全 文 ：2011 年 第 6 卷
第 4 期，441-444
生 态 毒 理 学 报
Asian Journal of Ecotoxicology
Vol． 6，2011
No． 4，441-444
收稿日期:2010-06-03 录用日期:2010-10-20
基金项目:国家水专项(008ZX07526-008) ;江西省科技厅项目(2007BS19500) ;南昌大学分析测试基金(2009027)
作者简介:欧丽(1983-) ，女，硕士，研究方向为环境监测;* 通讯作者(Corresponding author) ，E-mail:only． 56@ 163． com
Cd对野茼蒿种子发芽的影响
欧丽1，* ，刘足根2，方红亚2，弓晓峰3，冯明雷2
1． 江西省环境监测中心站，南昌 330029
2． 江西省环境保护科学研究院，南昌 330029
3． 南昌大学环境与化学工程学院，南昌 330031
摘要:为了研究重金属 Cd在野茼蒿生长初期所产生的毒性效应，本文以野茼蒿种子为实验材料，分别设定了低浓度组(0、0．
2、0． 5、0． 8、1． 0 和 5． 0 mg·L －1)和高浓度组(0、10、25、50 和 100 mg·L －1)2 组实验，对在 Cd胁迫作用下野茼蒿种子的萌发生
长进行了研究。结果表明:在低浓度(＜ 5 mg·L －1)下，Cd胁迫对种子的发芽有一定的促进作用，能提高种子的发芽率和发芽
指数，但活力指数有所下降;在高浓度(＞ 10 mg·L －1)下，随着 Cd浓度的增加，野茼蒿种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力
指数均显著降低，达到极显著差异(p ＜ 0． 01) ，说明高浓度 Cd明显抑制种子的萌发。实验结果表明，随着 Cd浓度的升高，Cd
对野茼蒿种子萌发的抑制作用增强，且产生明显的毒理效应。
关键词:Cd;野茼蒿种子;发芽
文章编号:1673-5897(2011)6-441-04 中图分类号:X171． 5 文献标识码:A
Effect of Cadmium on Gynura crepidioides Benth Seeds Germination
Ou Li1，* ，Liu Zugen2，Fang Hongya2，Gong Xiaofeng3，Feng Minglei2
1． Environmental Monitoring Central Station of Jiangxi Province，Nanchang 330029，China
2． Jiangxi Provincial Institute of Environmental Protection Sciences，Nanchang 330029，China
3． School of Environmental and Chemical Engineering，Nanchang University，Nanchang 330031，China
Received 3 June 2010 accepted 20 October 2010
Abstract:To investigate the toxic effects of Cd on Gynura crepidioides Benth at its early growth stage，the seeds of Gynu-
ra crepidioides Benth were used as the test target，and two groups of experiments were designed，including low concentra-
tion treatment group(0，0． 2，0． 5，0． 8，1． 0，5． 0 mg·L －1)and high concentration treatment group(0，10，25，50，100
mg·L －1)． The seed germination and growth under Cd stress were studied． Results demonstrated that when the Cd con-
centration was low (＜5 mg·L －1)，the germination of the seeds was enhanced to a certain degree，showing an increase
in seed germination rate and germination index although with a decreased seed vigor index;when the Cd concentration
was high (＞10 mg·L －1)，the seed germination energy，germination rate，germination index and vigor index remarkably
decreased with the increase in the Cd concentration，until reaching a very significant difference (p ＜0． 01)． It was indi-
cated that high concentrations of Cd would inhibit seed germination． Thus，it was concluded that the inhibition of seed
