全 文 ：镉胁迫对野老鹳草和长刺酸模种子萌发的影响
廖　钢1 ,张志飞1 ,王俊丽2 ,于　辉1
(1.湖南农业大学 农学院 ,湖南 长沙　410128;2.青岛农业大学 资源与环境学院 ,山东 青岛　266000)
　　摘要:用不同浓度的镉处理长刺酸模和野老鹳草种子 ,研究两种野生牧草萌发阶段对镉胁迫的反
应。结果表明 ,镉浓度低于10 mg/L 时 ,两种野生牧草种子萌发基本不受影响;随镉处理浓度增高 ,种子
发芽率和活力指数逐渐下降。镉胁迫对根长的影响大于芽长。当镉浓度达到 80 mg/L 时 ,两种草仍有
20%的发芽率 ,表明两种草对镉有一定的耐性 ,可以尝试用来进行镉污染土壤的修复 。
　　关键词:镉;长刺酸模;野老鹳草;萌发
　　中图分类号:Q 945.78　　文献标识码:A　　文章编号:1009-5500(2011)01-0047-30
　　近年来随着我国工农业生产的发展 ,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 。镉在土壤中具有高度移动性 ,且对作
物具有高度毒害性 ,被视为重金属中最具有危害性的
污染元素之一[ 1] 。过量的镉不但会对生物体产生严重
的毒害 ,而且进入食物链后可对人类健康造成极大危
害。因此对受镉污染土壤的修复和利用越来越引起人
们的关注 。植物修复是近年来兴起的一种利用植物积
累 、吸收 、降解等去除土壤 、水和沉积物中污染物的新
方法 ,是一项成本低廉 、安全有效的绿色技术[ 2] 。我国
野生草种资源丰富 , 其分布广泛 、抗性强 、繁殖迅
速[ 3 , 4] 。利用野生草种进行植物修复的开发研究具有
重要的现实意义。长刺酸模(Rumex marit imus)和野
老鹳草(Geranium carolinianum)是野外常见的两种
草本植物 ,其竞争能力 、生活力 、适应性都很强。在以
往的报道中重金属对栽培草种萌发生长的影响多有研
究[ 5-9] ,野生草种对重金属的胁迫响应则研究较少 。
因此以这两种野生草种为材料 ,分析草种萌发阶段对
镉胁迫的响应 ,为野生草种修复重金属污染土壤提供
　　收稿日期:2010-07-12;修回日期:2010-09-30
　　基金项目:湖南农业大学青年科学基金(08QN14);农业部
牧草种质资源保护项目子课题:湖南牧草种质
资源保护(2008hz2130315-1)
　　作者简介:廖钢(1975-), 男 ,湖南湘潭人 , 在读硕士。
E-mail:24302085@QQ.com
于辉为通讯作者。
理论依据 。
1　材料和方法
1.1　供试材料
　　供试材料为野老鹳草和长刺酸模种子 ,采自湖南
农业大学校园 。镉处理源为 CdCl2 ·2.5H 2O 。
1.2　试验设计
　　实验设置 6个镉处理 ,分别是 0 、5 、10 、20 、40 、80
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=΢Gt/Dt
式中:Gt 为第 t 天的发芽增值数 , Dt 为相应的时间
(d);
　　种子活力指数 V I =Gi ·S
S为幼苗生长势 ,这里指萌发后的幼苗长(胚根长和胚
芽长)。
2　结果与分析
2.1　镉胁迫对草种发芽率的影响
　　从萌发曲线(图 1)可以看出 ,在无镉胁迫和低镉
浓度处理组 ,长刺酸模和野老鹳草种子于发芽试验开
47第 31卷　第 1期　　　　　　　　　　　草 原 与 草 坪 2011年
图 1　镉胁迫下两种草种的萌发曲线
Fig.1　Seed germination curve of the two grasses under Cd stress
始后第 3 d发芽 ,种子发芽快而整齐 。随镉浓度加大 ,
两种牧草种子开始发芽的时间推迟 ,种子发芽进程减
慢 ,萌发曲线逐渐后移并趋于平缓。随镉浓度的增加 ,
种子的发芽率逐渐下降 。由表 1 可知 ,当镉处理浓度
低于 10 mg/ L 时 ,两种草种子的发芽率与对照差异不
显著(P >0.05)。镉浓度增至 20 mg/L 时 ,与对照相
比 ,长刺酸模的发芽率下降到了 83.8% ,野老鹳草的
发芽率下降至 85.4%。镉浓度达到 80 mg/L 时 ,长刺
酸模和野老鹳草的发芽率分别降到了对照的 27.0%和
29.3%,种子萌发受到显著影响。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
相关系数为:长刺酸模-0.9523(P<0.01),野老鹳草
-0.9612(P<0.01)。以种子发芽率 50%和 0为临界
值和极限值 ,长刺酸模种子发芽的镉临界值和极限值
分别为 49.15 mg/L 和 99.15 mg/L , 野老鹳草的为
52.65 mg/ L 和 102.65 mg/L (表 1)。
2.2　镉胁迫对草种萌发后生长的影响
　　种子开始萌发后第 10 d测定的胚根及胚芽长度变
化如图 2。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 。镉浓度增至 20
mg/ L 时 , 长刺酸模胚根和胚芽长度分别是对照的
54.5%和 61.4% ,野老鹳草分别是 52.0%和 67.4%,
生长已受到显著抑制 。从对镉敏感性来看 ,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。
2.3　种子活力指数
　　由图 3看出 ,长刺酸模和野老鹳草种子活力指数
随镉浓度的升高而下降。种子活力与胚根的生长势呈
