免费文献传递   相关文献

Effects of Cd2+ on the seed germination and seedling growth of Cynodon dactylon and Eremochloa ophiuroides

Cd2+对狗牙根、假俭草种子萌发及幼苗生长的影响



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫20150512 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
岑画梦,彭玲莉,杨雪,吴亚娇,廖源林,李西,陈其兵,蔡仕珍.Cd2+对狗牙根、假俭草种子萌发及幼苗生长的影响.草业学报,2015,24(5):
100107.
QinHM,PengLL,YangX,WuYJ,LiaoYL,LIX,ChenQB,CaiSZ.EffectsofCd2+ontheseedgerminationandseedlinggrowthof犆狔狀狅犱狅狀
犱犪犮狋狔犾狅狀and犈狉犲犿狅犮犺犾狅犪狅狆犺犻狌狉狅犻犱犲狊.ActaPrataculturaeSinica,2015,24(5):100107.
Cd2+对狗牙根、假俭草种子萌发及幼苗生长的影响
岑画梦,彭玲莉,杨雪,吴亚娇,廖源林,李西,陈其兵,蔡仕珍
(四川农业大学风景园林学院,四川 成都611730)
摘要:探讨了Cd2+浓度对狗牙根与假俭草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,两草种种子的发芽势、发芽率、
发芽指数、活力指数、根长以及幼苗长度均随Cd2+浓度的升高而降低;叶片叶绿素含量随Cd2+浓度的升高略有降
低;叶片丙二醛(MDA)含量随Cd2+浓度的升高呈先降后升趋势;狗牙根过氧化氢酶(CAT)活性随Cd2+浓度升高
呈先升高后降低趋势,在5.0mg/L时显著高于CK,假俭草各处理浓度的CAT活性均低于CK;两草种的过氧化
物酶(POD)活性随Cd2+浓度的升高呈先升高后降低趋势,并在10.0mg/L时达到峰值;Cd2+浓度在5.0,10.0,
20.0,40.0mg/L时,狗牙根和假俭草多酚氧化酶(PPO)活性均高于CK,两草种PPO活性随Cd2+浓度的升高都
呈先升高后降低趋势。两草种对Cd2+均有一定的耐受能力,狗牙根耐受能力大于假俭草,二者均可以应用于
Cd2+轻度污染土壤。
关键词:Cd2+;狗牙根;假俭草;种子萌发;幼苗生长  
犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犱2+狅狀狋犺犲狊犲犲犱犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀犪狀犱狊犲犲犱犾犻狀犵犵狉狅狑狋犺狅犳犆狔狀狅犱狅狀犱犪犮狋狔犾狅狀犪狀犱
犈狉犲犿狅犮犺犾狅犪狅狆犺犻狌狉狅犻犱犲狊
QINHuaMeng,PENGLingLi,YANGXue,WUYaJiao,LIAOYuanLin,LIXi,CHENQiBing,
CAIShiZhen
犜犺犲犆狅犾犾犲犵犲狅犳犔犪狀犱狊犮犪狆犲犃狉犮犺犻狋犲犮狋狌狉犲,犛犻犮犺狌犪狀犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犆犺犲狀犵犱狌611730,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:TheeffectofCd2+concentrationonthegerminationandgrowthof犆狔狀狅犱狅狀犱犪犮狋狔犾狅狀and犈狉犲犿狅犮犺犾狅犪
狅狆犺犻狌狉狅犻犱犲狊hasbeenstudied.Theresultsshowedthattheseedgerminationrate,germinationvigor,germina
tionindex,vigorindex,rootlengthandseedlinglengthofthetwoturfgrassspeciesdecreasedwithincreasesin
Cd2+concentration.ChlorophylcontentinleavesdecreasedslightlyandtheMDAcontentsinleavesshoweda
risingtrendafteraninitialdropwithincreasingCd2+ concentration.TheCATactivitiesof犆.犱犪犮狋狔犾狅狀in
creasedatfirstandthendecreasedwithincreasingconcentrations.AtaCd2+concentrationof5.0mg/L,CAT
activitiesweresignificantlyhigherthanthatofCK,whiletheCATactivitiesof犈.狅狆犺犻狌狉狅犻犱犲狊inaltreat
mentswerelowerthanthatofCK.ThePODactivitiesofthetwoturfgrassspeciesincreasedatfirstandthen
decreasedwithincreasingCd2+concentration,reachingitspeakat10.0mg/L.ThePPOactivitiesof犆.犱犪犮
狋狔犾狅狀and犈.狅狆犺犻狌狉狅犻犱犲狊werehigherthanCKwhentheconcentrationswereat5.0,10.0,20.0and40.0
mg/L.WithincreasingCd2+concentrations,thePPOactivitiesofbothspeciesshowedadecliningtrendfolow
第24卷 第5期
Vol.24,No.5
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
2015年5月
May,2015
收稿日期:20141113;改回日期:20141231
基金项目:四川省教育厅重点项目(12ZA116)资助。
作者简介:岑画梦(1991),男,四川乐山人,在读硕士。Email:70790545@qq.com
通讯作者Correspondingauthor.Email:415455088@qq.com
inganinitialrise.ThetwoturfgrassspecieshaveacertaindegreetoleranceofCd2+,withthetoleranceof犆.
