張保仁，崔 英，孟明占

（濰坊學院，山東 濰坊 261061）

鎘硒互作對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的影響＊

張保仁，崔 英，孟明占

（濰坊學院，山東 濰坊 261061）

為減輕土壤鎘污染對蘿卜生產的危害，本研究采用室內培養(yǎng)皿水培方法，觀測了不同濃度鎘（Cd）、硒（Se）和鎘硒互作對蘿卜種子發(fā)芽與幼苗生長的影響。結果表明，Cd和不同價態(tài)的Se在低濃度時均能促進蘿卜種子萌發(fā)，提高發(fā)芽勢和發(fā)芽率，促進苗與幼根的生長，Cd和Se分別在5mg·L－1和0.5mg ·L－1時促進作用達到最大，高濃度時對蘿卜的發(fā)芽和幼苗生長有抑制作用；不同價態(tài)Se相比，Se4＋的促進作用大于Se6＋，而Se6＋的抑制作用大于Se4＋，蘿卜的根和苗相比，根對高濃度離子的敏感性比苗更強。不同濃度鎘硒互作的效應不同，在低濃度（1mg·L－1）鎘條件下，任何濃度的硒對鎘都有拮抗作用，即硒降低了低濃度鎘對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的促進作用，但高濃度硒和高價硒（Se6＋）比低濃度硒和低價硒（Se4＋）表現(xiàn)明顯；中濃度（10mg·L－1）鎘和高濃度（50mg·L－1）鎘濃度下，低濃度（0.5mg·L－1）Se4＋表現(xiàn)出拮抗作用，即硒減輕了鎘對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的抑制，而其他組合處理都表現(xiàn)出協(xié)同抑制的效應，即加重了鎘對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的抑制；不同價態(tài)硒相比，Se4＋表現(xiàn)出更強的緩解鎘毒害的能力，并且這種現(xiàn)象在中、高鎘濃度下表現(xiàn)的更為明顯。

鎘硒互作；種子發(fā)芽；幼苗；蘿卜

近年來，隨著工業(yè)生產的發(fā)展和農藥、化肥的不合理使用，土壤重金屬污染的現(xiàn)象時有發(fā)生。據(jù)有關專家統(tǒng)計，我國目前受鎘等重金屬污染的耕地面積近2000萬公頃，約占總耕地面積的1／5。其中鎘污染耕地1.33萬公頃，涉及11個省25個地區(qū)。蔬菜是對鎘的吸收富集能力較強的作物之一，而且大型的蔬菜生產基地都建設在城市郊區(qū)，因此受鎘污染的影響比較大。土壤中高濃度鎘會影響植物生長和細胞分裂［1］、降低植物的光合作用［2－4］、促進膜脂過氧化作用［5－7］，從而對作物產生毒害，最終降低作物產量［8－10］。硒是一種稀有準金屬元素，目前，已初步證明低濃度硒具有促進植物生長發(fā)育的作用［11－12］。但對硒鎘互作條件下植物生長的研究報導較少。本文擬在鎘污染條件下對蘿卜種子進行水培發(fā)芽試驗，并進行富硒強化，旨在研究鎘硒互作條件下蘿卜種子發(fā)芽和幼苗的生長狀況，以期為土壤鎘污染條件下蘿卜栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設計

供試蘿卜為濰坊市農業(yè)科學院繁育生產的蘿卜“青大長”品種。

Cd單獨處理時取Cd2＋濃度為0、0.1、0.5、1、2、5、10、20、30、50、100、200、300、500mg·L－1的14個處理；Se單獨處理時取Se4＋、Se6＋濃度為0、0.5、1、2、5、10、30、50、60、100、150、200、250、300mg·L－1的各13個處理。

在Cd和Se單獨處理的基礎上，Cd和Se互作處理時，Cd2＋濃度取1、10、50mg·L－1，Se4＋、Se6＋濃度取0.5、30mg·L－1進行處理，并以空白做對照。

Cd為分析純的CdCl2·21／2H2O，Se為分析純的Na2SeO4·10H2O和Na2SeO3·5H2O，分別以去離子水配制成離子濃度為1000mg·L－1的儲備溶液，再逐級稀釋。

