張英慧 劉君

摘 ? ?要：為了研究鉛、鈣復(fù)合處理對(duì)蠶豆種子萌發(fā)、根生長(zhǎng)以及細(xì)胞分裂的影響，用2.5×10-4 mol/L PbCl2和不同濃度的CaCl2溶液培養(yǎng)蠶豆種子，以蒸餾水培養(yǎng)作為對(duì)照，統(tǒng)計(jì)蠶豆種子萌發(fā)率，測(cè)量根長(zhǎng)，根尖固定、染色、壓片后鏡檢，計(jì)算有絲分裂指數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果表明，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+能有效消除蠶豆的鉛中毒癥狀，促進(jìn)蠶豆根生長(zhǎng)，提高根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)，其中5×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+的效果非常明顯。但Ca2+濃度增大，不利于去毒害，尤其是4×10-2 mol/L Ca2+加深了Pb2+的毒害作用，抑制了蠶豆根生長(zhǎng)，降低了根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)。研究認(rèn)為，一定濃度范圍的Ca2+能有效消除蠶豆鉛中毒癥狀，促進(jìn)蠶豆根生長(zhǎng)，提高根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)。

關(guān)鍵詞：鉛;鈣;蠶豆;生長(zhǎng);有絲分裂

文章編號(hào)：1005-2690（2021）24-0001-03 ? ? ? 中國(guó)圖書(shū)分類號(hào)：Q243 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

重金屬對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重，如何控制和減輕重金屬對(duì)環(huán)境的污染和危害已成為一個(gè)日益突出的問(wèn)題。各種理化治理技術(shù)，如土壤搬遷填埋、化學(xué)固定兼物理封固、中和法、硫化法、置換法、轉(zhuǎn)化法及離子交換法等方法技術(shù)因種種條件限制，均不能普遍推廣應(yīng)用。利用各種元素之間的相互作用，從吸收水平上降低了植物對(duì)重金屬元素的攝入[1]，可以防止重金屬在食物鏈中的傳遞，避免其對(duì)動(dòng)物和人類的危害。

鈣在植物生長(zhǎng)發(fā)育中具有重要作用，有多種生理功能，其在植物抗逆性中的作用越來(lái)越被人們所重視[2-3]。在施加10 mg/L Cd2+的土壤中增施CaO能降低白菜根和葉片中Cd含量，并提高白菜產(chǎn)量[4]。溶液培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，鈣具有緩解植物鎘毒害的直接作用，組織鎘含量下降。關(guān)于鈣對(duì)蠶豆種子鉛中毒的影響報(bào)道較少，故課題組研究了鈣對(duì)蠶豆種子鉛中毒拮抗作用。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 材料

供試蠶豆品種為成胡15（Vicia faba，2n=12），購(gòu)自成都豐源種苗有限公司。

1.2 ? 試驗(yàn)方法

蠶豆種子經(jīng)0.5%次氯酸鈉（分析純，購(gòu)自北京北化精細(xì)化學(xué)品有限責(zé)任公司）表面消毒，蒸餾水洗凈，分別在2.5×10-4 mol/L PbCl2溶液以及1×10-3 mol/L、5×10-3 mol/L、1×10-2 mol/L、2.5×10-2 mol/L、4×10-2 mol/L CaCl2（分析純，購(gòu)自溫州市化學(xué)用料廠）+

2.5×10-4 mol/L PbCl2（分析純，購(gòu)自溫州市化學(xué)用料廠）溶液中進(jìn)行水培，以蒸餾水培養(yǎng)作為對(duì)照。每組培養(yǎng)200粒蠶豆，每組用8個(gè)培養(yǎng)皿，每皿25粒，培養(yǎng)時(shí)間為7 d。培養(yǎng)1～4 d，每天定時(shí)觀察每組的萌發(fā)情況，統(tǒng)計(jì)萌發(fā)率。培養(yǎng)4～7 d，每天定時(shí)從每組中隨機(jī)取出兩培養(yǎng)皿蠶豆，逐一測(cè)量根長(zhǎng)，然后切取根尖，用改良Carnoy’s固定液室溫固定，0.1 mol/L鹽酸解離，改良苯酚品紅染色、壓片，在Nikon FX-35WA光學(xué)顯微鏡下觀察蠶豆根尖分生組織區(qū)細(xì)胞有絲分裂，每組觀察8個(gè)根尖，每個(gè)根尖觀察500個(gè)以上細(xì)胞（每組共觀察4 000個(gè)以上細(xì)胞），計(jì)算有絲分裂指數(shù)。用Origin軟件分別對(duì)根長(zhǎng)和有絲分裂指數(shù)進(jìn)行T檢驗(yàn)。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 鉛、鈣復(fù)合處理對(duì)蠶豆種子萌發(fā)的影響

