPSS 13.0统计软件进行方差分析和多重比较，以Excel 2003软件作图。

　　2 结果与分析

　　2.1 Cu2+、Pb2+对油菜种子发芽率和发芽势的影响

　　由表1可以看出，随着Cu2+浓度的增加，油菜种子的发芽率、发芽势均表现为逐渐下降的趋势。当Cu2+浓度在≤90 mg/L时，油菜种子的发芽率与对照相比无显著差异，而当浓度为120 mg/L时，显著抑制了油菜种子的萌发。与对照相比，不同浓度Cu2+处理后油菜种子的发芽势显著降低，但在一定浓度范围内，随着Cu2+浓度的增加，对种子的发芽势没有显著影响，在Cu2+浓度为120 mg/L时，显著降低了种子的发芽势。

　　Pb2+对油菜种子的发芽率和发芽势的影响见表2。由表2可知，与对照相比，Pb2+浓度为300 mg/L时，对油菜的发芽率无显著影响，大于300 mg/L后表现为明显的抑制，并且随着浓度的升高，抑制作用逐渐增强。与对照相比，Pb2+对油菜种子发芽势的影响表现为明显的抑制，并且随着浓度的升高，抑制作用逐渐增强。

　　2.2 Cu2+、Pb2+对油菜种子发芽指数和活力指数的影响

　　由表1可知与对照相比，不同浓度Cu2+处理后油菜种子的发芽指数和活力指数均显著降低，并且随着Cu2+浓度的增加，抑制作用逐渐增强，但处理间的发芽指数差异不显著。由表2可知，与对照相比，Pb2+对油菜种子的发芽指数和活力指数的影响表现为明显的抑制，并且随着浓度的升高，抑制作用逐渐增强。

　　2.3 Cu2+、Pb2+对油菜幼苗生长的影响

　　由表3可以看出，Cu2+处理下，低浓度（30～60 mg/L）时油菜幼芽的长势比较好，芽长显著高于对照，当浓度≥90 mg/L时，芽长与对照间无显著差异。Cu2+处理对油菜幼根生长具有明显的抑制作用，表现为随着Cu2+浓度的增加，对幼根的抑制作用明显增强。

　　由表4可知，油菜幼苗的根长随着Pb2+浓度的增加而变短，Pb2+浓度为1 200 mg/L时，幼根腐烂。Pb2+处理下，低浓度（300、600 mg/L）时芽的长势比较好，显著高于对照，高浓度（1 200 mg/L）时显著抑制了芽的生长。由此可见，根长的变化比芽长的变化更能体现两种重金属对油菜的毒性。Cu2+、Pb2+处理对根系生长不利，这与根的生理作用有关。

　　3 结论与讨论

　　本试验结果表明，各处理对油菜种子发芽率的影响明显不同，低浓度的Cu2+、Pb2+处理对种子的发芽率影响不大，高浓度的Cu2+、Pb2+对种子的发芽率有抑制作用。这可能是由于油菜对Cu2+、Pb2+的富集作用对种子的萌发、代谢产生了一定的抑制作用。在幼苗生长过程中，Cu2+、Pb2+对根的影响要大于对芽的影响，Pb2+对根的影响大于Cu2+，由此可见，根长的变化比芽长的变化更能体现两种重金属对油菜的毒性。Cu2+、Pb2+处理对根系生长不利，这与根的生理作用有关。根是幼苗吸收营养的器官，它直接与污染物接触，影响根系的吸收作用[6]。同时Cu2+、Pb2+的毒害作用也抑制根系的生长，因此Cu2+、Pb2+处理对根的影响大于对芽的影响。

　　参考文献：

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　　[7] 袁 玲，祝莉莉，何光存.Cu2+、Ag+在水稻种子萌发及幼苗生长中的作用[J].湖北农业科学，2000（2）：24-25.

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　　[10] 孙涌栋，李贞霞，李新峥，等.Cu2+对黄瓜发芽期发育和生理特性的影响[J].核农学报，2008，22（3）：374-378.