犱犪犮狋狔犾狅狀犵狉犲犪狋犲狉狋犺犪狀狋犺犪狋狅犳犈.狅狆犺犻狌狉狅犻犱犲狊.Bothturfgrassspeciescanthusbeusedinsoilswithlowlevelsof
Cd2+polution.
犓犲狔狑狅狉犱狊:cadmium;犆狔狀狅犱狅狀犱犪犮狋狔犾狅狀;犈狉犲犿狅犮犺犾狅犪狅狆犺犻狌狉狅犻犱犲狊;seedgermination;seedlinggrowth
随着中国工业迅速发展,含有重金属的工业污水大量排放,化肥、农药和污泥等的广泛使用,使土壤存在不
同程度的重金属污染。包括Cd、汞、铅、铬、砷等,其中重金属污染以迁移性强、毒性大被列为五毒之首。Cd在植
物体内较易富集和沉淀,并随生物体转移,一旦进入食物链后将会对人类健康造成威胁。根据国家《土壤环境质
量标准》(GB156181995),对于不同pH 的土壤,国家二级标准规定Cd含量0.3~1.0mg/kg为轻度污染,大于
国标二级则达到污染级。环境保护部与国土资源部《全国土壤污染状况调查公报》显示,我国镉、汞、砷、铜、铅、
铬、锌、镍8种重金属为主的无机物超标点位占全部超标点位的82.8%,其中镉污染位居8种无机污染物之首,
达7%。南方土壤污染重于北方,西南、中南地区土壤重金属超标范围较大,且镉的含量在全国范围内普遍增加,
在西南地区和沿海地区增幅超过50%,在华北、东北和西部地区增加10%~40%。Cd污染状况越来越严峻,并
成为当前环境治理中突出的问题之一。土壤在受到Cd污染后自我修复周期可能需要两百年左右,因而尝试植
物修复可能是处理Cd污染比较有效途径之一[1]。
Cd对植物有较强的毒害作用[2],可以使植物的光合作用受到抑制[3],具体表现为:叶绿体受到破坏,光合酶
的活性和叶绿素的合成下降,叶绿素总量下降,致使光合速率降低;抗氧化酶保护系统活性下降,进而诱发植物体
内活性氧爆发,引起膜脂过氧化[45],而活性氧的非酶抗氧化系统同样受到抑制[6],植株生物量和养分分配产生变
化[7],从而影响植物的生长[8],甚至导致植株死亡。种子萌发是植物生活史的关键环节,也是对外界抵抗力最弱
的阶段。Cd2+胁迫下,植物种子发芽率降低[9],根系发育受阻[1011],植株生长受到抑制,但由于部分植物生长快、
适应性强,对Cd具有较强的吸收能力和耐性[3]。
草坪草在大地绿化美化中兼具观赏价值和改善生态环境双重作用。不可避免地需要种植在Cd污染的土壤
中。假俭草(犈狉犲犿狅犮犺犾狅犪狅狆犺犻狌狉狅犻犱犲狊)和狗牙根(犆狔狀狅犱狅狀犱犪犮狋狔犾狅狀)均为常用的暖季型草坪草,分布较广,根深,
耐旱,耐贫瘠,耐践踏,侵占性和再生能力强,成坪快,覆盖率高,是我国南方建植各类草坪及公路护坡、护埂、护堤
的理想绿化地被植物[1213]。也是工业废弃地、镉污染灌溉区等各类污染地修复的备选材料。但尚缺乏其对重金
属耐受能力的研究。种子萌发和幼苗生长是植物生活史的开始和生命周期中生命力最脆弱的阶段,对不利环境
因子的耐受能力最小。如果种子萌发和幼苗阶段能够在Cd污染地生存,那么成苗植株在污染地的生存就不存
问题了。研究Cd对两种草坪草种子萌发和幼苗生长的影响、评估两草种对Cd胁迫的耐受能力和Cd污染土壤
的修复能力,对其用于Cd污染地的植被修复具有重要生产实践意义和科学价值。本试验以假俭草和狗牙根为
研究对象,采用培养皿培养种子的方法,研究不同的Cd2+浓度对两种草坪草种子萌发及幼苗生长过程中生理生
化的影响,进而分析并比较两种草坪草对Cd2+的耐受能力,最终为草坪草对Cd2+耐受性的研究提供理论数据和
科学依据,并为处于土壤镉污染胁迫下绿化草种的选择提供一定的理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料处理及方法
试验于2014年5月在四川农业大学成都校区园林植物实验室进行,供试材料来源于四川金种燎原种业科技
有限公司。试验前精选优质饱满的假俭草、狗牙根种子,将种子分别用纱布包裹,0.1%的 KMnO4 溶液中浸泡
