全 文 ：阿特拉津和汞胁迫对波斯菊种子萌发及生长的影响
金研铭 ,徐惠风＊ ,李 艳　(吉林农业大学园艺学院 ,吉林长春 130118)
摘要　[目的 ]研究波斯菊在阿特拉津和汞胁迫下的抗逆能力。 [方法] 采用水培的方法 ,研究有机污染物阿特拉津与重金属污染物汞
对波斯菊种子萌发及生长的影响。 [结果 ]低浓度的阿特拉津对波斯菊种子萌发和生长有促进作用 ,与对照相比 , 高浓度的阿特拉津抑
制胚根生长 ,对根茎和叶片影响不大;随着Hg浓度的增加 , Hg对波斯菊种子萌发及生长的抑制作用增强 ,汞对波斯菊种子发芽的抑制
浓度大于 0.05mg/kg。 [结论] 波斯菊可忍受一定浓度的除草剂阿特拉津 ,可利用波斯菊的抗性进行美化环境和去除污染物;而较低浓
度的汞即可对波斯菊产生毒害 ,可以将其作为汞污染环境的一种指示植物。
关键词　波斯菊;阿特拉津;汞;种子发芽;生长
中图分类号　S682.1+1　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2010)07-03384-02
TheEfectsofAtrazineandMercuryStressonSeedGerminationandGrowthofComosbipinnatusCav.
JINYan-mingetal　(HorticultureCollege, JilinAgricultureUniversity, Changchun, Jilin130118)
Abstract　[ Objective] Theaimwastostudyanti-adversityabilityofComosbipinnatusunderatrazineandmercurystress.[ Method] Using
hydroponicmethod, theefectsofatrazineandheavymetalmercuryontheseedgerminationandgrowthofComosbipinnatusweresudied.[ Re-
sult] TheresultshowedthatlowconcentrationsofatrazinepromotedtheseedgerminationandgrowthofComosbipinnatus.Comparedwiththe
control, highconcentrationsofatrazineinbibitedradiclegrowth, litleimpactontherootsandleaves.Underthestressofheavymetalmercury,
astheincreasingoftheconcentrationsofmercury, theseedgerminationandgrowthofComosbipinnatusenhancedinhibition.Theinhibition
concentrationofmecuryonseedgerminationofComosbipinnatuswasbiggerthan0.05mg/kg.[ Conclusion] Comosbipinnatuscouldtolerate
acertainconcentrationofatrazine, whichcoulebeusedtocaryoutlandscapingandremovalofcontaminants.Whilelowerconcentrationsof
mercurycouldproducepoisoningonComosbipinnatus, whichcouldbeusedasakindofindicatorplantsofmercuryenvironmentalpolution.
Keywords　ComosbipinnatusCav.;Atrazine;Mercury;Germinationofseed;Growth
基金项目　吉林省长春市科技局星火专家大院(200710Y04);吉林省教
育厅重点项目(200763)。
作者简介　金研铭(1962-),男 ,吉林吉林人 , 硕士 ,副教授 ,从事园林
树木 、园林苗圃 、园林植物生理生态及园林设计方面的教学
和研究工作。 ＊通讯作者。
收稿日期　 2009-11-27
　　土壤中的有机污染物阿特拉津是一种在世界范围内广
泛使用的三嗪类除草剂 ,可用于防除玉米 、甘薯 、甘蔗 、果园
中的阔叶杂草及部分禾本科杂草。阿特拉津虽是一种低毒
除草剂 ,但被微生物矿化十分缓慢 ,在土壤中的残留半衰期
长达 4 ～57周。大量持续投入除草剂必将影响土壤性质 、土
壤肥力和农产品的品质 ,造成严重的全球性生态问题 [ 1] 。在
曾经使用阿特拉津的国家的地下水 、河流和湖泊中已经检测
到阿特拉津的残留 ,长期暴露在该有机污染物的环境中 ,势
必对动物的生殖与繁衍及人体的健康产生不良影响 [ 2] 。
土壤中的重金属污染物汞主要来自使用或生产汞的工
厂所排放的 “三废 ”和有机汞农药。大量研究表明 ,土壤能迅
速吸附或固定 95%以上的汞 ,汞能抑制植物细胞的分裂和根
系伸长 ,刺激和抑制一些酶的活性 ,从而抑制幼苗的生长 [ 3-6] 。
波斯菊(CosmosbipinnatusCav)属菊科 , 1年生花卉 ,原
