镉胁迫对白三叶和马蹄金种子萌发的影响

摘要： 采用不同浓度的镉处理白三叶和马蹄金种子，研究两者萌发阶段对镉胁迫的反应。结果表明：镉浓度低于5 mg/L时促进了白三叶和马蹄金种子的萌发。镉浓度为10 mg/L时，白三叶发芽率和活力指数开始下降，而马蹄金依然高于对照。随镉处理浓度的继续增高，两者种子发芽率和活力指数逐渐下降。两个草种相比较，在相同镉胁迫作用下，马蹄金比白三叶表现出了较强的耐镉性。

关键词： 镉胁迫；白三叶；马蹄金；萌发

中图分类号： S 688.4文献标识码： A文章编号： 10095500(2012)01003903

近年来由于矿产开采冶炼等工业活动，以及污灌、施用污泥和劣质化肥等农业活动，含有重金属的污染物通过各种途径进入土壤，土壤受重金属污染现象日益严重。镉是重金属中最具危害性的一种污染元素，暴露于不同镉化合物污染环境中的动植物和人类均会不同程度地遭受其毒害\[ 1\]。草本植物具有生长迅速、须根发达、再生能力强和易于种植等特点，可以迅速覆盖和绿化受重金属污染的区域，并且能够吸收较多的污染物，对重金属污染的土壤具有良好的修复效果\[2\]。马蹄金（Dichondra repens）和白三叶（Trifolium repens）在目前草坪绿化中运用比较多，其适应性广，建坪容易，是优良的地被兼观赏植物\[3，4\]，但是关于重金属对这两种草种萌发生长影响的研究则鲜有报道。因此，以这两种草种为材料，分析草种萌发阶段对镉胁迫的响应，对比两种草种的耐镉性能，为在遭受镉污染的区域进行草坪草种选择提供参考依据。

1材料与方法

实验草种为白三叶和马蹄金种子，购自百绿公司。镉处理源为CdCl2・2.5H2O。

实验设置8个镉处理，分别是0、5、10、20、40、60、80、100 mg/L，每个处理设3个重复。洗净烘干的培养皿内装满石英砂，将配好的镉溶液15 mL置于培养皿中。每个培养皿均匀放入50粒籽粒饱满、均匀的草种。于25±1 ℃光照培养箱中，10 h光照培养，逐日观察记录种子发芽数并用去离子水补充蒸发的水分。种子萌发后第10 d计算每皿种子发芽率，并在每处理随机取10 粒萌发的种子，测量胚根长和胚芽长。

发芽指数Gi=ΣGt/Dt

式中:Gt为第t天的发芽增值数，Dt为相应时间(d)。

种子活力指数VI =Gi・S

式中：S为幼苗生长势，指萌发后的幼苗长(胚根长和胚芽长) 。

2结果和分析

2.1镉胁迫对两种草种发芽率的影响

镉浓度为5 mg/L时，两种草的发芽率都高于对照，但差异不显著(P＜ 0.05)(表1)。镉浓度提高到10 mg/L时，马蹄金的发芽率显著高于对照，白三叶的发芽率略有下降，但差异不显著。当镉浓度达到20 mg/L时，两种草的萌发开始受到显著影响，与对照相比白三叶和马蹄金的发芽率分别下降了24%和9%。随着镉浓度的增加，两种草种受抑制作用逐渐加大。镉浓度达到100 mg/L时，两种草发芽率仅仅是对照的5%，发芽基本被抑制。相关分析结果表明，两种牧草的种子发芽率与镉浓度呈极显著负相关，其相关系数表明：白三叶-0. 9699(P＜0.01) ，马蹄金-0. 9214(P＜0.01)。

2.2镉胁迫对两种草种萌发后胚根和胚芽的影响

种子开始萌发后第10 d测定的胚根及胚芽长度变化。与对照相比，除了马蹄金的胚芽长在镉浓度低于10 mg/L时有所增加外，总体分析随着镉浓度的升高，两种草胚根和胚芽生长受抑程度逐渐加强，其长度逐渐缩短(图1)。镉浓度增至20 mg/L时，白三叶胚根和胚芽长度分别是对照的51.7%和64.1% ，马蹄金的分别是77.8%和73.3%，生长已受到显著抑制。镉浓度达到100 mg/L时，白三叶胚根和胚芽长度下降到了对照的10.0%和15.7% ，马蹄金下降到了11.1%和33.3%。从对镉敏感性分析，胚根生长较胚芽敏感。相同镉浓度处理下，两种草胚根受抑制程度大于胚芽。而两个草种相比较，白三叶根长和芽长下降的幅度大于马蹄金。