20min消毒后取出,蒸馏水洗去表面残留的KMnO4 溶液,逐粒均匀放入内铺双层定量滤纸、直径为90mm的培
养皿中,每皿均匀放入100粒种子。CdCl2·2.5H2O(分析纯)溶于蒸馏水中。水中氯化镉对一般植物生长危害
的临界质量浓度为1.0mg/L,而一般业内公认的标准,超积累植物体内的镉含量要达到一般植物的100倍以上,
考虑到供试材料为生命周期中抗逆性最脆弱的种子萌发和幼苗生长初期阶段,将CdCl2·2.5H2O浓度设置到
一般植物临界危害质量浓度的100倍(100mg/L)以下,配制Cd2+浓度分别为5.0,10.0,20.0,40.0,80.0mg/L
101第5期 岑画梦 等:Cd2+对狗牙根、假俭草种子萌发及幼苗生长的影响
的处理液。吸管将处理液加入培养皿中,至滤纸饱和,后将培养皿放入光强4000lx、12h光照/12h黑暗、相对湿
度90%左右、25℃人工气候箱中恒温培养。以蒸馏水为对照,每处理重复3次,共培养36皿。试验期间保持滤
纸湿润,每36h更换1次等体积的处理液,观察种子萌发和幼苗生长情况,每天记录种子萌发数,直到没有种子
萌发为止。种子萌发期间统计发芽率(17d内的发芽率)、发芽势、发芽指数和活力指数。第17天时测定幼苗芽
长、根长、叶片叶绿素含量、丙二醛以及抗氧化酶活性。
1.2 测定指标和方法
1.2.1 种子发芽与幼苗生长情况  依据《国际种子检验规程》(2012版)进行萌发试验。每天8:00-9:00观
察种子发芽情况,并记录种子发芽数,以有根有芽、胚根长到0.2~0.3cm为发芽标准,计算相应时间的发芽势
(狗牙根10d内的发芽率、假俭草12d内的发芽率)、17d内的发芽率;第17天用游标卡尺测量芽长(根颈至叶尖
的长度)和根长,重复3次,随机取10株,计算每处理30株平均值。
发芽势=[10d(狗牙根)和12d(假俭草)发芽种子数/供试种子总数]×100%
发芽率=(17d发芽种子数/供试种子总数)×100%
发芽指数(犌犐)=∑(犌狋/犇狋)
式中,犌狋为在狋日内发芽的种子数,犇狋为发芽天数。
活力指数(犞犐)=犛×犌犐
式中,犛为发芽狋时间时胚根及胚轴的总长度。
1.2.2 幼苗生长和生理指标测定  第17天每处理取0.5g鲜叶,浸提法[14]提取和测定叶绿素含量,硫代巴比
妥酸法[14]测定丙二醛(MDA)含量,采用愈创木酚法[15]测定过氧化物酶(POD)活性,紫外分光光度法[15]测定过
氧化氢酶(CAT)活性和多酚氧化酶(PPO)活性。
1.3 数据处理
用Excel2007和SPSS20.0软件完成数据统计分析。
2 结果与分析
2.1 Cd2+对两草种种子发芽的影响
2.1.1 Cd2+对两草种种子发芽势和发芽率的影响  发芽势是评价种子的发芽速度和发芽整齐度的重要指
标。图1所示,随Cd2+浓度升高,狗牙根和假俭草发芽势曲线呈平缓变化到快速下降趋势,即Cd2+浓度小于
10.0mg/L,曲线较为平缓,浓度高于10.0mg/L,曲线快速下降,且浓度越高,下降趋势越明显。其中,Cd2+浓度
在5.0和10.0mg/L时,狗牙根与CK发芽势差异不明显,而假俭草较CK分别上升了11.4%和4.5%;当Cd2+
浓度为40.0mg/L时,狗牙根的发芽势较CK降了16.2%,假俭草较CK下降了18.4%(低于CK的50%);当
Cd2+浓度为80.0mg/L时,狗牙根的发芽势较CK降了72.2%,仅为CK的18.2%,假俭草发芽率为0。说明低
浓度(≤10.0mg/L)Cd2+对狗牙根发芽势的影响不明显,高浓度(≥20.0mg/L)Cd2+则明显抑制,而对假俭草则
表现低促高抑,且Cd2+对假俭草的影响大于狗牙根。
随Cd2+浓度升高,狗牙根和假俭草种子发芽率均呈降低趋势。其中Cd2+浓度低于20.0mg/L,狗牙根种子
发芽率略低于CK,而Cd2+浓度高于20.0mg/L则大幅度下降,80.0mg/L时发芽率较CK低72.2%;假俭草
种子发芽率在Cd2+浓度高于5.0mg/L时就开始大幅度下降,当Cd2+浓度为40.0mg/L时,发芽率较CK下降
