Pb2+胁迫对冬凌草种子萌发和幼苗生长的影响(1)
[摘要] 以冬凌草种子为材料，研究铅(Pb2+)溶液(0， 135， 270， 540， 1 080 mg·L-1)对冬凌草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：①低浓度Pb对冬凌草种子萌发无显著影响，Pb质量浓度135 mg·L-1条件下的种子发芽势高于对照，发芽速度快于对照，但差异均不显著；中高质量浓度Pb (270～1 080 mg·L-1)对种子萌发有显著的抑制效应， 随着Pb浓度的升高，种子发芽率、发芽势和发芽指数呈递减趋势，均显著低于对照(P<0.05)，发芽率比对照低23.97%～55.37%。②低质量浓度Pb(135 mg·L-1)条件下，冬凌草幼苗生长活力指数低于对照，但差异不显著；中高质量浓度Pb(270～1 080 mg·L-1)对幼苗生长有显著抑制效应(P<0.05)，胚根长、胚芽长、生物量、生长活力指数均显著低于对照；胚芽和胚根生长受Pb 胁迫，其中胚根生长受抑制程度大于胚芽，胚根长比对照低43.09%～100%。③冬凌草Pb富集系数为0.76～2.59，随Pb浓度增高而增大；Pb生物富集是抑制幼苗生长的主要原因。④经拟合模型预测分析，比对照发芽率和生物量鲜重降低10%的Pb临界质量浓度分别为195.18，101.65 mg·L-1。
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[关键词] 重金属；Pb胁迫；冬凌草；种子萌发；Pb生物富集
据2014年全国土壤污染状况调查公报显示，中国土壤污染总超标率16.1%，其中耕地点位污染物超标率为19.4%，主要污染因子为重金属[1]。重金属污染问题作为影响我国农业发展、食品安全、药品安全、生态环境质量问题的重要因素引起社会广泛关注[2-5]。
重金属污染胁迫也是影响植物生长的逆境因素之一[2-3，6]。植物耐重金属的机制，如何提高植物的耐重金属能力，减少重金属对作物的污染，增加重金属胁迫下的作物产量等，成为人们关注的热点问题。重金属铅(Pb)难降解、易蓄积、毒性大，对中药材生长、产量和品质都有影响[4，6]。过量铅不仅会阻滞植物生长，而且能在植物体内蓄积，进而通过食物链进入人体造成伤害[6]。目前对于重金属污染胁迫种子萌发的研究主要在大宗农作物品种方面，缺乏对重金属在植物体内富集效应的研究，在中药材领域研究更少。冬凌草Rabdosia rubescens(Hemsl.)Hara C. Y. Wu et Hsuan.为多年生草本或亚灌木，是我国20世纪70年代新发现的天然抗癌植物[7-8]。近年来随着进一步开发利用，野生资源日益枯竭，人工栽培面积逐年扩大，重金属铅(Pb)污染风险加大。目前，冬凌草引种区域土壤Pb在30～600 mg·kg-1，其中81.5%符合GB15618土壤质量二级以上标准(按土壤pH不同设置Pb上限为250～350 mg·kg-1)，18.5%的土壤中Pb含量超出二级土壤限量标准；22%药材出现Pb含量超标。
, 百拇医药
本研究试验不同浓度Pb2+对冬凌草种子萌发的影响程度，探讨冬凌草在该时期的Pb生物富集规律及其对幼苗生长的影响，并通过回归分析，建立Pb与种子发芽率、与生物量的拟合模型，预测冬凌草耐受Pb的临界浓度。研究Pb胁迫对种子萌发和幼苗生长的影响，为冬凌草种植地选择及铅污染土壤改良提供理论依据；而对幼苗中Pb富集及其临界值的研究，可用以评价冬凌草的耐铅性。
1 材料
