石油污染对披碱草种子萌发和幼苗生长的影响

李帅国　张凤杰　刘璐　顾瑞婷　郭肖　崔红艳　秦雷云

摘 要：采用不同石油污染浓度模拟污染胁迫对披碱草种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明，石油对披碱草种子的萌发发芽率、叶片长度和叶片鲜质量无显著影响，但显著降低了根长、地下部分鲜质量和根冠比；披碱草根系的POD活性较叶片高，而叶片的CAT活性和MDA含量较根系高。综合而言，披碱草在石油污染环境中有一定的适应能力。

关键词：石油污染；披碱草；发芽率；酶活性

中图分类号：S543 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2018.08.020

Abstract：The effects of oil pollution simulation stresses on Elymus dahuricus seeds germination and seedling growth were studied. The results showed that the oil had no obvious effects on the germination rate， leaf length and fresh weight of Elymus dahuricus， but the root length， the root fresh weight and the root-shoot ratio were significantly decreased. The peroxidase enzyme activity （POD） of the roots was higher than the leaves， the catalase activity （CAT） and malondialdehyde （MDA） content of the leaves were higher than roots. The results indicated that Elymus dahuricus could adapt the oil pollution environment within the experiment concentration range.

Key words： oil pollution； Elymus dahuricus； germination rate； enzyme activity

随着石油加工企业密布及现代工业化和城市化进程的加快，石油污染问题日趋严重[1]。在石油勘探、开采、运输、加工以及冶炼过程中出现的含油泥浆、落地原油以及运输过程的油泄漏等问题，对油田周围土壤及植物造成了严重的污染[2]。披碱草是一种禾本科牧草，主要分布在我国北部地区，具有耐寒、耐旱、耐盐碱和生态适应性广等优点，对生态保护和生态恢复有重要意义。近年来，研究关于温度、盐分、干旱和金属离子等对披碱草种子萌发影响的文献报道较多[3-4]，但涉及石油污染胁迫因子对披碱草种子萌发和幼苗生长的影响研究尚未见详细报道。本研究开展了培养皿滤纸发芽法，探讨不同石油浓度下披碱草的根系和叶片酶活性变化，旨在确定石油污染对披碱草种子萌发和幼苗生长的影响，以期为东北地区土壤石油污染的恢复技术提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料與试剂

供试模拟污染物为石油，购自大连开发区五彩城加油站；供试植物披碱草（Elymusdahuricus）为禾本科多年生草本植物，购自大连亿禾草业公司。试验所用试剂均为分析纯，由天津科密欧试剂公司提供。

1.2 试验方法

挑选籽粒饱满、大小均匀的披碱草种子于烧杯中，加入2% H2O2 浸种，消毒。取培养皿若干，在培养皿底部放2张等径滤纸做发牙床。分别加入0（以蒸馏水为参考，CK），25，50，100，250，500 mg·L-1的石油溶液，每个处理设置6个重复。置于25 ℃（白天）/18 ℃（晚上）的人工物候箱内培养。

1.3 测定项目及方法

参照OECD方法[5]进行种子发芽及根伸长试验。每天统计发芽数，计算发芽率；根长和叶长用直尺测量；鲜质量用称量法测定；采用愈创木酚比色法[6]测定过氧化物酶活性；采用紫外吸收法[7]测定过氧化氢酶活性（CAT）；采用硫代巴比妥酸法[8]测定丙二醛含量（MAD）。

1.4 数据分析

采用Excel 2007和SPSS 22.0软件进行统计分析，对各个参数在不同石油污染胁迫下的差异进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 石油胁迫对披碱草种子萌发的影响

由表1可知，同对照组相比，石油污染对披碱草种子的发芽率、叶片长度和叶片鲜质量均无显著影响，石油浓度在25～500 mg·L-1范围内，披碱草的发芽率均在71.89%以上，叶长均大于6.49 cm，叶片鲜质量均高于0.09 g；但显著降低了披碱草种子萌发期的根长、根鲜质量和根冠比（P<0.05）。随着石油浓度的增加，根长、根鲜质量和根冠比呈现显著下降趋势，叶长和叶鲜质量呈现降低-升高-降低趋势，但差异未达显著水平。这可能是由于根系直接与石油溶液接触，石油的疏水性作用阻碍了根对水分和养分的吸收，影响根系的生理代谢，表现为根的生长受阻，生物量下降，而披碱草的叶片对石油污染的敏感性滞后，依靠地上部分的代谢来补偿石油污染胁迫带来的生长损失[9]。

2.2 石油胁迫对披碱草中POD活性的影响

由图1可知，与CK相比，随着石油浓度的升高，根系POD活性呈现先增加后降低的趋势，当石油浓度为250 mg·L-1时，POD活性最高，增加了35.6%；但是叶片POD活性呈先下降后上升的趋势，浓度为500 mg·L-1时，POD含量最高，增加了33.2%。相同条件下，披碱草根系中的POD活性均高于叶片，这可能是由于石油污染引起根系氧化性毒害作用，刺激了根系POD活性增加，规避石油的氧化性伤害，抵抗石油污染对根系的毒害作用 [10]。

2.3 石油胁迫对披碱草中CAT活性的影响

CAT是用来催化过氧化氢分解成氧气和水的酶，过氧化氢能对植物机体造成伤害，为了避免伤害，植物自身会产生过氧化氢酶将其转化为其他的无害或者毒性较小的物质[11]。由图2可知，随着石油浓度的升高，根系CAT活性呈增加—下降—增加的趋势，当石油浓度为50 mg·L-1时，根CAT活性最高；而叶片CAT活性呈增加—下降—增加—下降的趋势，其中处理组CAT活性均高于CK，当石油浓度为250 mg·L-1时，CAT活性最高；披碱草根系中的CAT活性均显著低于同浓度下叶片中CAT活性（P<0.01），说明根系中过氧化氢含量较低。

2.4 石油胁迫对披碱草中MDA含量的影响

植物受到污染物的胁迫会引起体内产生有毒物质和活性氧或自由基，导致植物体内的氧化压力增大。MDA是细胞膜脂过氧化作用产物之一，能反映植物体内氧化压力的大小[12]。由表2可知，披碱草根系和叶片中MDA含量均显著高于CK，且随着石油浓度的增加，根系MDA含量呈现升高—下降—升高—下降的趋势，叶片中MDA含量呈现逐渐增加的趋势；叶片中的MDA含量均高于同浓度下根系中MDA含量。

3 结 论

许多植物的种子在萌发期及幼苗期时对环境因子的影响较敏感，因此，在石油胁迫下，萌发期和幼苗期生长的变化常作为评价植物对污染胁迫忍耐度的重要指标[13]。种子发芽率是保证植物繁衍的必要条件，叶长是获取阳光进行光合作用保障绿色植物正常生长发育关键所在，生物量是修复石油污染速度的指示指标。本研究发现，披碱草种子的发芽率、叶片长度和叶片鲜质量在石油污染的胁迫下无显著影响，根长、地下部分鲜质量和根冠比显著下降，披碱草根系的POD活性较叶片高，但叶片的CAT活性和MDA含量较根系高，综合表明在石油污染环境中披碱草有一定的适应能力，在合适的污染浓度范围内，披碱草能适应石油污染胁迫而萌发生长。因此，披碱草具有一定修复石油污染的潜力。

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