全 文 ：３１卷０７期
Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．０７
草　业　科　学
ＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ
１２６９－１２７４
０７／２０１４
ＤＯＩ：１０．１１８２９＼ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０６２９．２０１４－００６５
不同基因型高羊茅的耐铅与铅富集特性
李惠英，户正荣，傅金民
（中国科学院武汉植物园 植物种质创新与特色农业重点实验室，湖北 武汉４３００７４）
摘要：高羊茅（Ｆｅｓｔｕｃａ　ａｒｕｎｄｉｎａｃｅａ）具有修复铅（Ｐｂ）污染土壤的应用潜力。为筛选耐铅和铅富集能力强的高羊
茅基因型，本研究利用水培试验，分析了铅浓度在５００、１　０００、１　５００ｍｇ·Ｌ－１递增的条件下，１８个高羊茅基因型的
生长反应和铅吸收转运特征。结果表明，５００ｍｇ·Ｌ－１铅浓度下，所有基因型均保持良好的生长状况及草坪质
量；当浓度升至１　０００、１　５００ｍｇ·Ｌ－１时，草坪质量、植株铅含量以及铅转移系数均出现显著的基因型间差异（Ｐ＜
０．０５）。‘Ｋｅｎｔｕｃｋｙ－３１’，‘ＰＩ２３２８７６’，‘ＰＩ６３４２２９’和‘ＡＳＴ７００１’等基因型的地上部铅含量大于３５ｍｇ·ｇ－１　ＤＷ
（干质量），同时，它们对铅的转移系数也较高（大于０．４２）。而‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’的地上部铅含量（３．３４ｍｇ·ｇ－１　ＤＷ）和
铅转移系数（０．０３）均最小，对铅的耐性最强。研究结果为铅污染土壤的植物修复与植被重建提供了新的材料和
参考。
关键词：高羊茅；重金属铅；植物修复；铅富集；筛选
中图分类号：Ｓ８１６；Ｓ５４３＋．９０３；Ｑ９４３．２　　　文献标识码：Ａ　　　文章编号：１００１－０６２９（２０１４）０７－１２６９－０６＊
Ｌｅａｄ　ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　ａｎｄ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔａｌ　ｆｅｓｃｕｅ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
ＬＩ　Ｈｕｉ－ｙｉｎｇ，ＨＵ　Ｚｈｅｎｇ－ｒｏｎｇ，ＦＵ　Ｊｉｎ－ｍｉｎ
（Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐｌａｎｔ　Ｇｅｒｍｐｌａｓｍ　Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｗｕｈａｎ　Ｂｏｔａｎｉｃａｌ　Ｇａｒｄｅｎ，
Ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ　４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｌ　ｆｅｓｃｕｅ（Ｆｅｓｔｕｃａ　ａｒｕｎｄｉｎａｃｅａ）ｉｓ　ａ　ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｆｏｒ　ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｅａｄ（Ｐｂ）ｃｏｎｔａｍｉｎａ－
ｔｅｄ　ｓｏｉｌｓ　ｂｙ　ｐｈｙｔｏｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｅｌｅｃｔ　ｔｈｅ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈｅｒ　Ｐｂ　ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　ｏｒ　ｈｉｇｈ　ａｃｃｕｍｕｌａ－
