全 文 ：广 西 植 物 Gu|haia 27(6)：882—885 2007年 11月
无菌条件下砷对蜈蚣草配子体生长发育的影响
亢希然1，范稚莲 ，乔 西1，莫良玉1*，石云平2，陈海风
(1．广西大学农学院，南宁53004；2． 羹 广西植物研究所，广西桂林54106)
摘 要：研究无菌条件下不同浓度砷对螟蚣草的孢子萌发、假根和原叶体生长发育的影响。结果表明，培养基
质中 浓度大于30 mg／L时，孢子萌发速度、假根和原叶体的生长发育受到抑制，假根的着生点位置发生改变；
而与高浓度A 影响不同的是，低浓度 As(3o mg／L)可促进孢子变绿的速率和初期原叶体(播后 8 d内)的生长。
因此，高浓度 能抑制配子体生长发育并改变假根着生点位置，而低浓度As则可促进配子体早期的生长。
关键词：无菌条件；砷；螟蚣草；配子体
中圈分类号：Q948．116 文献标识码：A 文章编号：1o0O一3142(2o07)O6—0882—04
Effect 0f arsenic 0n gametophytes development
0f P S vittata under aseptic conditi0n
KANGⅪ_Ran1， Z LianI，QIAO xi1，MO Liang-YuI ，
SHI Yun-Ping2，CHEN Hai-FengI
(1．College ofAgriculture，Guangxi University，Nanning 530004，China；2．GuangxlInstitute ofBonny，
GuangxiZhuangzuAutonomousRegion andtheChineseAcademy ofSciences，Guilin 541006，China)
Abstract：The effects of diferent concentrations of arsenic on spore germination and rhizoid and prothallium growth of
Pteris~ittata under aseptic condition were studied．The results showed that，when the concentration of arsenic of me—
dium was more than 30 mg／L，the speed of spore germination decreased，the growth of rhizoid and prothalium was
restrained，and the distribution range of rhizoid increased．But low As concentration(30 m-g／L)was able to increase
the greening speed of spores and growth of prothalium in early stage(in 8 days after seeding)．Therefore，h h As
concentration is able to restrain the growth of gametophyte and change the distribution range of rhizoid，however，low
As concentration accelerate the growth of gametophyte in early stage．
Key words：aseptic condition；arsenic；Pteris vitata；gametophyte
由于工业的发展、过量使用化肥以及废物的不合
理处置，使土壤受到重金属的严重污染。近年来用植
物来修复重金属污染的土壤已取得一些进展(Can-
ningham等，1996；Raskin等，1997；Salt等，1998)。植
物修复就是筛选一些能富集重金属的植物，然后利用
这些植物除去污染土壤中的重金属。这种治理土壤
的方法花费少，因而得到广泛关注(Salt等，1998；
Kr／imer等，2001)McGrath等，2003)。所筛选的植物
称为超富集植物，对高浓度的重金属有很强的耐性，
能在体内大量富集重金属，并且地上部分的重金属浓
度与根部的浓度比值大于 I(Baker等，2002)。蜈蚣
草(Pteris vitata)是最先被发现的 As超富集植物
(Ma等，2001)，把蜈蚣草栽种在砷(As)浓度 6～5O
mg／L的土壤中2周，As占叶片干物质量的1．5 ，且
As主要在蜈蚣草的叶子里。因此，蜈蚣草可用来修
复砷污染的土壤，鉴于这一重要作用，蜈蚣草受到广
泛关注，许多人开始研究其对砷的富集特征(刘颖茹
等，2005)Singh等，2006)，砷在蜈蚣草体内的位置和
存在形式(Zhang等，2002；Tu等，2003)，磷或其它元
素对砷吸收的影响(Wei等，2006)以及砷对这些元素
收稿日期 ：2007-03—26 修国日期：2007-05-29
基金项目：广西大学科研启~ tESupportea by Initial Foundafio~n for Scientific Research of Guangxi University]
作者简介：亢希然(1980-)，女，河北石家庄人 ，硕士研究生，主要研究方向是土壤精染植物修复．
。通讯作者(Author for correspondence，E-mail：moliangyu99@yahoo．com．cn)
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884 广 西 植 物 27卷
处理间假根数目与 As的浓度没有明显对应关系。
As对配子体假根长度也有一定的影响。播后