鉛、鈣復(fù)合處理對(duì)蠶豆種子萌發(fā)的影響見(jiàn)表1。

在培養(yǎng)第一天時(shí)，2.5×10-4 mol/L Pb2+處理組蠶豆種子的萌發(fā)率和蒸餾水組相當(dāng)，培養(yǎng)第二天、第三天，比蒸餾水組萌發(fā)率稍高，培養(yǎng)第四天又和蒸餾水組相當(dāng)，這一結(jié)果與之前研究的鉛對(duì)蠶豆種子萌發(fā)的影響一致[5]。Ca2++Pb2+處理組在培養(yǎng)第一天、第二天、第三天萌發(fā)率比鉛處理組的萌發(fā)率低，且隨著Ca2+濃度提高，萌發(fā)率越來(lái)越低，培養(yǎng)第四天Ca2++Pb2+處理組和鉛處理組的萌發(fā)率相當(dāng)，這一結(jié)果與之前鈣對(duì)蠶豆種子萌發(fā)影響試驗(yàn)也有一致性[6]。

2.2 ? 鉛、鈣復(fù)合處理對(duì)蠶豆根生長(zhǎng)的影響

鉛、鈣復(fù)合處理對(duì)蠶豆根生長(zhǎng)的影響見(jiàn)表2。

培養(yǎng)第四天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長(zhǎng)比Pb2+處理組長(zhǎng)，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長(zhǎng)比Pb2+處理組短，說(shuō)明1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+具有去鉛毒害的作用，其中，1×10-3 mol/L Ca2+去毒害作用達(dá)到顯著水平，5×10-3 mol/L Ca2+去毒害作用達(dá)到非常顯著水平。Ca2+濃度繼續(xù)增大，不但不利于去毒害，反而加重了毒害作用，2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2+加重毒害的作用達(dá)到顯著水平。

培養(yǎng)第五天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長(zhǎng)比Pb2+處理組長(zhǎng)，2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長(zhǎng)比Pb2+處理組短，說(shuō)明1×10-3～5×10-3 mol/L Ca2+具有非常顯著的去毒害作用，1×10-2 mol/L Ca2+具有顯著的去毒害作用。Ca2+濃度繼續(xù)增大，去毒害作用減弱，4×10-2 mol/L Ca2+非常顯著地加重了毒害作用。

培養(yǎng)第六天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長(zhǎng)比Pb2+處理組長(zhǎng)，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++ Pb2+處理組的蠶豆根長(zhǎng)比Pb2+處理組短，說(shuō)明1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+具有非常顯著的去毒害作用，4×10-2 mol/L Ca2+非常顯著地加重了毒害作用。

培養(yǎng)第七天，1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長(zhǎng)比Pb2+處理組長(zhǎng)，而4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組的蠶豆根長(zhǎng)比Pb2+處理組短，說(shuō)明1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2+具有非常顯著的去毒害作用，4×10-2 mol/LCa2+非常顯著地加重了毒害作用。

2.3 ? 鉛、鈣復(fù)合處理對(duì)根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)的影響

鉛、鈣復(fù)合處理對(duì)蠶豆根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)的影響見(jiàn)表3。

培養(yǎng)第四天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，提高了有絲分裂指數(shù)，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組降低了有絲分裂指數(shù)，其中2.5×10-2 mol/L Ca2+效果顯著，4×10-2 mol/L Ca2+效果非常顯著。試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+具有去鉛毒害的作用，Ca2+濃度繼續(xù)增大，不僅不利于去毒害，反而加重了毒害作用。

培養(yǎng)第五天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，提高了有絲分裂指數(shù)，其中5×10-3 mol/L Ca2+效果非常顯著，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組降低了有絲分裂指數(shù)，4×10-2 mol/L Ca2+的效果非常顯著。

培養(yǎng)第六天，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，非常顯著地提高了有絲分裂指數(shù)，而2.5×10-2～4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組降低了有絲分裂指數(shù)。