冬凌草种子，幼苗。经中国农业大学郭玉海教授鉴定为唇形科香茶菜属植物碎米桠R. rubescens [Hemsl.] Hara。
冬凌草种子于2013年11月采自河南济源市愚公家珍科技公司王屋山冬凌草基地。阴干净选，室温保存。种子Pb质量分数背景值为2.10 mg·kg-1，千粒重0.596 g。预实验种子发芽率63%。
乙酸铅[Pb(CH3COO)2·3H2O]分析纯，购于汕头市西陇化工厂有限公司。
, 百拇医药
2 方法
2.1 试验设计
采用乙酸铅[Pb(CH3COO)2·3H2O]溶液对冬凌草种子萌发和幼苗生长进行胁迫试验。设4个水平，Pb质量浓度分别为135，270，540，1 080 mg·L-1(以Pb2+ 质量浓度计)。以蒸馏水处理的种子为对照。共5个处理，每个处理设4个重复。
2.2 种子发芽试验
称取大小均匀一致的冬凌草种子2 g。先经10% H2O2冲洗、浸泡20 min消毒杀菌，然后用蒸馏水充分清洗。每个培养皿(直径9 cm)用H2O2消毒，蒸馏水洗净，放置2层滤纸，注入等量Pb溶液或蒸馏水。将种子置于带滤纸的培养皿，进行不同浓度Pb胁迫发芽试验。每皿均匀放置50粒种子。置于恒温光照恒温箱，温度控制(25±2) ℃，光照强度6 600 lx (400～750 nm)，采用光暗交替(12 h·d-1光照)。
, 百拇医药
试验方法：每天向培养皿中补充蒸发去的溶液，称重法补水，保持溶液浓度恒定。
每天上午检查种子萌发情况，记录发芽数。放置种子当日计为第0天。由预实验可知冬凌草种子发芽较快，6 d内可全部萌发，由此选择测定6 d发芽率； 第3天达到发芽高峰，故选择3 d测定发芽势。计录发芽至第6天结束，每个重复随机抽取10粒发芽种子，测量胚芽长、胚根长、幼苗鲜重。
2.3 Pb含量测定
以发芽试验结束当天的冬凌草幼苗为材料测定植株的Pb含量。
样品消解采用微波消解仪。将各处理的幼苗分别用去离子水反复冲洗，然后用滤纸吸取表面水分。每个处理各取0.1 g样加入消解罐的内衬杯中。加入10 mL HNO3， 密封置于消解仪中，静置过夜，24 h后消解。消解条件：5 min内消解罐室温加热至130 ℃，接着在5 min内由130 ℃提高到175～180 ℃，并保持20 min。经40 min冷却后转入50 mL量瓶，加入去离子水定容。同时做空白对照。, 百拇医药(孔四新 苏贺 詹延廷 李海奎 崔旭盛 郭玉海)
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[关键词] 重金属；Pb胁迫；冬凌草；种子萌发；Pb生物富集
据2014年全国土壤污染状况调查公报显示，中国土壤污染总超标率16.1%，其中耕地点位污染物超标率为19.4%，主要污染因子为重金属[1]。重金属污染问题作为影响我国农业发展、食品安全、药品安全、生态环境质量问题的重要因素引起社会广泛关注[2-5]。
重金属污染胁迫也是影响植物生长的逆境因素之一[2-3，6]。植物耐重金属的机制，如何提高植物的耐重金属能力，减少重金属对作物的污染，增加重金属胁迫下的作物产量等，成为人们关注的热点问题。重金属铅(Pb)难降解、易蓄积、毒性大，对中药材生长、产量和品质都有影响[4，6]。过量铅不仅会阻滞植物生长，而且能在植物体内蓄积，进而通过食物链进入人体造成伤害[6]。目前对于重金属污染胁迫种子萌发的研究主要在大宗农作物品种方面，缺乏对重金属在植物体内富集效应的研究，在中药材领域研究更少。冬凌草Rabdosia rubescens(Hemsl.)Hara C. Y. Wu et Hsuan.为多年生草本或亚灌木，是我国20世纪70年代新发现的天然抗癌植物[7-8]。近年来随着进一步开发利用，野生资源日益枯竭，人工栽培面积逐年扩大，重金属铅(Pb)污染风险加大。目前，冬凌草引种区域土壤Pb在30～600 mg·kg-1，其中81.5%符合GB15618土壤质量二级以上标准(按土壤pH不同设置Pb上限为250～350 mg·kg-1)，18.5%的土壤中Pb含量超出二级土壤限量标准；22%药材出现Pb含量超标。
