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        重金屬鉛對(duì)花生種子萌發(fā)的影響

        2023-07-17 09:27:30蒙澤輝
        種子科技 2023年10期
        關(guān)鍵詞:抑制作用萌發(fā)

        摘? ? 要:以望謨縣花生品種為材料,研究重金屬鉛對(duì)花生種子萌發(fā)的影響,共設(shè)0、50、100、200、400、800和1 600 mg/L7個(gè)鉛濃度梯度培養(yǎng)液對(duì)花生種子進(jìn)行處理,觀測(cè)處理后各鉛濃度下種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)、芽鮮重、根鮮重、芽干重、根干重等。結(jié)果表明,隨著濃度的升高,鉛對(duì)花生種子有抑制作用,花生種子對(duì)不同濃度鉛溶液耐受能力不同。當(dāng)鉛濃度為50 mg/L時(shí),對(duì)花生種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用;隨著鉛濃度成倍增加,表現(xiàn)為抑制作用,濃度越高抑制作用越強(qiáng)。

        關(guān)鍵詞:重金屬鉛;花生種子;萌發(fā);抑制作用

        文章編號(hào):1005-2690(2023)10-0025-03? ? ? ?中國(guó)圖書分類號(hào):S565.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

        作者簡(jiǎn)介:蒙澤輝(1990—),男,苗族,貴州獨(dú)山人,本科,中小學(xué)二級(jí)教師,研究方向?yàn)樯锝虒W(xué)。

        花生在我國(guó)種植范圍廣泛,在食用、榨油、藥用等方面具有較高的價(jià)值。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,工業(yè)化、城市化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快,工業(yè)“三廢”造成的污染程度進(jìn)一步增強(qiáng),重金屬造成的污染問(wèn)題更為嚴(yán)峻[1]。從植物生理學(xué)理論研究可知,重金屬對(duì)植株的危害是從種子萌發(fā)開始的,重金屬具有富集性,不容易排出生物體外,對(duì)植株的危害貫穿整個(gè)生命進(jìn)程。了解鉛脅迫對(duì)種子萌發(fā)的影響,有利于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)重金屬對(duì)植物生理為害的機(jī)理途徑,研究鉛濃度對(duì)花生種子的萌發(fā)具有深刻的實(shí)踐意義。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        試驗(yàn)材料為貴州省望謨縣種植的花生種子,由當(dāng)?shù)剞r(nóng)民提供。試驗(yàn)所用化學(xué)試劑為分析純的醋酸鉛、冰醋酸。

        1.2 發(fā)芽試驗(yàn)

        試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理,3次重復(fù)。挑選籽粒飽滿、大小均勻的花生種子,用0.4%高猛酸鉀溶液浸泡10 min消毒,再用蒸餾水反復(fù)沖洗15 min,用濃度分別為50、100、200、400、800、1 600 mg/L的醋酸鉛溶液浸泡12 h。稱取適量醋酸鉛裝入小燒杯,用少量冰醋酸溶解,用稀釋法配制各濃度溶液,測(cè)定酸堿度為中性。以濃度為0 mg/L為對(duì)照,用一次性飯盒裝沙土進(jìn)行培養(yǎng),每個(gè)飯盒培養(yǎng)6粒種子,每2個(gè)飯盒為1個(gè)重復(fù)(即1個(gè)重復(fù)為12粒種子)置于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有序擺放,確保光照、溫度條件相同,每天加10 mL蒸餾水,保持種子濕潤(rùn)。

        1.3 種子形態(tài)指標(biāo)測(cè)定

        培養(yǎng)3 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽指數(shù)(以長(zhǎng)出胚芽為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)),12 d后結(jié)束統(tǒng)計(jì),測(cè)量發(fā)芽種子的芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)、芽鮮重、根鮮重、芽干重和發(fā)芽率,公式如下。

        芽干重(GR)=∑G/T×100%(1)

        式中:G為發(fā)芽的種子數(shù),T為供試種子數(shù),根據(jù)試劑濃度分別統(tǒng)計(jì)。

        發(fā)芽率(GI)=∑GL/T(2)

        式中:GL為第L天的發(fā)芽數(shù),T為供試種子數(shù),根據(jù)試劑濃度分別統(tǒng)計(jì)。

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        采用Excel和DPS軟件統(tǒng)計(jì)分類試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 鉛對(duì)花生種子發(fā)芽勢(shì)的影響

        由圖1可知,隨著鉛濃度升高,花生種子的發(fā)芽勢(shì)逐漸降低。鉛濃度為50~400 mg/L時(shí),發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照組相比下降趨勢(shì)較為平緩;鉛濃度為800~1 600 mg/L,發(fā)芽勢(shì)下降速度趨快。試驗(yàn)中,對(duì)照組的發(fā)芽勢(shì)最高,為9.2%,其他加有鉛鹽的試驗(yàn)組中,最高發(fā)芽勢(shì)是鉛濃度為50 mg/L的試驗(yàn)組,發(fā)芽勢(shì)為8.9%;最低發(fā)芽勢(shì)是鉛濃度為1 600 mg/L的試驗(yàn)組,發(fā)芽勢(shì)為2.5%。鉛濃度為800~1 600 mg/L時(shí),種子發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照組相比分別下降了5.3%和6.7%。經(jīng)F檢驗(yàn)(F=13.424**,F(xiàn)0.01=4.46),不同鉛濃度處理間差異達(dá)到極顯著水平。