2 試驗步驟與測定項目

2.1 種子選取及消毒

選取籽粒飽滿，大小均勻的蘿卜種子若干，于燒杯中，用5%的雙氧水消毒。消毒5min后，用去離子水沖洗，然后置于濾紙上晾干。

2.2 育苗及管理、記錄

晾干后的種子放于鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿放40粒。然后移取等量各濃度的鎘、硒溶液入各培養(yǎng)皿中（以浸濕濾紙為宜），用去離子水做空白（對照）。每個處理重復3次。每天往培養(yǎng)皿中添加適量溶液以保持濾紙濕潤，并記錄每天發(fā)芽數(shù)。

試驗的第7日，從各培養(yǎng)皿中取出幼苗以去離子水清洗，測量各培養(yǎng)皿中幼苗根長、苗長，并計算其平均值。

2.3 測定項目

發(fā)芽勢：按照《農作物種子檢驗規(guī)程－發(fā)芽試驗》（GB／T3543.4—1995），在處理后3d測定，按前3d發(fā)芽種子數(shù)占總數(shù)的百分數(shù)計算。

發(fā)芽率：按照《農作物種子檢驗規(guī)程－發(fā)芽試驗》（GB／T3543.4—1995），在處理后7d測定，按發(fā)芽種子數(shù)占總數(shù)的百分數(shù)計算。

發(fā)芽指數(shù)：發(fā)芽指數(shù)＝∑Gt／Dt（Gt為t時間內的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽天數(shù)）。

根長度：以胚軸與根之間的過渡點開始往下部分的長度。

苗長度：以胚軸與根之間的過渡點開始往上部分的長度。

活力指數(shù)：活力指數(shù)＝發(fā)芽指數(shù)×苗長度。

抑制指數(shù)：對照組根長與各處理組根長之差除以對照組根長即為抑制指數(shù)。

3 結果與分析

3.1 鎘對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的影響

對蘿卜發(fā)芽進行不同濃度加鎘處理，分別在第3天測發(fā)芽勢，第7天測發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。試驗結果（表1）表明，鎘濃度較低時對蘿卜發(fā)芽勢和發(fā)芽率影響不明顯，但高濃度（＞100mg·L－1）時有明顯的抑制作用，并隨著鎘濃度的增高抑制作用也越強烈。從發(fā)芽指數(shù)的變化趨勢看，隨著鎘濃度的增高，發(fā)芽指數(shù)先促進后抑制的趨勢，在5mg·L－1時達到最高59.5。

表1 不同濃度Cd2＋對蘿卜種子發(fā)芽的影響

表2 不同濃度Cd2＋對蘿卜幼苗生長的影響

在第7天對根長、苗長、活力指數(shù)和抑制指數(shù)的測定結果（表2）表明，各處理中隨著鎘濃度的增大，各項指標都有先促進后抑制的趨勢，根長、苗長和活力指數(shù)都是在5mg·L－1時達到最大，說明此濃度時促進作用最明顯；從根和苗對鎘的反應看，根對鎘的反應比苗更敏感。

3.2 硒對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的影響

對蘿卜發(fā)芽進行不同濃度加硒處理，分別在第3天測發(fā)芽勢，第7天測發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。結果（表3、表4）表明，低濃度硒對蘿卜發(fā)芽和幼苗生長有促進作用，表現(xiàn)為發(fā)芽勢、發(fā)芽率提高，發(fā)芽指數(shù)增大，根長、苗長變大，活力指數(shù)增大，抑制指數(shù)為正值；高濃度硒則對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長具有不同程度的抑制作用，并隨著硒濃度的增高，抑制作用也越強烈。

表3 不同濃度Se4＋對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的影響

就Se4＋而言，以0.5mg·L－1時的促進作用最大，當Se4＋濃度≥10mg·L－1時，即表現(xiàn)出一定的抑制作用（表3），而對Se6＋來說，當Se6＋濃度達到1mg·L－1時，即表現(xiàn)出抑制作用（表4）。