正相关[ 10] 。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80 mg/L 时 ,长
刺酸模和野老鹳草种子的活力指数分别降至对照的
4.33%和 2.91%。
表 1　不同镉浓度处理下两种草种子的发芽率
Table 1　Seed germination percentage of the two grasses under
dif ferent Cd concentrations %
草种 镉浓度/mg · L
-1
0 5 10 20 40 80
长刺酸模 74a 70a 70a 62b 30c 20d
野老鹳草 82a 84a 80a 70b 38c 24d
　　注:同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)
　　　　图 2　镉胁迫下两种草根长和芽长　　　　　　　　　　　图 3　镉胁迫下两种草种子的活力指数
　　Fig.2　Length of root and bud of the two grasses under Cd stress　　Fig.3　Vitality index(VI)of the two grasses under Cd stress
48 　　　　　　GRASSLAND AND TURF(2011)　　　　　　　　　　　　Vo l.31 No.1
3　讨论与结论
　　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。以往的研究
发现 ,低浓度的重金属对草种的萌发和幼苗的生长影
响不显著 ,甚至还具有激活效应 ,高浓度的重金属处理
则显著抑制草种的萌发和幼苗生长[ 5 , 7 , 8 , 11 , 12] 。实验中
镉浓度低于 10 mg/L 时 ,两种草的发芽和幼苗生长都
未受到显著影响 ,而随镉浓度的增加其受影响程度逐
渐加强 ,与前人的结果相似。相同镉浓度下 ,两种草根
长下降的幅度大于芽长 ,表明根长受镉影响大于芽长 ,
与张春荣 ,等[ 5] ,刘明美 ,等[ 7] ,慈恩 ,等[ 11] 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。
　　活力指数是反映种子品质的重要参数 。低镉浓度
下 ,长刺酸模和野老鹳草种子活力指数与对照差异不
显著 ,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 ,表明其草种品质受到了镉胁迫影响 。但
从总体来看 ,当镉浓度升高到 80 mg/L 时 ,两种草的萌
发虽然受到显著抑制 ,但仍有 20%的种子萌发 ,说明两
种野生牧草对镉有一定的耐性 ,可以尝试用来进行镉
污染土壤的修复 。
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Effects of cadmium(Cd)concentration on seed
germination of Rumex maritimus and Geranium
carolinianum
LIAO Gang
1 ,ZHANG Zhi-fei1 ,WANG Jun-li2 , YU Hui1
(1.College o f Agriculture , Hunan Agricultural Universi ty ,Changsha 410128 ,China;
2.Collegeo f Resources and Environment ,Qingdao Agricultural University ,Qiangdao 266000 ,China)
　　Abstract:The effects of cadmium (Cd)concentrat ion on Rumex mari timus and Geranium carolinianum
seed germinat ion w ere studied by t reated seeds w ith dif ferent concentrations o f Cd.The results show ed that
there w as lit t le ef fect on seed germina tion w hen concentration o f Cd less than 10 mg/L.Germination percentage
and vigo r index decreased w ith Cd concentration increasing.Roo t length w as more sensi tive than bud leng th to
Cd.The germination percentage of tw o w ild g rasses w ere about 20%when Cd concentration up to 80 mg/ L.I t
indicated tha t the tw o w ild g rasses had a strong tolerance to Cd , and can be used to repai re Cd pol luted soil.
　　Keywords:Cd;Rumex mari timus L .;Geranium carol inianum L .;germina tion
49第 31卷　第 1期　　　　　　　　　　　草 原 与 草 坪 2011年