2.3种子活力指数

除了马蹄金的活力指数在镉浓度低于10 mg/L时有所增加外，随镉浓度的升高两种草的活力指数总体呈下降趋势(图2)。种子活力与胚根的生长势呈正相关\[5\]。随镉浓度的升高，两种草胚根受抑程度加强，导致种子活力指数下降。镉浓度为20 mg/L时，马蹄金和白三叶种子的活力指数分别降至对照的65.9%和42.9%。镉浓度升高到100 mg/L时，两种草的活力指数下降到了对照的1.4%。相同镉浓度下，白三叶种子活力指数低于马蹄金。

3讨论与小结

种子萌发及幼苗生长是作物对外界有所反应的开始，也是作物对外界反应的敏感期。种子萌发时期的生长状况直接影响植物的生长和生物量。有学者认为，重金属对植物种子萌发和幼苗生长存在一个较低浓度下的刺激效应和高浓度下的抑制效应\[6-9\]。试验中，镉浓度低于5 mg/L时两种草的萌发都受到了促进，马蹄金在10 mg/L的镉胁迫下发芽率仍高于对照，而随镉浓度的增加两者受影响程度逐渐加强，与前人的结果相似。相同镉浓度下，两种草胚根长下降的幅度大于胚芽长，表明胚根长受镉影响大于胚芽长，与张春荣等\[6\]，慈恩等\[8\]，廖钢等\[10\]的报道一致。原因可能是种子萌发后，根最先突破种皮吸水，这使根的重金属累积量以及受胁迫时间均比芽大。

图2镉胁迫下两种草种子的活力指数

Fig. 2Vitality index(VI) of the two grasses under Cd stress

活力指数是反映种子品质的重要参数。低镉浓度下，两种草种子活力指数与对照差异不显著，马蹄金的活力指数还出现了增效效应。随处理中镉浓度的不断升高，两种草种的活力指数不断下降，表明草种品质受到了镉胁迫影响。相同镉浓度下，白三叶种子活力指数小于马蹄金，而苗长的生长受抑程度大于马蹄金，表明白三叶对镉的耐受性小于马蹄金。可能是由于马蹄金种子表面的包衣吸收了一部分金属离子，使得马蹄金种子的萌发受影响较小。实验仅研究了镉胁迫下白三叶和马蹄金的萌发指标，两种植物对镉的吸收和耐性机理等都有待于进一步研究。

参考文献:

\[1\]Sanitádi T L,Gabbrielli R. Response to cadmium in higher plants\[J\]. Environmental and Experimental Botany,1999,41:105-130.

\[2\]肖苏，张新全. 草类植物在环境修复中的研究概述\[J\]. 安徽农业科学，2007，35(36）：61-64.

\[3\]胡晓艳.草坪植物马蹄金的生理、生态学特性\[J\].草原与草坪，2003（3）：12-14.

\[4\]齐孝辉，陈雅君，金不换，等.黑龙江白三叶(Mini-BL)坪用特性研究\[J\].草原与草坪，2009（2）：14-20.

\[5\]徐本美. 测定种子活力方法之探讨(2)发芽的生理测定法\[J\]. 种子，1982（3）：34-38.

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\[7\]多立安,高玉葆,赵树兰. 重金属递进胁迫对黑麦草初期生长的影响\[J\]. 植物研究,2006,26(1):117-122.

\[8\]慈恩，高明，王子芳，等. 镉对紫花苜蓿种子萌发与幼苗生长的影响研究\[J\]. 中国生态农业学报，2007（1）：52-54.

\[9\]张震，徐丽，杨洁，等. 重金属胁迫对高羊茅种子萌发的影响\[J\].农业资源与环境科学，2008，24（4）：386-389.

\[10\]廖钢，张志飞，王俊丽，等. 镉胁迫对野老鹳草和长刺酸模种子萌发的影响\[J\]. 草原与草坪，2011，31（3）：47-49.Influence of cadmium on seed germination of

Trifolium repens and Dichondra repens

YU Hui1,WANG Junli2,XIANG Zuoxiang1

(1. College of Agronomy,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China;

2. School of Public Health,Guiyang Medical University,Guiyang 550004)

Abstract: In this study,the germination of Trifolium repens and Dichondra repens in response to different concentrations of Cd was studied. The results showed that the germination of Trifolium repens and Dichondra repens were promoted when Cd concentration was less than 5 mg/L,when Cd concentration was 10 mg/L,the germination percentage and vigor index of Trifolium repens decreased while Dichondra repens was higher than the control. With Cd concentration increasing,germination percentage and vigor index of two grasses decreased gradually. Compared with two grasses,Dichondra repens had a stronger tolerance to Cd than Trifolium repens.

Key words: Cd;Trifolium repens;Dichondra repens;germination