germination was enhanced with the increase of Cd concentration，showing significant toxicological effects．
Keywords:cadmium;Gynura crepidioides Benth seeds;germination
镉(cadmium，Cd)是一种毒性很大的重金属， 进入土壤环境后不易被降解，易被农作物吸收，并通
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过食物链危害人体健康。野茼蒿(Gynura crepid-
ioides Benth)是一种生长于湿润土壤中的野生植物，
其质地细嫩，甜滑可口，不仅可作为盘中美食，还具
有很大的药用价值。随着人们膳食结构的调整和对
野生植物高营养的追求，野茼蒿被人们大量采集食
用，需求量急剧增加。黄秋生等［1］指出野茼蒿因具
有较强富集镉的能力，食用时存在一定风险，若人们
食用在重金属污染土壤中生长的野茼蒿，人体健康
会受到很大威胁。
重金属 Cd 对植物的伤害首先表现在对种子的
萌发和幼苗生长的影响，种子萌发时期的生长状况
直接影响作物以后的生长和产量。因此，研究种子
在萌发阶段受重金属污染的影响尤为重要［2］。有
关 Cd 对粮食和蔬菜等多种农作物种子发芽的影响
的报道很多［3-8］，如季丽英、丁园和张红利 3 个研究
组分别研究了 Cd 胁迫对油菜、水稻和小麦种子的
影响，结果表明，Cd 胁迫明显抑制作物根的伸长和
生长，显示出毒性，且随 Cd 浓度增加抑制效应增
强。然而，目前对野生植物在 Cd 胁迫下发芽生长
情况的研究少有报道［9］，Cd胁迫对可食用的野生植
物发芽影响的研究尚未见报道。本研究以可食用的
野茼蒿为实验对象，考察了 Cd 在不同浓度条件下
对野茼蒿种子发芽的影响，获得了 Cd 胁迫对野茼
蒿生长初期影响的数据，为尽早发现可食用野生植
物是否受到重金属污染提供了参考，对避免食品安
全事故的发生具有重要的意义。
1 材料与方法(Materials and methods)
1． 1 实验材料
野茼蒿种子采自江西农业大学野外实验基地，
所用试剂为分析纯 CdCl2·2． 5H2O(天津大茂化学试
剂厂)。
1． 2 实验方法
将供试种子于 20%乙醇水溶液(V(乙醇)∶ V
(水)= 1∶ 4)中浸泡 10 min消毒处理后，置于培养皿
中，皿内垫有一层滤纸，每皿 20 粒。置 25 ℃生化培
养箱中发芽。参考了文献［2，7-9］中对种子发芽产
生抑制效果的 Cd 浓度，本实验分别设定了低浓度
组和高浓度组。低浓度组:0、0． 2、0． 5、0． 8、1． 0 和
5． 0 mg·L －1;高浓度组:0、10、25、50 和 100 mg·L －1。
各处理与对照均设 3 个重复，4 d 后开始计数，实验
周期为 10 d。
1． 3 指标测定
按国家种子质量检验标准(GB /T 3534． 3—
1995) ，野茼蒿的发芽势于处理后第 4 天测定，发芽
率则于处理后第 10 天统计［10］。
发芽势 =前 4 d 内正常发芽的种子数 /供试种
子数 × 100%，
发芽率 =前 10 d内正常发芽的种子数 /供试种
子数 × 100%，
发芽指数 =∑Gt /Dt
式中:Gt为 t 时间内的发芽数，Dt 为相应的发
芽天数。
活力指数 =发芽指数 ×苗长度。
1． 4 统计分析
实验数据采用 SPSS17． 0 统计软件进行方差分
析和 LSD检验。文中数据均为 3 次重复的平均值。
2 结果(Results)
2． 1 低浓度 Cd对种子萌发的影响
根据种子发芽实验得到的结果如表1和表2所示。
表 1 低浓度 Cd对野茼蒿种子萌发的影响
Table 1 Influence of low concentrations of Cd on seed germination of Gynura crepidioides Benth
Cd处理浓度 /(mg·L －1) 发芽势 /% 发芽率 /% 发芽指数 活力指数 /mm
0 30． 00 ± 0． 05a 63． 33 ± 0． 03a 9． 42 ± 0． 56a 205． 08 ± 18． 08a
0． 2 35． 00 ± 0． 05a 65． 00 ± 0． 05a 9． 82 ± 1． 11a 192． 04 ± 11． 84a
0． 5 40． 00 ± 0． 05a 61． 67 ± 0． 06a 10． 62 ± 1． 46a 174． 82 ± 9． 39ab
0． 8 35． 00 ± 0． 05a 66． 67 ± 0． 06a 10． 42 ± 0． 74a 170． 12 ± 23． 36ab
1． 0 30． 000． 05a 60． 00 ± 0． 05a 9． 26 ± 0． 81a 137． 97 ± 19． 19bc
5． 0 38． 33 ± 0． 03a 71． 67 ± 0． 03a 10． 99 ± 0． 44a 101． 18 ± 2． 99c
p值 0． 109 0． 109 0． 211 ＜ 0． 01
F检验 2． 312 2． 313 1． 691 17． 66
注:表内数据为平均值 ±标准误差;字母不同表示差异极显著(p ＜ 0． 01)。
第 4 期 欧丽等:Cd对野茼蒿种子发芽的影响 443
表 2 高浓度 Cd对野茼蒿种子萌发的影响
Table 2 Influence of high concentrations of Cd on seed germination of Gynura crepidioides Benth