ｔｉｏｎ　ａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ，Ｐｂ　ｕｐｔａｋｅ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　１８ｔａｌ　ｆｅｓｃｕｅ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃ　ｃｕｌｔｕｒｅ　ｗｉｔｈ　５００，１　０００，１　５００ｍｇ·Ｌ－１　ｏｆ　Ｐｂ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ
ａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔｅｄ　ｔａｌ　ｆｅｓｃｕｅ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ　ｗｅｒｅ　ｔｏｌｅｒａｎｔ　ｔｏ　５００ｍｇ·Ｌ－１　ｏｆ　Ｐｂ．Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　Ｐｂ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ
ｗｅｒｅ　１　０００ａｎｄ　１　５００ｍｇ·Ｌ－１，ｔｈｅｒｅ　ｗｅｒｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｕｒｆ　ｑｕａｌｉｔｙ，Ｐｂ　ｕｐｔａｋｅ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ
ａｍｏｎｇ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ（Ｐ＜０．０５）．Ｓｈｏｏｔ　Ｐｂ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ　ｉｎ‘Ｋｅｎｔｕｃｋｙ－３１’，‘ＰＩ２３２８７６’，‘ＰＩ６３４２２９’ａｎｄ
‘ＡＳＴ７００１’ｗｅｒｅ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　３５ｍｇ·ｇ－１　ＤＷ （ｄｒｙ　ｗｅｉｇｈｔ）．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　４
ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ　ｗｅｒｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｏｔｈｅｒｓ（＞０．４２）．Ａｍｏｎｇ　ａｌ　ｔｈｅ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ，‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’ｈａｄ　ｔｈｅ　ｌｅａｓｔ　ｓｈｏｏｔ　Ｐｂ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（３．３４ｍｇ·ｇ－１　ＤＷ）ａｎｄ　ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒ（０．０３）．Ｈｏｗｅｖｅｒ　ｉｔ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｔｏｌｅｒａｎｔ　ｔｏ
ｈｉｇｈ　Ｐｂ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｇｒｅｗ　ｎｏｒｍａｌｙ　ｉｎ　ｎｕｔｒｉｅｎｔ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　１５００ｍｇ·Ｌ－１　Ｐｂ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｓｕｆｆｅｒ－
ｉｎｇ　ｐｈｙｔｏｔｏｘｉｃｉｔｙ．Ｔｈｉｓ　ｗｏｒｋ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｎｅｗ　ｐｌａｎｔ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ　ｆｏｒ　ｒｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ　ｏｒ　ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｂ
ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ　ｓｏｉｌｓ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔａｌ　ｆｅｓｃｕｅ；ｌｅａｄ；ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ；Ｐｂ　ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ
Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ：ＦＵ　Ｊｉｎ－ｍｉｎ　Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｆｕ＠ｗｂｇｃａｓ．ｃｎ
＊ 收稿日期：２０１４－０２－１５　　接受日期：２０１４－０４－１８
基金项目：国家自然科学基金“高羊茅铅富集关键基因的发掘与功能解析”（３１２０１６５３）；中科院院地合作项目“湖南重金属超富集草坪草
的选育与示范”（Ｎｏ．２Ｂ２０１１３１１６１１０１６１６）
第一作者：李惠英（１９７７－），女，河南滑县人，副研究员，博士，研究方向为草坪草逆境分子生物学。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｈｕｉｙｉｎｇ＠ｗｂｇｃａｓ．ｃｎ
通信作者：傅金民（１９６１－），男，山东菏泽人，研究员，博士，研究方向为草坪种质资源学。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｆｕ＠ｗｂｇｃａｓ．ｃｎ
ＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ（Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．０７） ０７／２０１４
　　铅是一种重要的重金属污染物，我国铅污染现
象非常普遍，其中，以土壤铅污染最为突出。铅毒性
大，具有极强的累积性和不可逆性，对动植物都具有
很强的毒害作用。经食物链进入人体后，对人体健
康也造成严重威胁［１］。近几年，我国各地儿童血铅
超标事件时有发生，因此，怎样修复铅污染环境已成
为当前环境科学的研究热点。
近年来，利用超富集植物对重金属污染土壤进
行修复的技术被公认为是一种绿色安全的修复技
术，与传统修复措施相比，植物修复具有成本低、操
作简单、无二次污染等优势［２－３］。但其缺点是必须获
得重金属超富集植物［４］，且超富集植物通常生长缓
慢、生物量小，分布地域性较强，不适宜大范围污染
土壤的修复。此外，超富集植物观赏价值普遍较低，
综合生态效应不佳。
高羊茅（Ｆｅｓｔｕｃａ　ａｒｕｎｄｉｎａｃｅａ）是一种冷季型多
年生草坪草兼牧草，具有绿期长、适应性好、抗逆性
强等特点，在我国北部地区广泛栽种。同时，其耐热
性相对较强，在我国长江流域气候过渡区也能顺利
越夏。因此，上海、浙江、江西、安徽、江苏、湖南、湖
北、广西、贵州、云南等地都适合高羊茅的生长［５］。
研究表明，高羊茅也可作为重金属铅污染的一种修
复植物。在５　０００ｍｇ·ｋｇ－１的高浓度铅处理下，高
羊茅可保持正常生长［６］。水培条件下，铅浓度达
４５０ｍｇ·Ｌ－１时，仍能保持正常生长，根系不会产生
明显损伤［７］。高羊茅地上部铅含量及转运系数在常
用草坪草中是最高的，其铅转运系数可达１．３０［６］，高
于Ｎａｎｄａ等［８］推荐的铅超富集植物转运系数０．０４。
利用高羊茅修复重金属铅污染土壤具有诸多优
点，如可同时美化环境，生长快，生物量大，刈割方
便，有利于重金属的回收处理；根系发达，有利于保
持水土；不进入食物链，对人体安全；适应性广，可
大范围种植等等。因此，将高羊茅用于铅污染土壤
的植物修复已成为一种趋势［９－１１］。但目前世界上高
羊茅基因型众多，不同的高羊茅基因型耐铅和铅富