表4 不同濃度Se6＋對蘿卜發(fā)芽和幼苗生長的影響

3.3 鎘硒互作對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的影響

結合上面試驗結果對蘿卜發(fā)芽進行不同濃度鎘硒互作處理，試驗結果（表5）表明，在低鎘（1mg·L－1）條件下，任何濃度的硒對鎘都有拮抗作用，即硒降低了低濃度鎘對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的促進作用，表現(xiàn)為發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)變小，發(fā)芽率降低，根長、苗長變短，抑制指數(shù)為正值，但高濃度硒和高價硒（Se6＋）比低濃度硒和低價硒（Se4＋）表現(xiàn)明顯；中鎘（10mg·L－1）和高鎘（50mg·L－1）濃度下，低Se4＋（0.5mg·L－1）表現(xiàn)出拮抗作用，即硒減輕了鎘對蘿卜發(fā)芽和幼苗生長的抑制，而其他組合處理都表現(xiàn)出協(xié)同抑制效應；不同價態(tài)硒相比，Se4＋表現(xiàn)出較強的緩解鎘毒害能力，且在中、高鎘濃度表現(xiàn)更明顯。

表5 鎘硒互作對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的影響

4 結論與討論

Se是植物生長所必需的微量元素，但同Cd一樣在蘿卜體內累積過量都會引起毒害作用。不同濃度的同一物質對蘿卜發(fā)芽和生長呈現(xiàn)低促高抑效應。高價Se的生理毒性大于低價Se。Se可以緩解或降低Cd對植物的毒害，Se的價態(tài)不同，緩解Cd毒害的程度也不同，Se4＋對Cd的緩解作用大于Se6＋。

表1中，鎘濃度較低時對蘿卜發(fā)芽勢和發(fā)芽率影響不明顯，但高濃度（＞100mg·L－1）時有明顯的抑制作用，并隨著鎘濃度的增高，抑制作用增強。表2中，各處理中隨著鎘濃度的增大，各項指標都有先促進后抑制的趨勢，且趨勢相當明顯。洪仁遠、蒲長輝用5mg·L－1Cd2＋處理小麥幼苗，也能明顯看出Cd2＋對根生長的促進作用［13］，同時，在本實驗中可以看出鎘對根的抑制作用較苗強烈，這一現(xiàn)象可能是因為水培試驗中蘿卜幼苗的根直接浸在營養(yǎng)液中，而蘿卜對Cd2＋的吸收又是先從根開始等原因引起的。

表3和表4中，硒濃度較低時對蘿卜發(fā)芽勢和發(fā)芽率有促進作用但不明顯，但高濃度（＞100mg· L－1）時有明顯的抑制作用，并隨著硒濃度的增高，抑制作用也越強烈。從表5可以看出其先促后抑的現(xiàn)象與Cd同。同樣Se對根的影響明顯大于苗，且Se6＋的毒性稍大于Se4＋。

從鎘硒互作效應看，硒能抑制低濃度Cd對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的促進作用，表現(xiàn)出一定的拮抗作用，中鎘（10mg·L－1）和高鎘（50mg·L－1）濃度下，低濃度硒表現(xiàn)出一定的緩解效應，高濃度硒能加重鎘的毒害作用。廖琳、胡曉榮、李暉等指出，Se以自身的抗氧化作用以及通過與Cd形成特殊復合物的形式能有效的緩解Cd的毒性［14］。

［1］李子芳，劉惠芬，熊肖霞.等.鎘脅迫對小麥種子萌發(fā)幼苗生長及生理生化特性的影響［J］.農業(yè)環(huán)境科學學報，2005，24（1）：17－20.

［2］王逸群，鄭金貴，陳文列，等.Hg2＋、Cd2＋污染對水稻葉肉細胞傷害的超微觀察［J］.福建農林大學學報，2004，33（4）：409－413.

［3］任安芝，高玉葆，劉爽.鉻、鎘、鉛脅迫對青菜葉片幾種生理生化指標的影響［J］.應用與環(huán)境生物學報，2000，6（2）：112－116.