产墨西哥 ,其习性为喜阳 ,耐干旱瘠薄土壤 ,肥水过多往往造
成茎叶徒长而开花少 ,且易倒伏 [ 7] 。目前垃圾场改造和美化
中 ,对园林观赏植物的抗逆性机理研究较多 ,而对波斯菊在
污染环境中的研究尚未见报道。笔者以波斯菊为材料 ,利用
水培试验 ,进行不同浓度的阿特拉津和汞胁迫处理 ,研究波
斯菊在污染环境中的适应能力 ,以期为垃圾场改造以及人工
湿地园区建设提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　试验材料　供试材料为上一年收集的波斯菊种子 ,筛
选籽粒饱满的种子。阿特拉津选取上海生产的农药阿特拉
津 ,汞为化学药品氯化汞。
1.2　试验方法　用蒸馏水将波斯菊种子冲洗 3次 ,播于铺
有 1层滤纸的培养皿中 ,每皿 30粒 , 3个皿为 1组 ,分别用
T1 10.0、T2 20.0、T3 350.0、T4 200.0、T5 250.0 mg/ml阿特拉
津 , 0.05、1.00、5.00、10.00、50.00 μg/ml汞以及蒸馏水进行
滴浇 ,其中以蒸馏水为对照组(CK)。再用保鲜膜进行密封 ,
以保证一定的温度和湿度。每个处理重复 3次 ,每天加入一
定量相应浓度的阿特拉津溶液 ,以保证滤纸的湿润。观察其
发芽情况 ,并测定发芽率以及根 、茎 、叶的长度。
2　结果与分析
2.1　阿特拉津处理对波斯菊种子萌发和生长的影响　波斯
菊种子于 5月 22日放入培养皿中 , 5月 24日大多数种子已
发芽。由图 1可知 , 5个处理中 , T1处理在第 6天胚根达最
大值 ,之后下降 ,其他几个处理随阿特拉津浓度的增加增长
速度明显减小 ,且胚根停止生长时间提前 。而 CK一直是持
续上升状态。 5月 27日 , 20.0mg/ml阿特拉津处理的芽根开
始萎蔫;5月 28日 , 10.0和 200.0 mg/ml阿特拉津处理的芽
根开始萎蔫。曹仁林等认为 ,阿特拉津的生物效应及其在植
株中的残留随土壤类型和浓度变化而变化 ,阿特拉津很容易
从土壤转移至植物体内积累 [ 8] 。因此 ,波斯菊长期在含有阿
特拉津的水培环境下逐渐富集阿特拉津在体内 ,因此出现萎
蔫的现象。由图 2可知 ,除 T1处理根茎在第 4天快速生长
外 ,其他浓度的处理和 CK差异不大 ,基本趋势一致。由图 3
可知 , T1处理变化加大 ,但是基本趋势和 CK一样。由图 4
可知 ,随着阿特拉津浓度的增加 ,波斯菊种子的发芽率呈上
升趋势 ,到 T4处理时 ,发芽率达最大 ,之后开始下降 ,说明 T4
浓度是波斯菊受胁迫发芽的最大值。
　　由此可知 ,低浓度的阿特拉津对波斯菊发芽生长有促进
作用 ,而高浓度的阿特拉津抑制胚根生长。说明低浓度阿特
拉津对波斯菊有促进胚根生长的作用 ,而高浓度有抑制根茎
的作用 。
责任编辑　李占东　责任校对　卢瑶安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2010, 38(7):3384-3385, 3407
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.07.126
图 1　阿特拉津处理下波斯菊种子发芽根随时间的变化趋势
Fig.1　TimechangestrendofrootsproutingofCosmosbipin-
natusCav.seedsunderatrazinetreatment
图 2　阿特拉津处理下波斯菊种子发芽根茎随时间的变化趋势
Fig.2　TimechangestrendofrhizomesproutofCosmosbipin-
natusCav.seedsunderatrazinetreatment
图 3　阿特拉津处理下波斯菊种子发芽叶随时间的变化趋势
Fig.3　TimechangestrendofsproutleavesofCosmosbipinnatus
Cav.seedsunderatrazinetreatment
图 4　波斯菊在不同浓度的阿特拉津中的发芽率
Fig.4　GerminationrateofCosmosbipinnatusCav.underdiffer-
entatrazineconcentrations
2.2　汞处理对波斯菊种子萌发和生长的影响　波斯菊种子
于 4月 24日放入培养皿中 , 4 d后 ,于 4月 28日开始发芽。
由于汞对植物的生长及生理的影响较大 ,所以该试验中采用
的是 5月 9 ～ 13日的数据。波斯菊种子在不同浓度的汞中
发芽及生长情况见表 1。由表 1可知 ,波斯菊只在 0.05
μg/ml汞中发芽 ,在 1.00、5.00、10.00、50.00 μg/ml汞中均未
发芽。而在 5月 12日 , 0.05 μg/ml汞中的芽开始萎蔫。由此
可知 ,汞对波斯菊种子发芽有一定的抑制作用。这是由于汞污
染使植物叶片叶绿素含量减少 ,较低浓度时 ,光合速率 、呼吸速
率 、过氧化物酶活性及可溶性蛋白含量上升 ,随着污染物浓度
的加大 、污染时间的延长 ,其生理指标均相应下降 [ 9] 。
表 1　波斯菊种子在不同浓度汞溶液中的发芽及生长情况
Table1　GerminationandgrowthsituationofGerminationandgrowth