集能力是否存在差异？哪些基因型适宜于铅污染土
壤的修复？这些问题尚未得到解决。为此，本研究
利用水培试验对１８种高羊茅的耐铅性和铅富集特
征进行研究，探究不同基因型对重金属铅的富集能
力是否存在差异，旨在筛选耐铅和铅富集能力更强
的高羊茅基因型，为选用最适的高羊茅基因型进行
铅污染土壤的修复治理提供参考。
１　材料与方法
１．１　高羊茅材料
供试高羊茅种子植物种质创新与特色农业部重
点本实验室收集保存，共１８个基因型，分别为
‘Ｋｅｎｔｕｃｋｙ－３１’、‘Ｆａｌｃｏｎ’、‘Ｅｎｄｅａｖｏｒ’、‘ＷＴＦ１２’、
‘Ｌｉｎｄｅｒｇｈ’、‘Ｐａｄｒｅ’、‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’、‘Ｋ０６－ＷＡ’、‘Ｉｎ－
ｎｏｖａｔｏｒ’、‘Ｒｅｍｂｒｏｎｅｔ’、‘ＣＥ１’、‘Ｍｉｌｉｎｎｉｕｍ’、
‘Ｈｏｕｎｄｏｇ’、‘ＰＩ６３４２２９’、‘ＷＴＦ４’、‘Ｂａｒｌｅｘａｓ’和
‘ＡＳＴ７００１’。其中，‘ＷＴＦ１２’和‘ＷＴＦ４’是实验室
在国 内 收 集 的 野 生 种 质 材 料，‘ＰＩ２３２８７６’和
‘ＰＩ６３４２２９’分别来自非洲国家阿尔及利亚和突尼
斯，其余高羊茅基因型均来自美国。
１．２　播种与铅处理
将高羊茅种子分别播种于装有干净细沙底部具
小孔的塑料培养杯中，覆盖５ｍｍ 薄沙，每天浇水保
持水培杯中基质湿润。种子发芽后，每周浇１／２
Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液［１２］（超纯水制备）。待幼苗长至１２
ｃｍ后，将培养杯中高羊茅植株根系分别用自来水和
超纯水冲洗干净，转移到装有１／２Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液
三角瓶中适应性培养３ｄ，统一修剪高度为８ｃｍ，进
行Ｐｂ处理。
铅处理组：将Ｐｂ（ＮＯ３）２ 按５００、１　０００、１　５００
ｍｇ·Ｌ－１的递增浓度依次加入改良的１／２Ｈｏａｇ－
ｌａｎｄ营养液中［１３］，每隔１ｄ更换新的营养液，每个
浓度梯度分别处理７ｄ。对照组为不加Ｐｂ（ＮＯ３）２
的改良１／２Ｈｏａｇｌａｎｄ营养液。每个基因型的对照
和处理分别设３个重复，共１０８个样品。铅处理组
和对照组高羊茅均在温室中进行培养，温度为２０
℃／１６℃（昼／夜），光强为８　０００ｌｘ，光照时间１４
ｈ·ｄ－１，每次改变铅处理浓度前，统一修剪样品，使
其高度保持为８ｃｍ。
１．３　草坪质量
每个梯度的铅浓度试验处理７ｄ后，对高羊茅
草坪质量进行观察打分，每个基因型的３次重复分
别打分，取平均值作为目测质量分数。打分参考
Ｔｕｒｇｅｏｎ［１４］的方法，采取９分制，０分为叶片枯黄而
薄，植株死亡，６分为可视觉接受水平，９分为叶片稠
密，色泽浓绿，植株生长旺盛。
１．４　植株铅含量测定
１　５００ｍｇ·Ｌ－１　Ｐｂ（ＮＯ３）２ 处理７ｄ后，分别将
对照和处理组高羊茅植株分地上部和根部采集样
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品。用自来水先把植株地上部冲洗干净，然后用去
离子水冲洗，吸水纸将表面的水吸干。根部先放入
２０ｍｍｏｌ　Ｎａ－ＥＤＴＡ 溶液中浸泡润洗１５ｍｉｎ，以去
除表面吸附的Ｐｂ２＋，再用去离子水冲洗干净。样品
在１０５℃下杀青３０ｍｉｎ后，再于７０℃烘２４ｈ至质
量恒定。烘干的植物样品经粉碎后，采用Ｖ浓ＨＮＯ３∶
ＶＨＣｌＯ４ ＝３∶１ 法 消 化，原 子 吸 收 分 光 光 度 计
［ＡＡ２４０ＦＳ火焰系统，美国瓦里安（ＶＡＲＩＡＮ）公
司，型号：ＳｐｅｃｔｒＡＡ－Ｄｕｏ］测定植物样品中的铅质量
分数［１５－１６］。转移系数按Ｔａｎｈａｎ等［１７］的方法计算。
１．５　统计分析
采用ＳＰＳＳ　１６．０软件对所测数据统计分析，用平
均值和标准误表示测定结果。利用Ｏｎｅ－ｗａｙ　ＡＮＯ－
ＶＡ方法进行方差分析，基于Ｄｕｎｃａｎ新复极差（ＳＳＲ）
法进行不同基因型间的多重比较，显著性水平为
０．０５。用Ｅｘｃｅｌ　２００３软件进行数据作图。
２　结果与分析
２．１　铅处理对高羊茅草坪质量的影响
多重比较结果表明，除了５００ｍｇ·Ｌ－１的铅处
