铅胁迫对酸模种子萌发及体内铅积累的影响

侯金萍

（新乡市铁西公园,河南新乡453000）

铅胁迫对酸模种子萌发及体内铅积累的影响

侯金萍

（新乡市铁西公园,河南新乡453000）

以成熟的酸模种子为试验材料,研究不同质量浓度（0、200、400、600、800、1 000、1 200 mg/L）的醋酸铅胁迫对酸模种子萌发及体内Pb积累的影响.结果表明：随着质量浓度的增加,酸模种子的萌发呈下降趋势,对酸模种子的毒害作用加强；Pb胁迫与酸模种子的发芽势和发芽指数呈负相关,与发芽率呈正相关,但相关性均不显著；幼芽的干质量随Pb质量浓度的升高而逐渐下降,Pb胁迫与干质量呈显著性正相关；酸模体内Pb积累量随着质量浓度的增加呈上升趋势,Pb胁迫与酸模体内Pb积累量呈极显著正相关.

酸模；Pb胁迫；种子萌发；Pb积累

随着我国经济的发展以及工业化水平的提高,各种来源的重金属逐渐造成环境污染.重金属污染是一个不可逆的过程,还会给人类健康带来严重危害[1].植物修复是近年来在国际上兴起的一种有潜力、低成本的以太阳能为能源的绿色修复技术.其基本思路是将野生的或经改造的重金属超富集植物种植于污染土壤上,通过物理、化学或者生物的过程来消除、减少、隔离或者固化重金属污染物,从而降低土壤中重金属含量,达到治理的目的[2].

酸模（Rumex acetosalinn）为蓼科酸模属多年生草本植物,在园林上常作为地被植物或公路斜坡护坡植被.酸模对某些重金属有超富集能力,将它种植在重金属污染的土壤上,待植物吸收了土壤中的重金属之后,再将植物收获并进行妥善处理,能达到治理污染与恢复生态的目的[3-6].本试验研究Pb对酸模种子萌发和体内Pb积累的影响及其毒害机理,以期为Pb污染的环境监测、污染治理等提供一定的理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

以在辉县河沟两边采集的酸模种子为试验材料.

1.2 试验方法

1.2.1 种子萌发试验选取大小均匀、健康饱满的酸模种子,用55℃温汤浸种30 min,然后用清水冲洗2次,除去水面漂浮的秕籽及杂物,再用蒸馏水冲洗2次,用滤纸将多余水分吸干备用.将质量浓度分别为200、400、600、800、1 000、1 200 mg/L的[Pb（CH3COO）2·3H2O]溶液5 mL注入铺好滤纸的培养皿中,另取一组用清水作为对照,每个处理3次重复,每个重复30粒种子.酸模种子均匀播于铺有单层滤纸的培养皿中,种子上部再铺一层滤纸.将所有处理置于智能光照培养箱（GHP-300型）中培养,培养温度为25℃.播种后次日开始观察出芽情况,每日根据具体情况,补加2 mL相应质量浓度的Pb溶液（每皿等量）,以保持种子湿润状态.以胚根突破种皮1 mm为发芽标准,逐日记录发芽粒数,第5天计算发芽势,第7天计算发芽率及发芽指数.测量各溶液处理的幼芽干质量.

1.2.2 重金属铅离子的分析用Optima 2100 DV电感耦合等离子体发射光谱仪（美国PerkinElmer公司）进行铅离子的全量分析.

1.2.3 富集系数的测定富集系数的计算公式为：富集系数=C植物/C培养基,C植物和C培养基分别为植物和培养基中Pb的量/（mg/kg）.

2 结果与分析

2.1 Pb胁迫对酸模种子萌发的影响

2.1.1 Pb胁迫对酸模种子发芽势的影响Pb胁迫对酸模种子发芽势的影响见图1.

图1 Pb胁迫对酸模种子发芽势的影响Fig.1 The effect of lead stress on seed germination potential of Rumex acetosalinn

由图1可知,在200 mg/L质量浓度下发芽势为66.6%,高于对照处理,其余处理的发芽势均低于对照,且随着处理质量浓度的上升,发芽势呈逐渐降低趋势.在高质量浓度1 200 mg/L的醋酸铅溶液下发芽势为20%,与对照比明显降低.

2.1.2 Pb胁迫对酸模种子发芽率的影响Pb胁迫对酸模种子发芽率的影响见图2.

图2 Pb胁迫对酸模种子发芽率的影响Fig.2 The effect of lead stress on seed germination rate of Rumex acetosalinn

由图2可知,不同质量浓度的Pb对酸模种子发芽率的影响不同,在400 mg/L质量浓度处理下酸模种子的发芽率最高.但总体而言,在试验设置的质量浓度范围内,Pb质量浓度对酸模种子发芽率的影响不明显.

2.1.3 Pb胁迫对酸模种子发芽指数的影响Pb胁迫对酸模种子发芽指数的影响见图3.

图3 Pb胁迫对酸模种子发芽指数的影响Fig.3 The effect of lead stress on seed germination index of Rumex acetosalinn

由图3可知,随着Pb质量浓度的升高,发芽指数逐渐降低.在200 mg/L的时候发芽指数高于对照. 2.1.4 Pb胁迫与酸模种子发芽率、发芽势和发芽指数的相关性分析Pb胁迫与酸模种子发芽率、发芽势和发芽指数的相关性分析见表1.

