鎘脅迫對小麥種子萌發(fā)特性的影響

祝社民

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西 商洛 726000)

重金屬鎘(Cd2+)因其生態(tài)效應(yīng)的復(fù)雜性已成為全球關(guān)注的問題之一［1］。與其他重金屬相比，Cd2+更易被作物吸收向籽粒轉(zhuǎn)移［2］，即使生長在非污染土壤上的小麥，籽粒中Cd2+的含量變動在0.002～0.207 mg·kg-1［3］。近年來由于工業(yè)“三廢”的不合理處置及化肥的大量施用，導(dǎo)致農(nóng)田和作物的重金屬污染日趨嚴(yán)重［4］。據(jù)統(tǒng)計，我國農(nóng)田Cd2+污染面積高達(dá)1.33 萬hm2，受污染糧食高達(dá)1 200 萬t［5］。

萌發(fā)期是植物生命活動最強(qiáng)烈的一個時期，種子發(fā)芽好壞直接關(guān)系到作物的生長發(fā)育。有關(guān)鎘脅迫對小麥萌發(fā)影響的研究已有報道。曹丹等［6］研究認(rèn)為鎘脅迫對徐麥33 發(fā)育呈抑制趨勢;張珂等［7］研究表明，矮抗58 的發(fā)芽勢、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)在鎘脅迫濃度為20 mg·L-1和50 mg·L-1時最大。這為后續(xù)研究提供了較好地借鑒和參考。試驗以商麥1619 和蘭黑粒種子為材料，研究不同濃度鎘對其萌發(fā)特性的影響，以期為研究鎘對小麥傷害機(jī)制提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為商麥1619 和蘭黑粒，種子由商洛學(xué)院秦嶺植物良種繁育中心提供。選取均勻度一致、完好無損的種子，10%的過氧化氫溶液浸泡消毒5 min，用蒸餾水反復(fù)沖洗，用濾紙吸干水分備用。

1.2 試驗處理

試驗于2017-2018 年在商洛學(xué)院實驗室進(jìn)行。將處理過的小麥在蒸餾水中浸泡5 h，用濾紙吸干水分，置于已加入梯度Cd2+的培養(yǎng)皿中進(jìn)行培養(yǎng)。共設(shè)5 個Cd2+濃度處理，分別為0 mg·L-1、2.5 mg·L-1、5 mg·L-1、7.5 mg·L-1和10 mg·L-1。每個培養(yǎng)皿中放50 粒種子，3 次重復(fù)。試驗期間每天加入等量的溶液以保持濾紙浸濕狀態(tài)。

1.3 測定指標(biāo)與方法

第3 天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第7 天統(tǒng)計發(fā)芽率、胚芽鞘長、芽長、莖葉干重和根干重。方法參考文獻(xiàn)［8-9］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 軟件進(jìn)行方差分析及顯著性分析，Excel2007 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 Cd 處理對小麥發(fā)芽勢、發(fā)芽率的影響

由表1 可知，商麥1619 發(fā)芽勢隨Cd 濃度的升高而呈現(xiàn)先降后升的變化趨勢，在2.5 mg·L-1時呈下降趨勢，5 mg·L-1、7.5 mg·L-1、10 mg·L-1時依次呈增加趨勢，無顯著性影響;藍(lán)黑粒發(fā)芽勢與Cd 濃度無明顯變化，5 mg·L-1、10 mg·L-1時有所下降，2.5 mg·L-1、7.5 mg·L-1時有所增加。商麥1619 和蘭黑粒的發(fā)芽率隨Cd濃度變化無顯著性變化。

表1 不同濃度Cd 對小麥發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響

2.2 Cd 處理對小麥胚芽鞘長和芽長的影響

由圖1 可得，Cd 處理后商麥1619 及蘭黑粒胚芽鞘長度和芽長均呈先增后減的變化趨勢。以芽長為例，在2.5 mg·L-1下，商麥1619 及蘭黑粒胚芽鞘長度分別較對照升高4.62%和4.52%;在5 mg·L-1下呈下降的變化趨勢，分別較對照降低2.31%和1.06%;7.5 mg·L-1時，分別較對照降低7.23%和6.12%;在10 mg·L-1時下降幅度較為明顯，胚芽鞘長度較對照分別下降10.4%和20.21%。

圖1 不同濃度Cd 對小麥胚芽鞘長和芽長的影響

2.3 Cd 處理對小麥根干重和莖葉干重的影響

由表2 可知，不同濃度Cd 對小麥根干重影響不同。和對照相比，商麥1619 根干重在2.5 mg·L-1時降低6.03%，5 mg·L-1降低3.76%，7.5 mg·L-1增加0.96%，10 mg·L-1降低6.93%;蘭黑粒根干重呈先增后降的變化趨勢，在2.5 mg·L-1濃度下達(dá)最大值，較對照升高7.22%，5 mg·L-1較對照降低6.25%，7.5 mg·L-1降幅為19.17%，10 mg·L-1下降21.86%。

Cd 濃度的增高，商麥1619 和蘭黑粒的葉干重均表現(xiàn)出下降的變化趨勢，2.5 mg·L-1時，商麥1619 和蘭黑粒分別較對照下降7.57% 和10.36%，5 mg·L-1分別較下降22.54% 和11.07%，7.5 mg·L-1下葉干重分別下降30.37%和14.28%，10 mg·L-1時葉干重較對照進(jìn)一步下降，分別為38.85%和17.17%。

表2 不同濃度Cd 對小麥根干重和莖葉干重的影響

3 討論

種子萌發(fā)作為小麥生命周期的起始階段，具有強(qiáng)烈的生命活動，表現(xiàn)出品種的遺傳特性，影響小麥后期出苗成長［6］。發(fā)芽勢、發(fā)芽率可反映種子質(zhì)量優(yōu)劣情況。本試驗中，商麥1619 和蘭黑粒的發(fā)芽勢及發(fā)芽率隨Cd 濃度增加無明顯變化，這與鄭世英等［10］、韓超等［11］的結(jié)論大致相符，在種子萌發(fā)之前吸收外界的養(yǎng)分多數(shù)為水分，所以Cd 對其發(fā)芽勢及發(fā)芽率影響較小。而小麥種子胚芽鞘長及芽長隨著Cd 濃度升高呈現(xiàn)出先增后減的趨勢，在2.5 mg·L-1濃度下達(dá)到最大峰，表明低濃度的Cd 處理可促進(jìn)胚芽鞘及芽長的生長，高濃度下可抑制其生長，與檀建新等［12］研究結(jié)論相符。而Cd 脅迫對部分萌發(fā)指標(biāo)具有明顯的促進(jìn)或抑制作用，其最高耐Cd 水平尚需進(jìn)一步研究。