了90.0%以上(图2)。表明Cd2+对狗牙根种子发芽率的抑制作用小于假俭草种子。
2.1.2 Cd2+对两草种种子发芽指数和活力指数的影响  发芽指数可以衡量植物的发芽能力及活力。活力指
数是种子发芽速率和生长量的综合反映,是反映种子活力的更好指标。由图3和图4可知,随Cd2+浓度升高,
狗牙根与假俭草种子发芽指数和活力指数均呈下降趋势。其中,狗牙根种子的发芽指数在Cd2+浓度低于20.0
mg/L时差异较小,但高于20.0mg/L时显著降低,当 Cd2+ 浓度为80.0mg/L时,发芽指数比 CK 降低了
56.7%,活力指数降低了89.5%;而假俭草种子的发芽指数和活力指数在Cd2+浓度高于5.0mg/L时就明显下
降,当Cd2+浓度为80.0mg/L时发芽指数比CK降低了88.8%,活力指数降低了99.6%。
201 草 业 学 报 第24卷
2.1.3 Cd2+对两草种根长、芽长的影响  随Cd2+浓度的升高,狗牙根和假俭草根长和芽长均显著降低。狗牙
根根长减少幅度明显大于假俭草。当Cd2+浓度为5.0mg/L时,狗牙根根长较CK下降了67.4%,芽长与CK差
异显著,当浓度为80.0mg/L时的根长较CK下降了99.1%,芽长为0cm;而假俭草根长在Cd2+浓度为5.0
mg/L时较CK下降了28.6%,芽长较CK降低了15.0%,当浓度大于20.0mg/L时,根长受到明显抑制,小于
0.5cm,芽长低于4.0cm,在80.0mg/L时根长为0,芽长仅1.1cm,较CK降低了87.7%(图5~8)。说明狗牙
根和假俭草根长和芽长均受到明显抑制,对根的抑制作用大于芽。
图1 不同浓度犆犱2+对两草种种子发芽势的影响
犉犻犵.1 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犆犱2+狅狀
狋犺犲犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狏犻犵狅狉狅犳狋狑狅狋狌狉犳犵狉犪狊狊狊狆犲犮犻犲狊
 
图2 不同浓度犆犱2+对两草种发芽率的影响
犉犻犵.2 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犆犱2+狅狀
狋犺犲犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狉犪狋犲狅犳狋狑狅狋狌狉犳犵狉犪狊狊狊狆犲犮犻犲狊
 
图3 不同浓度犆犱2+对两草种种子发芽指数的影响
犉犻犵.3 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犆犱2+狅狀
狋犺犲犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀犻狀犱犲狓狅犳狋狑狅狋狌狉犳犵狉犪狊狊狊狆犲犮犻犲狊 
图4 不同浓度犆犱2+对两草种种子活力指数的影响
犉犻犵.4 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犆犱2+狅狀
狋犺犲狏犻犵狅狉犻狀犱犲狓狅犳狋狑狅狋狌狉犳犵狉犪狊狊狊狆犲犮犻犲狊 
图5 不同浓度犆犱2+对两草种根长的影响
犉犻犵.5 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犆犱2+狅狀
狋犺犲狉狅狅狋犾犲狀犵狋犺狅犳狋狑狅狋狌狉犳犵狉犪狊狊狊狆犲犮犻犲狊
图6 不同浓度犆犱2+对两草种芽长的影响
犉犻犵.6 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犆犱2+狅狀
狋犺犲狊犺狅狅狋犾犲狀犵狋犺狅犳狋狑狅狋狌狉犳犵狉犪狊狊狊狆犲犮犻犲狊
不同字母表示差异显著(犘<0.05),下同。Thedifferentsmallettersmeanthesignificantdifferenceat犘<0.05,thesamebelow.
