重金属Cu、Pb污染对2种油菜种子萌发的影响

张丽辉，张雅婷，孙奇

(长春师范大学生命科学学院，长春 130032)

重金属Cu、Pb污染对2种油菜种子萌发的影响

张丽辉，张雅婷，孙奇

(长春师范大学生命科学学院，长春 130032)

以“奶油1号”和“五月慢”2个品种的油菜种子为材料，研究300、600、900、1200mg/L Pb(CH3COO)2和30、60、90、120mg/L CuSO4处理对种子萌发期间的毒害效应。结果表明：与对照相比，随着Pb、Cu浓度的增加，油菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均降低；同一浓度的Pb、Cu处理，“五月慢” 种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数受到的抑制作用较“奶油1号”更为明显；表明“奶油1号”对Pb、Cu污染环境的适应性更高。

Cu； Pb； 油菜； 种子萌发

近年来，由于矿产开采、冶炼等工业活动，以及污灌，施用污泥，铅、铜等有害重金属不断进入农业生态系统，对农田、菜地造成污染[1-2]。Cu是植物生长发育所必须的微量元素，适量的Cu营养对植物的正常代谢具有重要意义，而过量时则会抑制作物的生长降低其产量和质量[3-4]。Pb不是植物生长的必需元素，其既不参与植物的结构组成，也不参与细胞的代谢活动，故受其毒害严重的植物不能正常生长、发育，生物量也呈下降趋势[5-7]。因此，开展重金属对农作物生长的影响具有重要的理论和现实意义。

目前，人们对铜、铅污染已进行了一些研究，但多集中于水稻、玉米、小麦等农作物[8-12]，而对于油菜受重金属毒害的报道相对较少[13-15]。本试验以两种油菜为材料，研究不同浓度的Cu、Pb处理对油菜种子萌发和幼苗生长的影响，以进一步了解重金属污染对油菜的毒害作用，为油菜生产过程中预防铜、铅毒害的发生提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

供试油菜(BrassicacampestrisL.)种子为“奶油1号”和“五月慢”，为目前生产上常用的2个品种，所有品种的种子都是2012年生产，市售。Cu处理、Pb处理分别采用硫酸铜、醋酸铅，所有试剂均为分析纯试剂，水为蒸馏水。

1.2 主要仪器

GZP-250光照培养箱，上海精宏实验设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 重金属污染液的配置。配置2000mg/L醋酸铅和200mg/L硫酸铜(的母液，将其分别稀释成300、600、900mg/L和1200mg/L(即Pb300、Pb600、Pb900和Pb1200)以及30、60、90mg/L和120mg/L(即Cu30、Cu60、Cu90和Cu120)4个不同浓度的重金属溶液。

1.3.2 材料处理方法。挑选籽粒饱满、大小均一的2种油菜种子，先用5%的次氯酸钠溶液浸泡10min后取出，将处理后的种子用蒸馏水冲洗干净，整齐的摆放在铺有3层滤纸的培养皿(直径9cm)中，每皿50粒，然后每皿中各添加15mL的不同浓度重金属污染液，以蒸馏水作为对照。每个处理3个重复。将培养皿放入光照培养箱中培养，培养条件为25 ℃(14 h)/15 ℃(10 h)，空气湿度设置为60%。每天观察、补充同浓度的溶液，以保持滤纸湿润。发芽期间每天计录发芽数 (种子“露白”为发芽),第3d统计发芽势，第7d统计发芽率，结束实验后测量幼苗根长、芽长。

1.4 数据处理与分析

试验数据用SPSS13.0统计软件进行计算和方差分析，以Excel 2003软件作图。

2 结果与分析

2.1 Cu胁迫对油菜种子发芽率和发芽势的影响

由图1可知，随着Cu 浓度的升高，油菜种子的发芽率呈下降趋势。Cu浓度≤90mg/L时，2个品种油菜种子的发芽率下降幅度较小，表明低浓度Cu处理对油菜种子的萌发影响较小；当Cu浓度为120mg/L时，2个品种油菜种子发芽率最低，特别是“五月慢”的发芽率降低幅度较大，表明不同品种对Cu的耐受性存在较大差异。

由图1可知，发芽势与发芽率的变化趋势相同，均随着Cu 浓度的增加而降低。但品种间存在明显差异。在相同Cu浓度处理下，“五月慢”的发芽势急剧降低，显著低于“奶油1号”(P<0.01)；即使在Cu浓度120mg/L时，“奶油1号”仍具有较大的发芽潜力。