理组与对照组的草坪质量差异不显著外（Ｐ＞
０．０５），其他浓度的处理组与对照组之间，以及所有
铅处理组之间均有显著差异（Ｐ＜０．０５）。正常生长
条件下，１８个高羊茅基因型的草坪质量均在８．７分
以上（图１）。５００ｍｇ·Ｌ－１的Ｐｂ处理一周后，所有
基因型的草坪质量平均得分仍在８．５以上，叶色保
持碧绿，生长旺盛，某些基因型的草坪质量甚至超过
了对照（如‘Ｋ０６－ＷＡ’）。当Ｐｂ浓度增加至１　０００
ｍｇ·Ｌ－１时，不同基因型开始呈现出明显的差异。
其中，‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’、‘Ｌｉｎｄｅｒｇｈ’、‘ＷＴＦ１２’、‘ＣＥ１’、
‘Ｈｏｕｎｄｏｇ’、‘ＷＴＦ４’６个材料的草坪质量较高，得
分在７．５以上，尤其是‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’草坪质量最高，达
８．３。其余１２个基因型的草坪质量得分较低，少量
叶片出现发黄现象，生长受到一定的抑制，但也在可
接受水平（草坪质量得分在６～７）。当Ｐｂ２＋提升至
１　５００ｍｇ·Ｌ－１后，超过２／３的高羊茅基因型生长受
到严重抑制，叶片整体发黄，部分基因型还出现了萎
蔫现 象，草 坪 质 量 降 至 可 接 受 水 平 之 下，如
‘ＰＩ２３２８７６’、‘ＰＩ６３４２２９’和‘ＡＳＴ７００１’３个基因型
的草坪质量仅为３分左右。但‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’仍保持着
较高的草坪质量（７．７分），此外，‘ＷＴＦ１２’、‘Ｌｉｎ－
ｄｅｒｇｈ’和‘ＷＴＦ４’也在可接受水平以上。
２．２　高羊茅地上部分铅含量
高羊茅地上部分铅含量在基因型间存在差异
（图２）。结果表明，大部分高羊茅基因型的地上部
分都累积了高浓度的铅离子，其中‘Ｋｅｎｔｕｃｋｙ－３１’，
‘ＰＩ２３２８７６’，‘ＰＩ６３４２２９’和‘ＡＳＴ７００１’这４个基因
型的铅含量最高，在３５ｍｇ·ｇ－１以上，‘ＰＩ６３４２２９’
和‘ＡＳＴ７００１’甚至接近５０ｍｇ·ｇ－１，显著高于除
‘Ｋｅｎｔｕｃｋｙ－３１’和‘ＰＩ２３２８７６’以外的其他所有基因
图１　铅处理前后不同高羊茅基因型的草坪质量
Ｆｉｇ．１　Ｔｕｒｆ　ｇｒａｓｓ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔａｌ　ｆｅｓｃｕｅ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ　ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｂｙ　Ｐｂ
注：不同小写字母表示所有处理间存在显著差异（Ｐ＜０．０５）。Ｋ－３１，‘Ｋｅｎｔｕｃｋｙ－３１’；Ｆａ，‘Ｆａｌｃｏｎ’；Ｅｎ，‘Ｅｎｄｅａｖｏｒ’；Ｗ１２，‘ＷＴＦ１２’；Ｌｉ，‘Ｌｉｎ－
ｄｅｒｇｈ’；Ｐａｄｒｅ，‘Ｐａｄｒｅ’；Ｓｉ，‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’；Ｋ０６，‘Ｋ０６－ＷＡ’；Ｉｎ，‘Ｉｎｎｏｖａｔｏｒ’；Ｒｅｍｂ，‘Ｒｅｍｂｒｏｎｅｔ’；ＣＥＩ，‘ＣＥ１’；Ｍｉｌ，‘Ｍｉｌｉｎｎｉｕｍ’；Ｈｄ，‘Ｈｏｕｎｄ－
ｏｇ’；ＰＩ６３，‘ＰＩ６３４２２９’；ＷＴＦ４，‘ＷＴＦ４’；Ｂｌ，‘Ｂａｒｌｅｘａｓ’；ＡＳＴ，‘ＡＳＴ７００１．下同。
Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌｏｗｅｒ　ｃａｓｅ　ｌｅｔｔｅｒｓ　ｍｅａｎ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　ａｍｏｎｇ　ａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ　ａｔ　０．０５ｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｂｅｌｏｗ．