301第5期 岑画梦 等:Cd2+对狗牙根、假俭草种子萌发及幼苗生长的影响
图7 不同浓度犆犱2+对假俭草幼苗生长的影响
犉犻犵.7 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犆犱2+狅狀
狋犺犲狊犲犲犱犾犻狀犵犵狉狅狑狋犺狅犳犈.狅狆犺犻狌狉狅犻犱犲狊
 
图8 不同浓度犆犱2+对狗牙根发芽的影响
犉犻犵.8 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮狅狀犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀狅犳犆犱2+狅狀
狋犺犲犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犆.犱犪犮狋狔犾狅狀
 
2.2 Cd2+对两草种幼苗部分生理指标的影响
2.2.1 Cd2+对两草种幼苗叶绿素含量的影响  随Cd2+浓度增加,狗牙根叶绿素a、叶绿素a+b含量呈降低
趋势,均在Cd2+浓度为80.0mg/L时降至最低,分别较CK下降了77.9%和51.1%;叶绿素b含量略呈先升后
降低趋势,在Cd2+浓度为5.0mg/L时达最高,比CK增加了27.5%,在各Cd2+浓度为80.0mg/L时最低,较
CK降低了17.6%(图9)。假俭草的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量均随Cd2+浓度增加呈降低趋势,均在
Cd2+浓度为80.0mg/L时降至最低,分别较CK下降了34.7%,59.2%和41.4%。表明Cd2+能使狗牙根和假俭
草叶片叶绿素含量降低,且随着Cd2+浓度的加大影响加剧。
图9 犆犱2+对狗牙根叶绿素含量的影响
犉犻犵.9 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犱2+狅狀狋犺犲犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾
犮狅狀狋犲狀狋狅犳犆.犱犪犮狋狔犾狅狀
 
图10 犆犱2+对假俭草叶绿素含量的影响
犉犻犵.10 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犱2+狅狀狋犺犲犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾
犮狅狀狋犲狀狋狅犳犈.狅狆犺犻狌狉狅犻犱犲狊
 
2.2.2 Cd2+对两草种幼苗 MDA含量的影响  丙二醛(MDA)是衡量植物逆境胁迫下膜脂过氧化程度的指
标,其在机体内的积累会对细胞产生毒害作用[2]。随Cd2+处理浓度的升高,狗牙根和假俭草叶中的 MDA含量
均呈先下降后上升的变化趋势,当Cd2+浓度为20.0mg/L时,MDA含量最低,分别比CK下降了44.1%和
23.4%,当Cd2+浓度达到80.0mg/L时,MDA含量最高,分别比CK上升了45.1%和20.3%(图11)。
2.2.3 Cd2+对两草种幼苗CAT、POD、PPO活性的影响  CAT、POD是植物抗氧化保护酶类,在清除逆境胁
迫下植物体内产生的大量活性氧方面发挥着很大作用[5]。由图12和图13可知,随Cd2+处理浓度的升高,狗牙
根叶片中CAT活性和POD活性均呈先升高后降低的变化趋势,且CAT峰值出现在5.0mg/LCd2+时(是CK
的2.3倍),POD峰值出现在10.0mg/LCd2+,CAT活性在Cd2+浓度高于5.0mg/L急剧下降、而POD活性在
Cd2+浓度高于20.0mg/L急剧下降;假俭草叶片中CAT活性呈先降低后升高趋势,谷值出现在10.0mg/L
401 草 业 学 报 第24卷
Cd2+(较CK下降了1.1倍),而POD活性均呈先升高后急剧降低的变化趋势,峰值出现在10.0mg/LCd2+。表
明低浓度Cd胁迫刺激了CAT、POD活性升高,有利于活性氧的清除。
多酚氧化酶(PPO)是植物呼吸作用中重要的功能酶,其活性直接影响呼吸作用。图14显示,狗牙根和假俭
草叶片中的PPO活性随Cd2+浓度的升高呈先升高后降低的趋势,其中狗牙根在5.0mg/LCd2+时最高,是CK
的1.4倍,假俭草在20.0mg/L时最高,约为CK的2倍,且狗牙根PPO活性在Cd2+浓度≤40.0mg/L时均高于
CK,而假俭草各处理下PPO活性均高于CK。表明除狗牙根在80.0mg/LCd2+胁迫外,两个草种的呼吸作用
都没有受到明显抑制。
图11 犆犱2+对两草种 犕犇犃含量的影响
犉犻犵.11 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犱2+狅狀狋犺犲犕犇犃犮狅狀狋犲狀狋狅犳
狋狑狅狋狌狉犳犵狉犪狊狊狊狆犲犮犻犲狊
 
图12 犆犱2+对两草种犆犃犜活性的影响
犉犻犵.12 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犱2+狅狀狋犺犲犆犃犜犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳
