六价铬对花椰菜幼苗生长的影响

裘波音　徐谦　都林娜

摘 要 铬是一种重金属元素，对植物的生长具有一定的抑制作用。花椰菜富含维生素，是备受大众喜爱的一种蔬菜。本研究采用0.1mM的六价铬（Cr6+）对102份花椰菜重组自交系材料进行处理，对幼苗生长情况进行探讨，研究发现：（1）102份材料相对株高和相对根长差异较大，范围分别为35.37%～152.11%； 11.04%～195.45%；（2）铬处理对相对株高和相对根长的影响表现不一，既有抑制也有促进。

关键词 铬 花椰菜 株高 根长

中图分类号：Q945.78 文献标识码：A

铬（Chromium，Cr）是一种重金属元素，主要应用于金属加工、耐火材料、颜料、油漆等的生产，催化剂、防腐剂和触媒剂的制作，以及电镀、鞣革、印染、胶版印刷、纺织等各个行业，与之所产生的化合物若大量排放到自然环境，会使土壤、水体和大气受到严重的污染。在美国，铬合金生产地区的地下水和土壤中铬的浓度分别达到14.6 mg/L和25.9 g/kg 。据中国环保总局统计估算，我国遭受镉、砷、铬、铅等重金属污染的耕地面积已近两千万公顷，尤其是在东部地区如珠三角、上海等，菜地土壤重金属超标率都在10%以上，表明农作物安全生产所受到的挑战已越发严峻。

花椰菜，（Brassica oleracea L. var. botrytis L.），十字花科芸薹属一年生植物，口感良好，营养丰富，尤其是富含维生素及抗癌成分而备受大众喜爱，目前已被《时代》杂志推荐为十大健康食品之一。但随着土壤重金属污染的日益严重，花椰菜的安全生产也受到了威胁。因此，研究铬胁迫下花椰菜的生长差异对深入探讨铬耐性机制和选育具有高耐低积累特性的优良种质具有参考意义。

1材料与方法

以102份花椰菜重组自交系（RIL）花椰菜为材料，以1/2MS为基本培养基对每株系种子进行培养，并设置对照（0 mM Cr6+）和处理（0.1 mM Cr6+）两组，種子处理方式如下：每株系选择饱满均匀的种子若干，先用自来水冲洗1次，然后用70%酒精浸泡30秒，弃酒精用无菌水冲洗3次，再用0.1%的氯化汞消毒2～3分钟，最后用无菌水冲洗3次。每瓶培养基中接种6～8粒种子，设3次重复。接种后置于培养室（温度：23？℃，光照：3000 lux，光周期：12h/12h）中进行培养。7d后观察幼苗生长情况，相对株高（RPH）和相对根长（RRL）表示该生长指标的耐铬性参数，按照以下公式进行计算：

用 SPSS 21.0 对相关数据进行方差分析（ANOVA）。

2结果与分析

2.1群体耐铬性参数的分布

RIL 群体 102个株系相对株高（RPH）和相对根长（RRL）的均值、最小值、最大值、偏度和峰度如表 1 和图1 所示。群体株系间各生长参数差异较大，其中RPH变动于 35.37% 至 152.11%；RRL变动于 11.04%至 195.45%。测定的生长参数铬耐性指数其偏度和峰度分别为 0.09～0.38和-0.33～0.09，说明它们在群体中均呈正态分布。根据102个株系生长情况的综合表现，将耐铬性参数较高的10个株系及较低的10个株系作为耐铬性差异的潜质材料进行初步筛选，为进一步挖掘耐铬花椰菜种质打下基础。