12 d内，As处理的配子体假根长度都短于对照(图
4)。其中，播后 10 d内影响最明显，As处理的假根
长度显著(P≤0．05)短于对照，而各处理问差异与
As的浓度没有对应关系。播后第 11天以后，对照
与处理间的差异越来越小。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
The days after seed i ng(d)
0．05)大于对照和其它处理，50 mgAs／L和对照的
原叶体面积又显著(P≤0．05)大于 100、150、200
mgAs／L处理。在播后第 8天 ，30 mgAs／L处理的
原叶体面积与对照的差异不显著(P≤0．05)。从播
后第 9天开始，As处理的原叶体面积显著(P≤0．
05)小于对照的 ，30 mgAs／L和 50 mgAs／L处理的
原叶体面积显著大于 100、150、200 mgAs／L处理的
原叶体面积(P≤0．05)。播后第 54天，As浓度小
于或等于 150 mg／L处理的原叶体上长出了孢子
体，但孢子体数 目很少，显著(P≤0．05)少于对照，
各处理间孢子体数目差异不显著(表 1)。
表 1 不 同处理长出孢子体的数 目
Table 1 The number of sporophyte under diferent treatments
As浓度 Concentration(rag／L) 0 30 50 100 150 200
孢子体数 目(个／重复)No．of sporophyte12．6 2 2．5 0．2 0．6 0
表中数据是 5个重复的平均数
图 3 不同处理单个配子体的假根数 目
Fig．3 The number。f rhizoid。f each gamet。phyte 3 讨论和结论
under different treatments
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
The days after seed i ng(d)
图 4 不伺处理配子体的假根长度
Fig．4 Length of rhizoid of gametophyte
under different treatments
通过摄影解剖显微镜观察与拍照发现 ，As对配
子体假根着生点的分布有一定的影响，随着 As浓
度增大 ，这种影 响越明显。3O、50 mgAs／L处理和
对照的假根主要集中在配子体的基部，100、150、200
mgAs／L的假根的着生点沿着原叶体边缘向上移，
这种变化在 200 mgAs／L中最为 明显(图 5)。
2．3 As对原叶体生长发育的影响
As对原叶体生长发育的影响既有促进作用，也
有抑制作用。在播后第 8天内，30 mgAs／L处理的
原叶体面积大于其它处理和对照的，在播后 8 d后，
对照的原叶体面积大于各处理的(图 6)。在播后第
4天和第 5天，30 mgAs／L的原叶体面积显著(P≤
从孢子萌发到长出孢子体的过程中，As浓度大
于30 mg／L时，生长发育状况差于As浓度为30 rag／
L处理的。主要表现为抑制孢子的萌发速度(图 1)，
降低绿色孢子的形成速度(图2)，抑制假根和原叶体
的生长(图 3，4，6)，改变了假根着生点位置(图 5)，并
抑制孢子体出现(表 1)；而孢子的萌发率和变绿率不
受影响，说明As只是延缓孢子萌发和叶绿素合成相
关酶发挥作用的时间。假根尤其是假根长度生长虽
受到抑制，但抑制作用随着配子体的生长而逐渐变弱
(图 4)，这可能是 As抑制了假根细胞的分化和分裂，
但随着配子体的不断成熟，假根对 As的抗性增加的
缘故。在 As浓度大于或等于 100 mg／L时能改变假
根着生点位置的原因可能是高浓度As改变了原叶体
边缘细胞的性质，使许多边缘细胞上长出假根。
低浓度的30 mgAs／L处理在孢子萌发的速度、
假根生长等方面受到的抑制趋势与高浓度的相似(图
1，3，4)；但不同的是，低浓度的 30 mgAs／L处理能促
进绿色孢子出现的速度(图 2)，促进前期原叶体的生
长(播后 8 d前)(图 6)。这表明，在配子体生长发育
的一定阶段，低浓度的As能促进配子体生长发育，可
能是低浓度的As有利于原叶体细胞的分裂和膨胀；
但多低的As浓度才能在整个配子体生长发育阶段有
促进作用，仍有待于进一步研究。
以上分析表明，As浓度大于或等于30 mg／L时，
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6期 亢希然等：无菌条件下砷对蜈蚣草配子体生长发育的影响 885
图 5 不同浓度 As对配子体假根分布的影响
Fig．5 Effect of different As concentrations on rhizoid distribution of gametophytes
1．播后第 11天对照的照片；2．播后第 11天200 mgAs／L处理的照片。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
The days after seed i ng(d)
图 6 不同处理的原叶体面积
Fig．6 The area of gametophytes under different treatments
蜈蚣草配子体生长发育受抑制。而有研究表明，蜈
蚣草孢子体 对 As的抗 性强 于配 子体。Tu等
(2005)在研究蜈蚣草孢子体时发现，As浓度小于或
等于 100 mg／kg时 ，能促 进蜈 蚣草孢子体的生长。
这说明蜈蚣草在整个生长发育过程 中对 As的抵抗
能力不同，其可能的原因是二倍体对 As的抗性强
于单倍体 ，蜈蚣草在配子体阶段是单倍体 ，因而抗性
弱，而孢子体阶段是二倍体 ，因而抗性强。这些研究
结果对利用蜈蚣草进行修复 As污染环境时提供一