狋狑狅狋狌狉犳犵狉犪狊狊狊狆犲犮犻犲狊
 
图13 犆犱2+对两草种犘犗犇活性的影响
犉犻犵.13 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犱2+狅狀狋犺犲犘犗犇犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳
狋狑狅狋狌狉犳犵狉犪狊狊狊狆犲犮犻犲狊 
图14 犆犱2+对两草种犘犘犗活性的影响
犉犻犵.14 犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犱2+狅狀狋犺犲犘犘犗犪犮狋犻狏犻狋狔狅犳
狋狑狅狋狌狉犳犵狉犪狊狊狊狆犲犮犻犲狊 
3 讨论
本研究结果显示,Cd2+对假俭草和狗牙根种子萌发和幼苗生长具有一定的影响作用,随Cd2+浓度的升高,种
子的发芽率、发芽指数、根长、幼苗长度等都显著降低,且具有明显的浓度效应,这一结果与前人的研究结果一
致[9]。Cd2+抑制狗牙根和假俭草种子萌发可能是Cd2+抑制种子内醇脱氢酶、淀粉酶、蛋白酶和酸性磷酸酶的活
性,即抑制种子内储藏淀粉和蛋白质的分解[16],从而影响种子萌发所需的物质和能量,致使种子萌发受到抑制。
根是植物吸收和积累重金属的主要器官,高浓度Cd2+胁迫使根细胞膜透性增加,损伤根系,干扰植物对水分和养
分的吸收,抑制植物生长。所以高浓度Cd2+对两种草种幼苗生长具有明显抑制作用,而在80.0mg/LCd2+胁迫
下,种子出现胚根不生长而胚芽生长的现象,体现了种子为逃避Cd2+对胚根的伤害而伤害全株,改变生物量的分
501第5期 岑画梦 等:Cd2+对狗牙根、假俭草种子萌发及幼苗生长的影响
配,将胚内有限的养分资源优先分配到胚芽的求生策略。Cd2+对两草种的抑制作用有所不同,这可能与两种植
物的遗传特性和其种子结构有关[11]。
叶绿素作为光合作用的重要色素,在光合作用中起着吸收、传递及转化光能的作用。其含量可受重金属胁迫
的影响而下降,导致植物正常的生长发育受阻[1718]。本试验中,狗牙根和假俭草的叶绿素含量均随Cd2+浓度的
增加而降低。这可能是由于在Cd2+的胁迫下,叶绿体内的酶活性比例失调,破坏了叶绿体结构和功能,导致叶绿
素含量下降。多酚氧化酶(PPO)是植物呼吸作用中重要的功能酶之一,作为植物呼吸链的末端氧化酶,它直接把
呼吸底物的中间产物氧化脱出的电子传递给O2,催化酚及类似化合物被分子态氧氧化为醌类反应,该酶活性的
下降将会对植物的呼吸作用产生影响[19]。试验中,随着处理浓度的增加,狗牙根与假俭草PPO活性先升高后降
低,由此推测,Cd2+不仅影响狗牙根与假俭草的光合作用,一定程度上还影响呼吸作用。
植物在Cd2+胁迫下细胞膜透性遭到破坏,细胞膜透性增加,MDA含量会随着Cd2+处理浓度的升高而增
加[20]。狗牙根和假俭草在Cd2+浓度为80.0mg/L时 MDA含量达到峰值。随着细胞膜膜脂过氧化的加强,自
由基含量也随之升高,CAT、POD是植物体内主要的抗氧化酶,能清除和减少植物体内的自由基,可防止细胞内
过量自由基对植物造成氧化损伤[21]。本试验中,随着处理浓度增加,狗牙根CAT、POD活性与假俭草POD活性
均呈先升高后降低,在80.0mg/L时达到最低,这与Li等[22]研究结果一致。可能是由于随着Cd2+浓度的增加,
植物细胞内产生的自由基逐渐积累,当在植物的耐受范围内,为维持自由基含量与抗氧化保护系统之间的平衡,
植物启动应激机制,进而使抗氧化酶活性逐渐增加;而当胁迫浓度超出了耐受范围,抗氧化保护系统遭到破坏,不
足以平衡植物体内产生的自由基,导致植物体内过多的自由基积累,对植物产生伤害,使抗氧化酶活性不断降
低[23]。相对狗牙根CAT活性,假俭草CAT活性随着Cd2+浓度的升高而显著降低,说明假俭草较狗牙根更易受
到Cd2+伤害。
高浓度Cd2+(≥20.0mg/L)明显抑制了狗牙根和假俭草的种子萌发和幼苗生长,而80.0mg/LCd2+胁迫
达到两草种的全致死条件,但Cd2+浓度≤20.0mg/L,两草种均有一定的耐受能力。这为重金属污染日益严重
的城市园林绿化土壤和Cd污染土壤的净化治理中,有关草坪植物的选择与通过播种途径应用提供了参考依据。
另外,本试验仅研究了Cd2+胁迫对草坪植物种子及幼苗生长的影响,但对于Cd2+胁迫对狗牙根和假俭草生长的
影响机理,以及草坪植物对重金属Cd2+污染土壤修复效率等还有待进一步系统研究。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊:
[1] XuLJ,ZhangML,YangH.Researchprogressofbioremediationtechnologyofcadmiumpolutedsoil.JournalofNanjingNormalUniversity
(NaturalScienceEdition),2011,34(1):102106.