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ＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ（Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．０７） ０７／２０１４
图２　铅处理后不同高羊茅基因型的地上部分铅含量
Ｆｉｇ．２　Ｐｂ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｈｏｏｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔａｌ　ｆｅｓｃｕｅ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
型（Ｐ＜０．０５）。地上部铅含量最低的是‘Ｓｉｌｖｅｒａ－
ｄｏ’，仅为３．３ｍｇ·ｇ－１，显著低于除‘Ｌｉｎｄｅｒｇｈ’以
外的其他所有基因型。其余基因型地上部铅含量在
１０～３０ｍｇ·ｇ－１。
２．３　高羊茅地下部分铅含量
与地上部铅含量表现相似，地下部铅含量在高
羊茅基因型之间也存在差异（图３）。整体而言，高
羊茅地下部的铅含量在６３～１７０ｍｇ·ｇ－１，远高于
地上部。有趣的是，地上部铅离子含量高的基因型
如‘Ｋｅｎｔｕｃｋｙ－３１’和‘ＰＩ２３２８７６’，其地下部铅离子含
量反而较低。相反，地上部铅离子含量最小的 ‘Ｓｉｌ－
ｖｅｒａｄｏ’，其地下部铅离子含量却是１８个高羊茅基
因型中最高的，达１７０ｍｇ·ｇ－１。地下部铅离子累
积含量较高的基因型还有‘Ｅｎｄｅａｖｏｒ’、‘Ｌｉｎｄｅｒｇｈ’、
‘Ｒｅｍｂｒｏｎｅｔ’、‘Ｉｎｎｏｖａｔｏｒ’以及‘ＷＴＦ４’等，均在
１３０ｍｇ·ｇ－１以上。而地下部铅离子累积最少的基
因型是‘Ｈｏｕｎｄｏｇ’，为６３ｍｇ·ｇ－１。
２．４　高羊茅品种铅转移系数
铅转移系数在１８个高羊茅基因型之间也存在
差异（图４）。铅转移系数最大的４个基因型依次是
‘Ｋｅｎｔｕｃｋｙ－３１’、‘ＰＩ２３２８７６’、‘ＰＩ６３４２２９’和
‘ＡＳＴ７００１’，均在０．４２以上，其中‘Ｋｅｎｔｕｃｋｙ－３１’和
‘ＰＩ２３２８７６’超过了０．５。对铅转移系数最小的基因
型是‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’，仅为０．０３，其次是‘Ｌｉｎｄｅｒｇｈ’，为
０．０８。其余基因型的转移系数在０．１０～０．２８。对
比铅含量和铅转移系数发现，高羊茅对铅的转移系
数大小与不同基因型地上部铅积累能力呈现基本一
致的特征。
３　讨论
本研究表明，所有供试高羊茅基因型均能耐受
５００ｍｇ·Ｌ－１的铅浓度胁迫，在此浓度下高羊茅的
生长和草坪质量与对照无明显差异，有的基因型长
势和草坪质量甚至超过了对照。刘素纯等［１９］研究也
图３　铅处理后不同高羊茅基因型的地下部分铅含量
Ｆｉｇ．３　Ｐｂ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｒｏｏｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔａｌ　ｆｅｓｃｕｅ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
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０７／２０１４ 草　业　科　学 （第３１卷０７期）
图４　不同高羊茅基因型的铅转移系数
Ｆｉｇ．４　Ｐｂ　ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔａｌ　ｆｅｓｃｕｅ　ｇｅｎｏｔｙｐｅｓ
表明，小于２００ ｍｇ·Ｌ－１浓度的铅处理会促进黄瓜
（Ｃｕｃｕｍｉｓ　ｓａｔｉｖｕｓ）幼苗根茎的生长，这种现象可能
是因为低浓度的重金属对植物具有积极的“刺激作
用”［２０］。当铅处理水平升至１　０００ｍｇ·Ｌ－１时，绝大
部分高羊茅基因型的生长受到明显抑制，部分叶片
出现发黄现象，草坪质量下降，但仍保持在可接受水
平之上。铅处理浓度达到１　５００ｍｇ·Ｌ－１时，高羊