些理论依据 ，如在培育蜈蚣草时，在配子体生长发育
阶段 ，As的浓度应该低于 30 mg／L，在孢子体生长
发育阶段可适当提高 As的浓度来促进幼苗生长。
参考文献 ：
Baker A J M ，Whiting S N．2002．In search of the Holy Grail-a
further step in understanding metal hyperaccumulation?[J]．
New Phytol，155：1— 4
Cunningham SD，Ow DW．1996．Promise and prospects of phy—
toremediation[-J]．Plant Physiol，110：715-719
Fan ZL(范稚莲)，Lei M(雷梅)，Chen TB(陈 同斌 )，et a1．2006．
Phosphorus availability in soi1 Pteris vittata system affected by
arsenic(砷对土壤一蜈蚣草系统中磷生物有效性的影响)[J]．
Acta Ecol Sin(生态学报)，26(2)：536—541
Liu YR(刘颖茹)，Chen TB(陈同斌)，Huang zC(黄泽春)，eta1．
2005．As—hyperaccumulation of Pteris vittata as influenced by
As concentrations in soils of contaminated fields(野外条件下土
壤砷浓度对蜈蚣草砷 富集 特征的影响)[J]．Chin J Environ
Sci(环境科学)，26(5)：181—186
Krgmer U。Chardonnens AN． 2001．The use of transgenic plants
in the bioremediation of soils contaminated with trace elements
rJ]．Appl Microbiol Biotechnol，55：661—672
Ma LQ，Komar KM ，Tu C．eta1．2001．A fern that hyperaccumu一
1ates arsenic【J J．NlⅡture，409：579
McGrath SP，Zhao FJ．2003．Phytoextraction of metals and metal—
loids from contaminated soils[,J]．CurrOpin Biotech，14：277—282
Raskin I，Smith RD，Salt DE．1997．Phytoremediation of metals：
using plants to remove polutants from the environment[J]．
CurtOpin Biotech，8：221—226
Salt DE，Smith RD，Raskin I．1998．Phytoremediation[,J]．Anntg
Rev Plant Physiol Plant M ol Biol，49：643——668
Singh N，Ma LQ 2006．Arsenic speciation，and arsenic and phos—
phate distribution in arsenic hyperaccumulator Pteris vitata and
non-hyperaccumulator Pteris emiformis[J]．Environ Pollut，
141(2)：238—246
Tu C，Ma LQ，Zhang W H，et al
ability in the fronds of the
(Pteris vitata)[J]．Environ．
2003．Arsenic species and leach-
hyperaccumulator Chinese brake
Polut．，124(2)：223——230
Tu C，Ma LQ．2005．Effects of arsenic on concentration and dis—
tribution of nutrients in the fronds of the arsenic hyperaccumula—
tor PteHs vittata[J]．EnvironPollut，13S(2)：333—340
W ei CY，Sun X，W ang C，ct a1． 2006．Factors influencing arsenic
accumulation by Pteris vitata：A comparative field study at two
sites[J]．EnvironPollut，141(3)：488—493
Xiao XY(肖细元)，Liao XY(廖 晓勇)，Chen TB(陈同斌)，et a1．
2003．Effects of arsenic an d calcium on metal accum ulation and
translocation in PteHs vitata(砷、钙对蜈蚣草中金属元素吸收和
转运的影响)[J]．Acta Ecol Sin(生态学报)，23(8)：1 477—1 487
Zhang W H ，Cai Y，Tu C，et a1．2002
． Arsenic speciation and dis—
tribution in an arsenic hyperaccumulating plant[,J]．The Sci To—
tal Environ，300：167～ 177
∞ ∞ ∞ ∞ =g ∞ 刚 ∞
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