seedsunderdifferentconcentrationofmercurysolutions
日期
Date
温度∥℃
Temperature
芽长 Germinallength∥cm
CK 0.05μg/ml
1.00
μg/ml
5.00
μg/ml
10.00
μg/ml
50.00
μg/ml
05-09 19.5 1.52 1.28 - - - -
05-10 21.0 1.65 1.35 - - - -
05-11 20.0 1.71 2.02 - - - -
05-12 20.0 1.72 1.84 - - - -
05-13 22.5 1.90 1.31 - - - -
发芽率 ∥% 85.56　 84.44　 0 0 0 0
Germinationrate
　　曲筱丽等研究表明 ,中性紫色土上汞发生微生物毒害的
临界值为 5 ～ 10 mg/kg[ 10] 。该研究表明 ,波斯菊仅在汞浓度
为 0.05μg/ml中发芽 ,而在其他浓度的汞中均未发芽。由此
可知 ,汞对波斯菊种子发芽的抑制浓度大于 0.05mg/kg。因
此 ,波斯菊仅在含有微量汞的土壤中可以生存 ,高浓度的汞
污染区不适合栽植波斯菊。
3　结论与讨论
随着农药等化学品在农业生产上的广泛应用 ,它们所带
来的生态与环境问题日益严重。世界上许多国家及地区的
地表水和地下水中以及大气沉降物中均检测出了阿特拉津
的残留物 ,其对生态环境的影响具有全球性。阿特拉津在土
壤中的持留期较长并具有生物富集性 ,对粮食和食品安全构
成潜在威胁 [ 11] 。汞是一种植物非必需元素 ,在植物体内积
累到一定程度 ,就可能造成对植物的毒害作用 [ 12-13] 。该试
验结果表明 ,波斯菊种子在阿特拉津的胁迫下 ,低浓度促进
生长 ,高浓度抑制生长;而在汞胁迫下 ,种子发芽受到抑制 ,
受抑制的浓度大于 0.05 mg/kg。因此 ,在含有低浓度有机污
染物阿特拉津的土壤中 ,可种植波斯菊;而在含有重金属污
染物汞的土壤中 ,则不可种植波斯菊。因此 ,波斯菊可以作
为汞污染环境的一种指示植物 ,而在除草剂阿特拉津污染的
环境中可以利用波斯菊的抗性进行美化环境和去除污染物。
其污染物在该植物体内的迁移及转化规律有待于进一步
研究。
参考文献
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(下转第 3407页)
338538卷 7期　　　　　　　　　　　　　　　　金研铭等　阿特拉津和汞胁迫对波斯菊种子萌发及生长的影响
表 1　芒萁提取物的萃取结果
Table1　TheextractionresultsofextractofDicranopteirspedata
提取部分
Partsofextracts
重量∥g
Weight
得率∥%
Yield
石油醚部位 Partsofpetroleumether 12.552 23.00
乙酸乙酯部位 Partsofethylacetateextract 6.926 12.47
水饱和正丁醇部位 18.612 33.51
Partsofwater-saturatedn-butanol
水部位 Partsofwater 15.480 27.86
全面地了解芒萁乙醇提取物中的化学成分 ,采用极性的不同
的混合溶剂作为展开剂 ,采用不同的显色方法进行显色 ,发
现经过萃取以后芒萁乙醇提取物基本按照萃取溶剂极性的
不同而得以分离。经过比对(图 1),芒萁总提取物的 TLC谱
图与相应萃取部位的显色斑点没有完全对应 ,原因可能是经
过萃取富集以后 ,样品相应斑点的浓度加大 ,因而出现在相
应萃取部位的 TLC谱图中 ,通过 TLC谱图中各个样品斑点
的 Rf值及其显色行为可以初步判定:在乙酸乙酯相萃取物
和正丁醇相萃取物中 ,含有较多的蒽醌 、极性较大的木脂素
和萜类物质。
注:A.紫外灯下显色;B.碘显色;C.10%硫酸乙醇溶液显色。
Note:A.ColoredbyUVlamps;B.ColoredbyIodine;C.Coloredby10%sulfuricacidinEthanol.
图 1　薄层层析分析的结果
Fig.1　TheresultsoftheTLCanalysis
　　在芒萁乙醇提取物化学成分 TLC分析过程中 ,使用展开
剂氯仿∶甲醇为 7∶3(V/V)的展开效果较好 ,可以展示各部位
中主要成分 ,而显色方法则以 10%硫酸乙醇溶液加热显色
为佳。
3　讨论
植物化感作用作为自然界普遍存在的一种现象 ,对于它
的研究不仅有助于进一步揭示植物间存在的化学生态关系 ,
而且在农业生产 、森林抚育 、植物保护和生物防治等方面也
表现出巨大的应用潜力。化感物质作为一种信息载体物质
几乎存在于植物的所有器官中 ,进一步加强对芒萁化感物质
分离 、纯化及结构鉴定等方面的研究 ,将为后续芒萁化感作
用的物质基础和机理研究提供指导。
参考文献
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(上接第 3385页)
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340738卷 7期　　　　　　　　　　　　　　　　陈少波等　芒萁乙醇提取物中化学成分的薄层层析分析