[2] YangSY,WangF,XieJC.Planttoxicityofheavymetalsandthetolerantmechanismsofplants.JournalofAnhuiNormaIUniverSity(Natu
ralScience),2004,27(1):7174.
[3] LiuJX,SunZY,GouP,犲狋犪犾.Responseofphotosyntheticphysiologyofperennialryegrass(犔狅犾犻狌犿狆犲狉犲狀狀犲)toCd2+stress.ActaPratacultu
raeSinica,2012,21(3):191197.
[4] ZhouXQ,MoCK.Theplantheavymetalcoercionanditsantioxidationsystem.JournalofXinjiangEducationInstitute,2003,(2):102107.
[5] LiuJX.ResearchofPhysiologicalResponseMechanismof犣狅狔狊犻犪犼犪狆狅狀犻犮犪onCdStress[D].Beijing:ChinaForestryScienceResearchInstitu
te,2009:1115.
[6] DingJJ,PanYZ,LiuSL,犲狋犪犾.Effectandmechanismsofsoilcadmiumstresson犇犻犪狀狋犺狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊seedlinggrowth.ActaPrataculturae
Sinica,2013,22(6):7785.
[7] LiuSL,ShiXS,PanYZ,犲狋犪犾.Effectofcadmiumstressongrowth,accumulationanddistributionofbiomassandnutrientin犆犪狋犺犪狉犪狀狋犺狌狊
狉狅狊犲狌狊.ActaPrataculturaeSinica,2013,22(3):154161.
[8] LiuZL,HeXY,ChenW.Effectsofcadmiumstressonthegrowthandphysiologicalcharacteristicsof犔狅狀犻犮犲狉犪犼犪狆狅狀犻犮犪.ChineseJournalof
AppliedEcology,2009,20(1):4044.
[9] LiaoG,ZhangZF,WangJL,犲狋犪犾.Effectsofcadmium(Cd)concentrationonseedgerminationof犚狌犿犲狓犿犪狉犻狋犻犿狌狊and犌犲狉犪狀犻狌犿犮犪狉狅犾犻狀
犻犪狀狌犿.GrasslandandTurf,2011,31(1):4749.
[10] GeCJ,ChenQB,YuH M,犲狋犪犾.EffectofCdongerminationandinhibitionofrootelongationoftropicalforageplants.ChineseJournalof
TropicalCrops,2008,10(5):567571.
[11] BaiRQ,CaoGP,SunH,犲狋犪犾.Toxicityofcadmiumontheseedgerminationandgrowthof犃犾狋犺犪犲犪狉狅狊犲犪and犗狉狔犮犺狅狆犺狉犪犵犿狌狊violace.Ac
taAgriculturaeBorealiSinica,2009,24(2):134138.
601 草 业 学 报 第24卷
[12] HuangCQ,ZhangYF,LiuGD.Researchandimprovementingermplasmresourcesof犆狔狀狅犱狅狀犱犪犮狋狔犾狅狀.ActaAgrectirSinica,2011,(5):
531538.
[13] LiuHQ,ZhouSB,XieCJ.ProgressesongermplasmresourcesofCentipedegrass(犈狉犲犿狅犮犺犾狅犪狅狆犺犻狌狉狅犻犱犲狊)anditsgrazinguseage.Pratacultural,
2008,(1):5965.
[14] GaoJF.PlantPhysiologyExperimentTutorial[M].Beijing:HigherEducationPress,2006.
[15] LiHS.PrincipleandTechnologyofPlantPhysiologicalandBiochemicalExperiments[M].Beijing:HigherEducationPress,2003:164167.
[16] ShiNN,ChenZW,JiaXY.Effectsofcadmium(Cd)stressonthesproutingofriceanditshydrolaseactivities.AgroEnvironmentalProtec
tion,1999,18(5):213216.
[17] ShaoGS,ChenMX,WangWX,犲狋犪犾.Ironnutritionaffectscadmiumaccumulationandtoxicityinriceplants.PlantGrowthRegulation,
2007,53:3342.