        2.2 鉛對(duì)花生種子發(fā)芽率的影響

        隨著鉛濃度成倍增加,鉛濃度對(duì)花生種子發(fā)芽率的抑制作用逐漸增大。鉛濃度為50~400 mg/L時(shí),抑制作用增加較為平緩;鉛濃度為800~1 600 mg/L時(shí),抑制作用增加較快,這與鉛濃度對(duì)花生種子發(fā)芽勢(shì)的影響相似。試驗(yàn)中,發(fā)芽率最高的為對(duì)照組,為92%;其次為鉛濃度50 mg/L的試驗(yàn)組,為83%,最低為鉛濃度1 600 mg/L的試驗(yàn)組,為19.4%。當(dāng)鉛濃度為800~1 600 mg/L時(shí),種子發(fā)芽率較對(duì)照組下降了53%和72%。經(jīng)F檢驗(yàn)(F=27.951**,F(xiàn)0.01=4.46),不同濃度鉛濃度處理間發(fā)芽率差異達(dá)到極顯著水平。

        2.3 鉛對(duì)花生種子根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)的影響

        由圖2可知,隨著鉛濃度成倍增加,花生種子的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)均受到不同程度的影響,根長(zhǎng)的受抑制作用大于芽長(zhǎng)。試驗(yàn)中,鉛濃度對(duì)花生種子根長(zhǎng)有明顯的抑制作用,鉛濃度為200 mg/L時(shí),根長(zhǎng)為4.302 cm;鉛濃度為100 mg/L時(shí),根長(zhǎng)為3.668 cm,鉛濃度為50 mg/L時(shí),根長(zhǎng)為4.342 cm;應(yīng)該是測(cè)量根長(zhǎng)時(shí)不細(xì)心或不規(guī)范導(dǎo)致。鉛濃度為50~100 mg/L與800~1 600 mg/L時(shí),抑制作用增加較慢;鉛濃度為400~800 mg/L時(shí),抑制作用增加較快。試驗(yàn)中,各試驗(yàn)組根長(zhǎng)均比對(duì)照組短,其最高根長(zhǎng)為4.343 cm,最低根長(zhǎng)為0.583 cm。鉛濃度為50 mg/L時(shí),對(duì)芽的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用,較對(duì)照組上升了13.4%。鉛濃度為100~1 600 mg/L時(shí),對(duì)花生種子芽的生長(zhǎng)有抑制作用,鉛濃度越高抑制作用越明顯,最高芽長(zhǎng)為8.767 cm,較對(duì)照組高1.133 cm;最低芽長(zhǎng)為1.422 cm,較對(duì)照組低6.321 cm。鉛濃度為1 600 mg/L時(shí),根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)較對(duì)照組下降87%、82%,經(jīng)F檢驗(yàn)(F根=21.221**,F(xiàn)芽=16.824**,F(xiàn)0.01=4.46),不同鉛濃度處理間根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)差異均達(dá)到極顯著水平。

        2.4 鉛對(duì)花生種子根鮮重、根干重的影響

        由圖3可知,當(dāng)鉛濃度成倍增加時(shí),根鮮重、根干重隨之降低,根鮮重下降速度快于根干重下降速度。當(dāng)鉛濃度為50 mg/L時(shí),花生種子根鮮重、根干重均有上升,根鮮重上升尤為明顯,表明低濃度鉛溶液對(duì)花生種子根活力有一定的促進(jìn)作用。根鮮重曲線的變化程度較大,根干重曲線的變化程度較小,表明鉛溶液對(duì)花生種子酶活性影響較大,對(duì)蛋白質(zhì)含量影響較小。

        在根鮮重曲線中,鉛濃度為50 mg/L時(shí)根鮮重最高,為0.252 g,較對(duì)照組高0.014 g,升高5.9%;鉛濃度為1 600 mg/L時(shí)根鮮重最低,為0.047 g,較對(duì)照組低0.191 g,降低80.3%。在根干重曲線中,鉛濃度為50 mg/L時(shí)根干重最高,為0.056 g,較對(duì)照組高0.003 g,升高5.7%;鉛濃度為1 600 mg/L時(shí)根干重最低,為0.011 g,較對(duì)照組低0.042 g,降低79.2%。經(jīng)F檢驗(yàn)(F根鮮重=8.196**,F(xiàn)根干重=3.596**,F(xiàn)0.01=4.46,F(xiàn)0.05=2.85)不同鉛濃度處理間根鮮重差異達(dá)到極顯著水平,根干重差異達(dá)到顯著水平。