表1 Pb胁迫与酸模种子发芽率、发芽势和发芽指数的相关性分析Tab.1 The correlation analysis of lead stress and seed germination rate,seed germination potential and seed germination index of Rumex acetosalinn

回归分析结果显示：Pb胁迫与酸模种子的发芽率呈线性正相关,与酸模种子的发芽势和发芽指数呈线性负相关.对相关系数进行显著性测定,Pb胁迫与酸模种子的发芽率、发芽势、发芽指数的相关性均不显著.

2.2 Pb胁迫对酸模幼芽干质量的影响

Pb胁迫对酸模幼芽干质量的影响见图4.

图4 Pb胁迫对酸模幼芽干质量的影响Fig.4 The effect of lead stress on the dry weight of Rumex acetosalinn bud

通过对记录的试验数据的整理做出图4.经相关回归计算分析,得到Pb胁迫质量浓度x与酸模幼芽干质量y之间的回归方程如下：

Pb胁迫与酸模幼芽干质量呈线性负相关,干质量的相关系数为0.882,0.01

2.3 Pb胁迫对酸模种子体内Pb积累的影响

根据Pb胁迫对酸模种子体内Pb积累的影响做出图5.

图5 Pb胁迫对酸模体内Pb积累的影响Fig.5 The effect of lead stress on the lead accumulation in Rumex acetosalinn

由图5可知,随着质量浓度的增加,酸模种子体内的含Pb量呈逐渐上升趋势.以体内Pb积累量为目标函数,以Pb胁迫质量浓度为控制变量,经相关回归计算分析,得到Pb胁迫质量浓度x与Pb积累量y之间的回归方程如下：

Pb胁迫质量浓度与酸模体内Pb积累量的回归方程呈现正相关,与回归方程的拟合度较好.对相关系数进行显著性测定：n-2=5,琢=0.01时的r值为0.875,琢=0.05时的r值为0.754.Pb胁迫对酸模体内Pb积累量的相关系数为0.977,其P<0.01,相关性达到极显著.

表2 酸模种子对不同质量浓度Pb胁迫的富集系数Tab.2 The enrichment factor of Rumex acetosalinn seeds on different concentrations of lead stress

由表2可知：随着Pb胁迫质量浓度的增加,酸模种子体内Pb积累量呈上升趋势,说明酸模对重金属Pb有一定的富集能力.

3 小结与讨论

一般认为,重金属对植物种子萌发存在低浓度促进、高浓度抑制效应[7-9].本研究表明,醋酸铅溶液对酸模种子的萌发也存在着类似的规律,虽然在发芽率上未得到体现,但在种子发芽势、发芽指数上,当质量浓度在0~200 mg/L范围内时Pb对酸模种子的萌发有促进作用,随着Pb质量浓度的增加,均表现出不同程度的抑制作用.质量浓度越大,作用时间越长,抑制效应越强.

在Pb胁迫下,酸模幼芽干质量呈降低趋势.Pb质量浓度增高,干质量下降率增大.单株干质量下降少的酸模种子的耐Pb能力相对较高.

富集系数可以作为评价植物对重金属吸收能力的一个指标[10].本试验中,随着处理酸模种子的Pb质量浓度的增加,酸模体内Pb积累量明显上升,可以考虑将酸模作为修复铅污染生长的富集植物.

从各不同指标受Pb胁迫抑制的程度看,依次为：体内Pb积累量>干质量>发芽势>发芽指数>发芽率.这是因为种子吸胀萌动时,胚根快速吸水伸长并最先突破种皮,使根在Pb积累量、受Pb胁迫的时间进程上大于胚芽,根能将重金属离子固定在吸附位点上,所以醋酸铅质量浓度越高,酸模体内含Pb量就越高.有关重金属对酸模种子毒性的机理研究还有待后续工作的继续进行.

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（责任编辑：邓天福）

Effect of lead stress on seed germination and lead accumulation of Rumex acetosalinn

Hou Jinping
（Tiexi Park of Xinxiang,Xinxiang 453000,China）

The effect of lead acetate stress at different concentrations（0,200,400,600,800,1 000,1 200 mg/L）on seed germination and lead accumulation of Rumex acetosalinn was studied in this paper.The results showed that：with the increasing concentration of Pb2+,the seed germination of R.acetosalinn was decreased,the toxic effects on seeds of R.acetosalinn was strengthened.Lead stress and sorrel seed germination energy and germination index was negatively correlated and the correlation was not significant,positive correlation but not significantly correlated with the germination rate；while the dry weight of shoots with Pb stress concentration increased and decreased,lead stress and dry weight was significantly positively correlated；lead accumulation of R.acetosalinn was increased as the concentration of Pb on the rise,lead stress and lead accumulation was significantly positively correlated.

Rumex acetosalinn；lead stress；seed germination；lead accumulation

Q945.78

A

1008-7516（2015）03-0026-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2015.03.006

2015-03-09

侯金萍（1965要）,女,江苏丰县人,工程师.主要从事园林管理与土壤改良研究.