图1 Cu污染对油菜种子发芽率、发芽势的影响

2.2 Cu胁迫对油菜种子发芽指数和活力指数的影响

图2 Cu污染对油菜种子发芽指数、活力指数的影响

由图2可知，随着Cu 浓度的增加，油菜种子的发芽势与发芽率均逐渐降低。Cu 浓度超过30mg/L时，“奶油1号”的发芽指数急骤下降，而“五月慢”的发芽指数在Cu 浓度超过90mg/L时才急骤降低；与此相反，“奶油1号”的活力指数在Cu 浓度超过60mg/L时才急骤下降，而“五月慢”的发芽指数在Cu 浓度超过30mg/L时开始急骤降低，表现出不同品种间存在明显差异。在相同Cu浓度处理下，“五月慢”的发芽指数与活力指数均显著低于“奶油1号”(P<0.05)；即使在Cu浓度120mg/L时，“奶油1号”仍具有较大的发芽潜力，而“五月慢”的活力指数在Cu 浓度大于90mg/L时较小，幼苗有死亡现象。

2.3 Pb胁迫对油菜种子发芽率和发芽势的影响

由图3可知，油菜种子的发芽率和发芽势均表现出随着Pb浓度的增加而降低，且2个品种的油菜种子即使在Pb 浓度1200mg/L时，仍具有较高的发芽率，但发芽势降低，导致种子的发芽速度缓慢，幼苗仍然能够生长，没有出现死亡的现象，表现出对Pb具有一定的耐受性。在相同浓度的Pb处理，2品种的发芽率无显著差异(P>0.05)，但发芽势表现为 “五月慢”显著低于“奶油1号”(P<0.01)。

图3 Pb污染对油菜种子发芽率、发芽势的影响

2.4 Pb胁迫对油菜种子发芽指数和活力指数的影响

由图4可知，随着Pb 浓度的增加，油菜种子的发芽指数和活力指数均表现为逐渐降低的趋势，当Pb 浓度为300mg/L时，其发芽指数和活力指数均骤然降低，表明Pb对油菜种发芽指数和活力指数具有抑制作用；在相同处理条件下，“五月慢”的发芽指数和活力指数均显著低于“奶油1号”(P<0.01)，表现出对“五月慢”幼苗的较强抑制作用，也说明“奶油1号”对重金属Pb具有较大的耐受性。

图4 Pb污染对油菜种子发芽指数、活力指数的影响

4 讨论与结论

种子萌发是植物感知外界环境的最初生命阶段，同时也是对外界环境变化最敏感的阶段[6]，本试验结果表明：重金属胁迫对油菜种子的萌发有不同程度的抑制作用，都随质量浓度的增加呈现下降趋势。抑制程度表现为活力指数>发芽指数>发芽率，这与韩志平等人的研究结果一致[16]。Cu与Pb胁迫对种子萌发的影响均较大，是因为重金属Cu与Pb对植物的伤害超过了植物自身修复的范围，从而对胚、芽都产生了毒害作用[16]。不同油菜种子的发芽势和发芽率对重金属胁迫的响应存在差异，总体来说，对“五月慢”油菜种子的影响大于对“奶油1号”油菜种子的影响，说明“奶油1号”对重金属具有较大耐性。

本试验仅研究了单一重金属污染对油菜种子萌发的影响，重金属复合污染对植物的影响要比单一污染复杂的多，有待进一步研究。

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Effects of Cu，Pb Pollution on Seed Germination ofBrassicacampestris

Zang lihui，Zhang Yating，Sun Qi

(College of life science,Changchun Normal University,Changchun，Jilin 130032)

“Cream No. 1” and “May slow” seeds were chosen to study the poison effect of 300，600，900，1200mg/L Pb(CH3COO)2and 30，60，90，120mg/L CuSO4on Brassica chinensis seeds during the course of germination.The results showed compared to the CK , the inhibition on germination rate,genination potential,germination index and vital index significantly increased with increasing concentration of Pb and Cu. At the same concentration of Pb and Cu, The inhibition effect of “May slow” seed germination rate, germination potential, germination index and vigor index was more obvious than that of “Cream No. 1” in “May slow”, which indicated that the “Cream No. 1” was more adaptive to Pb and Cu.

Cu; Pb;Brassicachinensis; Seed germination

2015-07-29

长春师范大学自然科学基金(长师院自科合字 2009011)

张丽辉(1971-),女,副教授,博士,主要从事植物生理生态学和种群生态学的教学与研究，E-mail: zhanglihui_91@163.com。

S-3

A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2015.06.002