Cd处理浓度 /(mg·L －1) 发芽势 /% 发芽率 /% 发芽指数 活力指数 /mm
0 28． 33 ± 0． 03a 68． 33 ± 0． 03a 9． 33 ± 0． 81a 201． 10 ± 25． 77a
10 8． 33 ± 0． 03bc 51． 67 ± 0． 08ab 5． 46 ± 0． 10b 46． 10 ± 4． 89b
25 6． 67 ± 0． 03bc 48． 33 ± 0． 08b 5． 61 ± 1． 37bc 31． 18 ± 13． 02bc
50 5． 00 ± 0． 00bd 46． 67 ± 0． 08b 4． 66 ± 0． 34bd 10． 62 ± 2． 92cd
100 — ± 0． 00de 40． 00 ± 0． 05b 2． 85 ± 0． 48d 7． 63 ± 3． 89e
p值 ＜ 0． 01 ＜ 0． 01 ＜ 0． 01 ＜ 0． 01
F检验 71． 167 8． 06 29． 306 108． 402
注:表内数据为平均值 ±标准误差;字母不同表示差异极显著(p ＜ 0． 01) ;—表示未发芽。
结果表明，低浓度的 Cd 胁迫对野茼蒿种子的
萌发影响差异不显著(p ＞ 0． 05)。低浓度(＜ 5
mg·L －1)时，种子的发芽势较对照组均有所上升，说
明低浓度 Cd 胁迫对种子的萌发有一定的促进作
用，当浓度为 5 mg·L 时种子的发芽率达到最大，这
与很多研究报道的低浓度 Cd 能刺激种子萌发的结
果一致［2，11］。
发芽指数和活力指数是反映种子优劣的 2 个重
要参数［11］。如表 1 所示，野茼蒿种子在低浓度 Cd
胁迫下，发芽指数差异不显著(p ＞ 0． 05) ，且随浓度
增大，发芽指数有所上升。活力指数则随浓度增加
呈现明显下降趋势，5 mg·L －1浓度时比对照组下降
50． 66%，说明 Cd 浓度越大，野茼蒿种子的品质越
劣。
2． 2 高浓度 Cd对种子萌发的影响
高浓度 Cd 胁迫实验中，野茼蒿种子的萌发与
对照相比达到极显著差异(p ＜ 0． 01)。发芽势和发
芽率均明显低于对照实验，当浓度为 100 mg·L －1
时，种子发芽势为 0，说明高浓度 Cd 会对种子的萌
发产生明显抑制作用。当 Cd 达到一定浓度时，对
野茼蒿种子胚的伤害会随浓度的增大而增大。
野茼蒿种子在高浓度 Cd 胁迫下，发芽指数和活
力指数与对照相比均达到极显著差异(p ＜0． 01)。发
芽指数较对照组均有所下降，且浓度越高，发芽指数
下降越显著。未添加 Cd的种子的活力指数也明显优
于添加 Cd 的种子。低浓度和高浓度 2 组实验都表
明，Cd浓度越大，种子活力指数下降的趋势越明显，
100 mg·L －1Cd胁迫下活力指数比对照组下降了 96．
21%，在此浓度下野茼蒿种子的品质最差。
2． 3 Cd中毒症状
在重金属 Cd胁迫下，野茼蒿种子的萌发、苗高和
根长均受到影响。Cd是在低浓度下就可显示毒性的
元素［2］。实验过程中，野茼蒿种子有明显的中毒现
象，表现为芽尖、芽根出现红色点状，子叶上有红色斑
点，叶片边缘及背面呈现红褐色，特别是在高浓度实
验(＞50 mg·L －1)中，种子子叶难以打开，茎短小，约
0． 2 ～0． 5 cm，没有明显根须，而相应的对照组均生长
正常，子叶呈绿色，茎长 2 ～3 cm，根须长为 2 ～4 cm。
图 1 Cd对野茼蒿种子发芽的胁迫作用
Fig． 1 Effect of Cd stress on seed germination of Gynura crepidioides Benth
444 生 态 毒 理 学 报 第 6 卷
3 讨论(Discussion)
种子萌发在较低浓度的 Cd胁迫(＜ 5 mg·L －1)
下，发芽情况与对照相比差异不显著，说明种子的萌
发主要靠自养，外界的重金属没有进入到种子内
部［11］。本研究发现在较低浓度范围内 (＜ 5
mg·L －1) ，野茼蒿种子的发芽势、发芽率和发芽指数
均有所上升，表明低浓度 Cd 胁迫对种子的萌发有
促进作用，这与很多研究结果一致［2，11］。
在高浓度范围内(10 ～ 100 mg·L －1) ，随着 Cd
浓度的增大，野茼蒿种子的发芽势、发芽率、发芽指
数和活力指数均显著降低，达到极显著差异(p ＜ 0．
01) ，表明高浓度 Cd 胁迫会明显抑制种子的萌发，
产生毒理效应。Cd 胁迫在浓度大于 10 mg·L －1时
抑制野茼蒿种子的生长，不同品种的种子，在 Cd 胁
迫下出现抑制效果的临界值也不同，大麦［11］和油
菜［3］为 5 mg·L －1，烟草［12］为 16 mg·L －1，紫花苜
蓿［13］为 30 mg·L －1，玉米［2］为 50 mg·L －1，水稻［11］
则在 100 mg·L －1时才出现抑制效果，且不明显。
种子萌发后随着重金属浓度的提高，抑制作用
增强。其中根受到的抑制作用最明显，这主要是因
为种子的胚根和已发出的侧根均处于重金属胁迫的
水环境中，受迫时间最长，所以受毒害作用最严重。
此外，还可能与逆境乙烯的产生有关［11，13］。Cd 胁
迫对种子毒害作用的机制在于 Cd 对细胞内核酸和
蛋白质等大分子中的巯团(—SH)有很强的亲合力，
对磷酸盐功能团等其他侧链也显示出亲合力，且 Cd
离子易于移动，通常集中在生长旺盛的部位，显示其
敏感的毒害损伤作用［9］。Cd 与生物体内某些酶的
相互作用有待于进一步研究。
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