[18] WangKR,ZhouJL,GongHQ,犲狋犪犾.Phytotoxiceffectofsoilcadmiumpolutiononramie.ChineseJournalofAppliedEcology,2000,
11(5):773776.
[19] YangJR,HeJQ,JiangWR.EffectsCdpolutiononplantphysiologicalandbiochemical.AgroEnvironmentalProtection,1995,14(5):
193197.
[20] ZhangLH,LiPJ,LiXM,犲狋犪犾.Effectsofcadmiumstressonthegrowthandphysiologicalcharacteristicsofwheatseedlings.ChineseJour
nalofEcology,2005,24(4):458460.
[21] EwaSP,MariaD,ZbigniewK.Lipidperoxidationandantioxidativeresponsein犃狉犪犫犻犱狅狆狊犻狊狋犺犪犾犻犪狀犪exposedtocadmiumandcopper.Acta
PhysiologiaePlantarum,2010,32:169175.
[22] LiFT,QiJM,ZhangGY,犲狋犪犾.Effectofcadmiumstressonthegrowth,antioxidativeenzymesandlipidperoxidationintwokenaf(犎犻犫犻狊
犮狌狊犮犪狀狀犪犫犻狀狌狊L.)plantseedlings.JournalofIntegrativeAgriculture,2013,12(4):610620.
[23] DeltoroVI,GimenoC,CalatayudA,犲狋犪犾.EffectsofSO2fumigationsonphotosyntheticCO2gasexchange,chlorophylafluorescenceemis
sionandantioxidantenzymesinlichens犈狏犲狉狀犻犪狆狉狌狀犪狊狋狉犻and犚犪犿犪犾犻狀犪犳犪狉犻狀犪犮犲犪.PlantPhysiology,1999,105:648654.
参考文献:
[1] 徐良将,张明礼,杨浩.土壤重金属镉污染的生物修复技术研究进展.南京师大学报(自然科学版),2011,34(1):102106.
[2] 杨世勇,王方,谢建春.重金属对植物的毒害及植物的耐性机制.安徽师范大学学报(自然科学版),2004,27(1):7174.
[3] 刘俊祥,孙振元,勾萍,等.镉胁迫下多年生黑麦草的光合生理响应.草业学报,2012,21(3):191197.
[4] 周希琴,莫灿坤.植物重金属胁迫及其抗氧化系统.新疆教育学院学报,2003,(2):102107.
[5] 刘俊祥.结缕草对Cd胁迫生理响应机制的研究[D].北京:中国林业科学研究院,2009:1115.
[6] 丁继军,潘远智,刘柿良,等.土壤重金属镉胁迫对石竹幼苗生长的影响及其机理.草业学报,2013,22(6):7785.
[7] 刘柿良,石新生,潘远智,等.镉胁迫对长春花生长,生物量及养分积累与分配的影响.草业学报,2013,22(3):154161.
[8] 刘周莉,何兴元,陈伟.Cd胁迫对金银花生态特征的影响.应用生态学报,2009,20(1):4044.
[9] 廖钢,张志飞,王俊丽,等.Cd胁迫对野老鹳草和长刺酸模种子萌发的影响.草原与草坪,2011,31(1):4749.
[10] 葛成军,陈秋波,俞花美,等.Cd胁迫对2种热带牧草种子发芽与根伸长的抑制效应.热带作物学报,2008,10(5):567571.
[11] 白瑞琴,晁公平,孙华,等.重金属Cd胁迫对蜀葵、二月蓝种子萌发和幼苗生长的毒害效应研究.华北农学报,2009,24(2):134138.
[12] 黄春琼,张永发,刘国道.狗牙根种质资源研究与改良进展.草地学报,2011,(5):531538.
[13] 柳后起,周守标,谢传俊.假俭草种质资源研究进展.草业科学,2008,(1):5965.
[14] 高俊凤.植物生理学实验教程[M].北京:高等教育出版社,2006.
[15] 李合生.植物生理生化实验原理与技术[M].北京:高等教育出版社,2003:164167.
[16] 施农农,陈志伟,贾秀英.Cd胁迫下水稻种子的萌芽生长及体内水解酶的活性变化.农业环境保护,1999,18(5):213216.
[19] 杨居荣,贺建群,蒋婉茹.Cd污染对植物生理生化的影响.农业环境保护,1995,14(5):193197.
[20] 张利红,李培军,李雪梅,等.镉胁迫对小麦幼苗生长及生理特性的影响.生态学杂志,2005,24(4):458460.
701第5期 岑画梦 等:Cd2+对狗牙根、假俭草种子萌发及幼苗生长的影响