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本研究试验不同浓度Pb2+对冬凌草种子萌发的影响程度，探讨冬凌草在该时期的Pb生物富集规律及其对幼苗生长的影响，并通过回归分析，建立Pb与种子发芽率、与生物量的拟合模型，预测冬凌草耐受Pb的临界浓度。研究Pb胁迫对种子萌发和幼苗生长的影响，为冬凌草种植地选择及铅污染土壤改良提供理论依据；而对幼苗中Pb富集及其临界值的研究，可用以评价冬凌草的耐铅性。
1 材料
冬凌草种子，幼苗。经中国农业大学郭玉海教授鉴定为唇形科香茶菜属植物碎米桠R. rubescens [Hemsl.] Hara。
冬凌草种子于2013年11月采自河南济源市愚公家珍科技公司王屋山冬凌草基地。阴干净选，室温保存。种子Pb质量分数背景值为2.10 mg·kg-1，千粒重0.596 g。预实验种子发芽率63%。
乙酸铅[Pb(CH3COO)2·3H2O]分析纯，购于汕头市西陇化工厂有限公司。
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2 方法
2.1 试验设计
采用乙酸铅[Pb(CH3COO)2·3H2O]溶液对冬凌草种子萌发和幼苗生长进行胁迫试验。设4个水平，Pb质量浓度分别为135，270，540，1 080 mg·L-1(以Pb2+ 质量浓度计)。以蒸馏水处理的种子为对照。共5个处理，每个处理设4个重复。
2.2 种子发芽试验
称取大小均匀一致的冬凌草种子2 g。先经10% H2O2冲洗、浸泡20 min消毒杀菌，然后用蒸馏水充分清洗。每个培养皿(直径9 cm)用H2O2消毒，蒸馏水洗净，放置2层滤纸，注入等量Pb溶液或蒸馏水。将种子置于带滤纸的培养皿，进行不同浓度Pb胁迫发芽试验。每皿均匀放置50粒种子。置于恒温光照恒温箱，温度控制(25±2) ℃，光照强度6 600 lx (400～750 nm)，采用光暗交替(12 h·d-1光照)。
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试验方法：每天向培养皿中补充蒸发去的溶液，称重法补水，保持溶液浓度恒定。
每天上午检查种子萌发情况，记录发芽数。放置种子当日计为第0天。由预实验可知冬凌草种子发芽较快，6 d内可全部萌发，由此选择测定6 d发芽率； 第3天达到发芽高峰，故选择3 d测定发芽势。计录发芽至第6天结束，每个重复随机抽取10粒发芽种子，测量胚芽长、胚根长、幼苗鲜重。
2.3 Pb含量测定
以发芽试验结束当天的冬凌草幼苗为材料测定植株的Pb含量。
样品消解采用微波消解仪。将各处理的幼苗分别用去离子水反复冲洗，然后用滤纸吸取表面水分。每个处理各取0.1 g样加入消解罐的内衬杯中。加入10 mL HNO3， 密封置于消解仪中，静置过夜，24 h后消解。消解条件：5 min内消解罐室温加热至130 ℃，接着在5 min内由130 ℃提高到175～180 ℃，并保持20 min。经40 min冷却后转入50 mL量瓶，加入去离子水定容。同时做空白对照。, 百拇医药(孔四新 苏贺 詹延廷 李海奎 崔旭盛 郭玉海)