［4］Vallee B L，Ulmer D D.Biochemical effects of mercury，cadmium and lead［J］.Annu Rev Biochem，1972，41（10）：91－128.

［5］楊居榮，賀建群.Cd污染對植物生理生化的影響［J］.農業(yè)環(huán)境保護，1995，14（5）：193－197.

［6］張金彪，黃維南.鎘對植物的生理生態(tài)效應的研究進展［J］.生態(tài)學報，2000，20（3）：514－523.

［7］楊居榮，賀建群.農作物對Cd毒害的耐性機理探討［J］.應用生態(tài)學報，1995，6（1）：87－91.

［8］劉海亮，崔世民，李強，等.鎘對作物種子萌發(fā)、幼苗生長及氧化酶同工酶的影響［J］.環(huán)境科學，1991，12（6）：29－31，37.

［9］Moral R，Gomez I，Pedreno J N，et al.Effeet of cadmium on nutrient distribution，yield and growth of tomato grown in soilless culture［J］.Plant Nutri，1994，17（6）：953－962.

［10］劉宛，鄭樂，李培軍，等.鎘脅迫對大麥幼苗基因組DNA多態(tài)性影響［J］.農業(yè)環(huán)境科學學，2006，25（1）：19－24.

［11］何洪巨，陳杭，武興德.“硒芽菜”硒積累規(guī)律的研究［J］.華北農學報，1994，9（2）：72－75.

［12］王敏，姚維傳.大豆施硒試驗研究［J］.廣東微量元素科學，1995，2（5）：12－15.

［13］洪仁遠，蒲長輝.鎘對小麥幼苗的生長和生理生化反應的影響［J］.華北農學報，1991，6（3）：193－197.

［14］廖琳，胡曉榮，李暉，等.生態(tài)環(huán)境中鎘對生物體毒性作用機理及硒對該毒性拮抗作用的研究進展［J］.四川環(huán)境，2002，21（2）：21－24.

（責任編輯：肖恩忠）

Effects of Selenium on Seedling Growth Under Cadmium Stress in Radish

ZHANG Bao－ren，CUI Ying，MENG Ming－zhan
（Weifang University，Weifang 261061，China）

With the method of indoor hydroponic culture，the effects of cadmium（Cd），selenium（Se）and interactions of cadmium and selenium on radish seed germination and seedling growth were studied to reduce the harm of cadmium in soil to radish.The results were as follows，Cd and different valences of Se at low concentrations could promote the germination of radish seeds，increase germination potential and germination rate，promote the growth of seedlings and young roots，and the promotions of Cd and Se reached maximum at the concentration of 5 mg·L－1and 0.5 mg·L－1respectively.The germination and seedling growth of radish were inhibited at higher concentrations.Compared with different valences，the promotion role of Se4＋was greater than that of Se6＋，and the inhibition effect of Se6＋was larger than that of inhibition Se4＋.Cadmium and selenium with different concentrations had different interaction effect.At low concentrations（1mg·L－1）of Cd，all concentration of selenium had antagonistic effect on cadmium，which reduces the promotion role of Cd in radish seed germination and seedling growth，but the antagonistic effect was more obvious at high concentrations of selenium and Se6＋than that at the low concentration of selenium and Se4＋respectively；At middle concentration（10 mg·L－1）and high concentration（50mg ·L－1）of Cd，the low concentration（0.5mg·L－1）of Se4＋had an antagonistic effect on Cd，which reduced inhibition effect of Cd on radish seed germination and seedling growth，but the other combinations had a synergistic inhibition effect which enhanced growth inhibition in radish seed germination and seedling growth.Compared with different valences，Se4＋showed more ability to alleviate Cd toxicity，which was more obvious at the middle and high concentration of Cd.

interaction of selenium and cadmium，seed germination，seedling，radish

2011－08－16

張保仁（1969－），男，山東濟寧人，濰坊學院生物工程學院副教授，農學博士。研究方向：農作物和蔬菜生理生態(tài)研究。

Q945 文獻標識碼：A 文章編號：1671－4288（2011）06－0068－05