2.2铬对花椰菜幼苗株高的影响

对20个耐铬性差异材料幼苗的生长情况分析发现，株系间相对株高具有显著差异（表2）。其中，部分株系铬处理后株高比对照组较高，如株系L233的RPH表现为最大，达到152.08%，其次为L769，达到142.40%，两者在95%概率水平及99%概率水平上分别表现为显著和极显著差异；然后为株系L419和L506，RPH也分别达到134.55%和130.67%。部分株系受铬胁迫影响，株高较对照组相对较小，如，株系L367、L719以及L408的RPH分别为35.42%、37.01%和39.26%，三者在95%概率水平及99%概率水平上分别表现为显著和极显著差异；L755的RPH比前三者稍高，为53.76%，差异也极显著。

2.3铬对花椰菜幼苗根长的影响

如表2 所示，20个耐铬性差异材料幼苗的株系间相对根长差异也非常显著。其中，铬处理7d后部分株系的根长较对照更长，如L506处理组根长为对照组的2.93倍，L231为1.67倍，两者在95%概率水平及99%概率水平上分别表现为显著和极显著差异。部分株系受铬胁迫严重，根的伸长抑制明显，其中L367最为严重RRL为11.80%，其次为L755和L719，RRL分别为21.79%和22.54%，三者在95%概率水平及99%概率水平上也分别表现为显著和极显著差异。

3讨论

铬胁迫对很多作物的生长发育均有影响。0-80mg /L浓度的铬延迟西葫芦种子发芽，抑制活力指数，并对苗鲜重增加、主根伸长、侧根发生和下胚轴伸长的抑制作用均极显著。壤土条件下发芽7d发现，当铬质量浓度达到5mg/kg时，西红柿、小麦、黄瓜种子的根伸长均受抑制，并随着质量浓度的增高抑制作用越来越强烈。高浓度Cr3+和Cr6+对玉米种子的萌发、芽生长、发芽指数、活力指数和相对含水率都表现为抑制作用，且随着浓度增大抑制作用增强，其中Cr6+对玉米的影响要强于Cr3+。而铬对莴苣种子萌发和幼苗生长表现出的抑制作用也非常明显，且随其浓度的升高，抑制作用急剧上升。国外研究者发现重金属铬会影响花椰菜的生长，本研究通过对102个花椰菜RIL株系施加0.1mM Cr6+处理发现，群体平均相对株高和平均相对根长分别为89.13%和86.15%，也表明Cr6+对花椰菜群体幼苗的生长具有一定抑制效应。

铬胁迫影响植物根系水分和养分的吸收，降低根系活力，抑制根的伸长，减少侧根数量，但根直径和根毛数量有所增加。而且，由于根系吸收活力的降低，可供向上转运用于茎秆伸长的水分和养分也相应减少，从而降低株高。如200 mg/kg和400 mg/kg的铬处理对白芥（Sinapis alba L.）的株高影响严重。本研究表明，铬对花椰菜幼苗生长的影响因株系不同而差异显著，部分株系受铬胁迫严重，株高和根长均受严重抑制，这与前人的结果基本相符。

另有研究表明，随着Cr6+浓度的增加，菹草的抗氧化酶活均呈先升后降的趋势，其中，当Cr6+浓度达到50mg/L时，抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性仍然高于对照，而且，抗坏血酸和还原型谷胱甘肽也为对照的1.06和1.11倍。徐芬芬发现， 50 mg/L Cr6+处理能促进西兰花的生长，表现为幼苗苗高、单株鲜重、 SOD 活性、 POD 活性等均较对照提高，本研究也发现，在铬处理下，部分株系较对照表现为株高更高，根长更长，可能是因为短时间低浓度铬处理提高植物的应激性，增强了细胞内的活性氧清除能力，在一定程度上提高了植物对Cr6+的抗性。

基金项目：浙江省教育厅一般科研项目“花椰菜对重金属铬胁迫的响应及耐铬种质发掘利用研究”（Y201431287）；温州市科技计划项目“花椰菜耐铬品种的发掘及耐铬机理探讨”（N20130012）。

作者简介：裘波音（1984.10～），女，汉族，浙江嵊州人，博士，温州科技职业学院讲师，研究方向：蔬菜逆境胁迫与调控机理。

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