培養(yǎng)第七天，1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組與Pb2+相比，非常顯著地提高了有絲分裂指數(shù)，而4×10-2 mol/L Ca2++Pb2+處理組非常顯著地降低了有絲分裂指數(shù)，說(shuō)明1×10-3～2.5×10-2 mol/L Ca2+具有去鉛毒害的作用。Ca2+濃度繼續(xù)增大，不但不利于去毒害，反而加重了毒害作用。

3 ? 討論

相關(guān)研究表明，提高Ca的含量可以減少土壤對(duì)Cd的吸附，從而降低Cd對(duì)植物有效性[7-9]。

宋松泉等[10]研究發(fā)現(xiàn)，用Cd2++Ca2+處理玉米種子時(shí)，Ca2+能減少以至消除Cd2+對(duì)種子活力和幼苗生長(zhǎng)的毒害作用。

陳曉婷等[11]用盆栽法研究了在鎘、鉛、鋅污染土壤中，石灰對(duì)小白菜生長(zhǎng)狀況及對(duì)污染元素吸收的影響，結(jié)果表明，石灰消除了重金屬的毒害癥狀，顯著促進(jìn)了小白菜的生長(zhǎng)，抑制了小白菜對(duì)鎘、鉛、鋅的吸收。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，1×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+能有效消除蠶豆的鉛中毒癥狀，促進(jìn)蠶豆根生長(zhǎng)，提高根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)，其中5×10-3～1×10-2 mol/L Ca2+的效果非常明顯。Ca2+濃度增大，不利于去毒害，尤其是4×10-2 mol/LCa2+加深了Pb2+的毒害作用，抑制了蠶豆根生長(zhǎng)，降低了根尖細(xì)胞有絲分裂指數(shù)。

Ca2+是一種廉價(jià)的調(diào)節(jié)劑，深入研究Ca2+對(duì)重金屬污染物的拮抗作用，對(duì)于充分利用和改造被重金屬污染的土壤[12]，提高植物的抗性和保護(hù)環(huán)境都具有重要的意義[13-14]。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭鳴.鎘、鉛在玉米幼苗中的積累和遷移——X射線顯微分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1989，9（1）：61-67.

[2]Kauss H.Some aspects of calcium-dependent regulation in plant metabolism[J].Ann Rev Physiol，1988（38）：47-72.

[3]梁穎，王三根.Ca2+對(duì)低溫下水稻幼苗膜的保護(hù)作用[J].作物學(xué)報(bào)，2001，27（1）：59-63.

[4]任繼凱，陳清朗，陳靈芝，等.土壤鎘污染與作物[J].植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)叢刊，1982，6（2）：131-141.

[5]張英慧，韓善華.鉛對(duì)蠶豆種子萌發(fā)及根生長(zhǎng)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（14）：8540-8541，8571.

[6]張英慧.鈣對(duì)蠶豆種子萌發(fā)及根生長(zhǎng)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（10）：5713-5714.

[7]Tyler L D，Mcbride M B.Influence of Ca，PH and humic acid on Cd uptake[J].Plant and Soil，1982（64）：259-262.

[8]Thomas H C.Cadmium soil sorption at low concentrations I. Effects of time，Cadmium load，PH and Calcium[J].Water Air and Soil Pollution，1984（21）：105-114.

[9]王洪，周衛(wèi)，林葆.鈣對(duì)鎘脅迫下玉米生長(zhǎng)及生理特性的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2001，7（1）：78-87.

[10]宋松泉，簡(jiǎn)偉軍，傅家瑞.Cd2+對(duì)玉米種子活力的影響及Ca2+的拮抗作用[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，1997，3（1）：1-5.

[11]陳曉婷，王國(guó)，張潮海，等.石灰泥炭對(duì)鎘鉛鋅污染土壤上小白菜生長(zhǎng)和元素吸收的影響[J].土壤與環(huán)境，2001，11（1）：17-21.

[12]謝正苗，卡里德，黃昌勇，等.鎘鉛鋅污染對(duì)紅壤中微生物生物量碳氮磷的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2000，6（1）：

69-74.

[13]肖乃川，張?jiān)葡?，宋波，? 廣東省典型富鎘鉛鋅礦區(qū)中優(yōu)勢(shì)植物重金屬富集特性與應(yīng)用潛力[J].環(huán)境污染與防治，2021，43（3）：343-347.

[14]趙慶雷.高效吸附鉛鎘砷生物炭的制備及在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙礦冶研究院，2018.