茅的生长反应出现了明显的基因型间差异，大部分
高羊茅基因型的生长受到显著抑制，甚至出现生长
停滞现象，叶片整体萎蔫发黄，草坪质量严重下降；
但仍有少数基因型保持良好的生长态势和较高的草
坪质量。
铅处理后，所有供试高羊茅的地上部和地下部
的铅含量都明显增加，且地上部均小于地下部的铅
质量分数。这说明高羊茅物种对铅都具有一定的吸
收能力，而且吸收的铅主要积累在根部，这可能与铅
在环境中的可移动性较低有关［２１］。Ｂａｋｅｒ等［２２］将
叶片或地上部（干质量）含Ｐｂ达到１　０００μｇ·ｇ
－１以
上，同时铅转移系数大于１的植物定义为铅超富集
植物，但该定义没有考虑植物的生物量问题。实际
上，即使地上部分铅质量分数大，转运系数也大，但
若在一定时期内植物生长量小，则自地下部分向地
上部分转运总量少，带走的铅绝对量也少，这样的植
物修复价值并不高。２００５年，聂发辉［２３］建议，将给
定生长期内单位面积地上部分植物吸收的重金属总
量与土壤含量之比（生物富集量系数）作为超富集植
物的一项评价指标，使得富集量或转运系数未达到
某一水平，但生物量很大的植物也能作为超富集植
物。尽管本研究中１８个供试高羊茅基因型对铅的
转运系数低于１，但其地上部分铅含量均远远大于
超富集植物的标准，加之高羊茅生长快速，生物量
大，适应性广，因此，在铅污染土壤的植物修复工程
中具有比一般超富集植物更高的应用潜力。来自非
洲的‘ＰＩ２３２８７６’、‘ＰＩ６３４２２９’和来自美国的‘Ｋｅｎ－
ｔｕｃｋｙ－３１’、‘ＡＳＴ７００１’共４个基因型累积的铅离子
浓度最高，在３５ ｍｇ·ｇ－１以上。‘ＰＩ６３４２２９’和
‘ＡＳＴ７００１’甚至接近５０ｍｇ·ｇ－１。同时，它们对铅
的转移系数也是所有品种中最高的（均在０．４以
上），表明这些高羊茅基因型能有效地吸收培养液中
的铅离子，并转运至植株的地上部。然而，尽管这几
个基因型能够吸收大量重金属，但在过高浓度的铅
胁迫（１　５００ｍｇ·Ｌ－１）下，其叶片失绿发黄，甚至萎
蔫，表明其叶绿素含量显著下降，很可能是因为过高
浓度的Ｐｂ导致植株光合作用受阻，代谢紊乱。因
此，它们可作中等浓度铅污染土壤的植物修复。
另一个表现优异的基因型是‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’，在
１　５００ｍｇ·Ｌ－１的高浓度铅胁迫下，其叶色浓绿，生
长迅速，草坪质量仍保持较高的水平，表明该基因型
对铅具有很强的耐受性。多重比较结果也表明，
‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’的草坪质量受３种铅浓度处理的影响不
显著。‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’根部积累的铅离子浓度是供试品
种中最高的，达到１７０ｍｇ·ｇ－１，但其地上部铅含量
极少。这可能是向地上部的运输受阻，叶片中叶绿
素含量不变，使得植株能保持正常的光合作用和代
谢。因此，‘Ｓｉｌｖｅｒａｄｏ’在高浓度铅污染土壤的植被
重建方面具有极高的应用潜力。同时，由于‘Ｓｉｌｖｅｒ－
ａｄｏ’对铅的转移系数极低，地上部铅离子含量极少，
也可将其作为牧草，在重度铅污染地区进行大面积
推广应用。
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ＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ（Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．０７） ０７／２０１４
４　结论
高羊茅对铅胁迫的耐受性存在明显的基因型间
差异，不同基因型高羊茅富集和转移铅离子的能力
也具有明显的差异。耐铅性强的基因型对铅的转移
系数往往较低；而对铅转移系数高、地上部富集能力
强的高羊茅基因型通常不耐高浓度的铅胁迫。在实
际应用中，应根据实践目标选择合适的高羊茅基因
型。本研究结果为铅污染土壤的植物修复和植被重
建提供了新的高羊茅种质资源和理论基础。
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