        2.5 鉛對(duì)花生種子芽鮮重、干重的影響

        鉛對(duì)花生種子芽鮮重、干重的影響趨勢(shì)基本一致。隨著鉛濃度增大,對(duì)芽鮮重、干重的抑制作用逐漸增大。從曲線斜率來(lái)看,鉛溶液對(duì)芽鮮重影響程度大于對(duì)芽干重的影響。在濃度為50 mg/L時(shí),芽鮮重、干重均有增加,芽鮮重增加幅度大于芽干重,說(shuō)明低濃度鉛溶液對(duì)花生種子芽活力有促進(jìn)作用。在芽鮮重曲線中,鉛濃度為50 mg/L時(shí)試驗(yàn)組單位重量最高,為0.848 g,較對(duì)照組高0.095 g,升高8%;鉛濃度為1 600 mg/L時(shí)試驗(yàn)組單位重量最低,為0.126 g,較對(duì)照組低0.627 g,降低85.3%。

        在芽干重曲線中,鉛濃度為50 mg/L時(shí)試驗(yàn)組單位重量最高,為0.111 g,較對(duì)照組高0.01 g,升高9.9%;鉛濃度為1 600 mg/L時(shí)試驗(yàn)組單位重量最低,為0.026 g,較對(duì)照組低0.075 g,降低74.3%。經(jīng)F檢驗(yàn)(F芽鮮重=9.625**,F(xiàn)芽干重=5.725**,F(xiàn)0.01=4.46),不同鉛濃度處理間芽鮮重、芽干重差異均達(dá)到極顯著水平。

        3 小結(jié)與討論

        根據(jù)已有重金屬對(duì)植物種子萌發(fā)的影響研究來(lái)看,大多都有低促高抑的現(xiàn)象,本試驗(yàn)研究也得出了相同結(jié)論[2]。鉛濃度為50 mg/L時(shí),對(duì)花生種子的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重、根干重、芽鮮重和芽干重均有不同程度的促進(jìn)作用,當(dāng)鉛濃度逐漸增大后表現(xiàn)出抑制作用,濃度越高抑制作用越明顯[3]。鉛濃度為50~1 600 mg/L對(duì)花生種子根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、根鮮重、芽鮮重、根干重、芽干重均有不同程度的抑制作用。鉛溶液對(duì)花生種子芽長(zhǎng)、根鮮重、芽鮮重的抑制作用比對(duì)芽長(zhǎng)、根干重、芽鮮重的抑制作用更明顯。從數(shù)據(jù)分析來(lái)看,鉛溶液對(duì)植株根的抑制作用大于芽,當(dāng)鉛溶液濃度為800 mg/L和1 600 mg/L時(shí),對(duì)花生種子有極高的抑制作用[4]。

        植物種子在萌發(fā)過(guò)程中,隨著重金屬離子濃度的增加,細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞,使細(xì)胞膜的通透性增強(qiáng),加強(qiáng)了脂質(zhì)過(guò)氧化作用,減弱了內(nèi)源抗氧化能力,最終導(dǎo)致膜系統(tǒng)被破壞[5]。在浸泡過(guò)程中,根部最先接觸鉛溶液,高濃度的鉛溶液被根部吸收后很難轉(zhuǎn)移到其他地方,進(jìn)而對(duì)根部細(xì)胞造成破壞,對(duì)細(xì)胞膜的破壞尤為明顯,使膜通透性增大,不利于細(xì)胞對(duì)有毒物質(zhì)的隔離和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收,因此根部受重金屬的破壞程度大于芽。同時(shí),部分鉛會(huì)進(jìn)入芽中,置換出葉綠素中的鎂離子,降低植株光合作用,不利于植株生長(zhǎng)。

        重金屬對(duì)植株的毒害作用主要途徑是增強(qiáng)植物體內(nèi)的過(guò)氧化脅迫,抑制、降低或破壞植株體內(nèi)的相關(guān)作用酶活性,如光合作用酶、呼吸作用酶、脂肪酶,破壞植物正常生理活動(dòng)[6]。植物體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)會(huì)在一定程度上清除由過(guò)氧化脅迫產(chǎn)生的自由基,抵抗重金屬脅迫,但隨著重金屬濃度增加,植株抵抗自由基的功能會(huì)下降或喪失,進(jìn)一步導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化加強(qiáng),離子滲透加強(qiáng),酶活性降低,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變,葉綠素含量降低,根系代謝及生理活力降低,甚至使細(xì)胞、組織、器官死亡,最終使植株生長(zhǎng)受到抑制[7]。不同品種、不同地域的植株抵抗重金屬毒害的能力不同,要多方面、多角度對(duì)不同品種進(jìn)行詳細(xì)研究,更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

        參考文獻(xiàn):

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        [3]苗明升,朱圓圓,曹明霞,等.重金屬鉛對(duì)玉米萌發(fā)和早期生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,18(1):82-84.

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