全 文 ：　 　 倡 国家自然科学基金项目 （３０５７０３２３）与国家发改委基金项目（G FZ０４０６２８）资助
　 　 倡倡 通讯作者
收稿日期 ：２００５唱１０唱２６ 　 改回日期 ：２００５唱１２唱２８
稀土镧对镉胁迫下玉米幼苗生长的影响 倡
刘 　冰 　杨 　丽 　周 　青 倡倡
（江南大学工业生物技术教育部重点实验室 　 无锡 　 ２１４０３６）
摘 　 要 　 以水培法研究了重金属 Cd对玉米幼苗的胁迫伤害及稀土 La对 Cd 伤害的缓解作用 。 结果表明 ，在 Cd胁
迫伤害下 ，玉米幼苗生长受到抑制 ，主要表现为株高 、主根长下降 ，叶面积锐减 ，茎叶 、根的鲜重以及干重明显下降 ，
随着 Cd胁迫浓度的增加 ，玉米幼苗受伤害程度趋向严重 。 在玉米幼苗上喷施适量浓度 LaCl３ （２０mg／ L） ，能缓解 Cd
对玉米幼苗生长造成的伤害 。
关键词 　 玉米幼苗 　 La 　 Cd 伤害 　 缓解效应
Effect of La on corn seedling growth under Cd stress ．LI U Bing ，YANG Li ，ZHOU Qing（Key Laboratory of Industrial
Biotechnology ，Ministry of Education ，Southern Yang tze U niversity ，Wuxi ２１４０３６ ，China） ，CJEA ，２００７ ，１５（５） ：１２５ ～ １２７
Abstract 　 Hydroponic culture experiment was conducted to study the effect of La on corn seedling grow th under Cd stress ．The
results show inhibition of corn seedling growth by Cd stress ．The height ，root length ，leaf area ，shoot and root fresh weight and dry
weight decrease remarkably under Cd stress ．With increased Cd２ ＋ concent ration ，damage to corn plant becomes serious ．Application
of ２０mg／L La during the growing stage of corn seedling markedly alleviates Cd stress damage ．
Key words 　 Corn seedling ，La ，Cd st ress ，Alleviative effective
（Received Oct ．２６ ，２００５ ；revised Dec ．２８ ，２００５）
　 　 镉（Cd）是毒性很强的重金属元素 。 诸多研究表明 ，较之其他重金属 ，Cd 对作物的伤害阈值偏低 ，毒害
作用更大［１ ，２］ 。 现已明确 ，Cd对作物的毒害作用包括抑制作物根系生长 ，降低其光合作用和叶绿素含量 ，干
扰 C 、N 代谢及水分状况和养分吸收 ，破坏作物体内保护酶系统 ，使质膜透性加大等［３ ，６ ，７］ 。 以稀土作为调节
因子用于重金属污染防护的研究成果表明 ，适当与适量的稀土能缓解重金属污染对作物造成的伤害［４ ，５］ 。
本研究以玉米为试验材料 ，以稀土镧（La）作为调节因子 ，探讨了 Cd 胁迫对玉米幼苗生长的影响及 La对 Cd
胁迫伤害的缓解作用 。
1 　 试验材料与方法
供试“农大 １０８”玉米种子经 ０畅１ ％ HgCl２ 消毒 １０min ，去离子水漂洗 ５ 遍 ，浸种 １２h 后转入垫有 ３ 层湿纱
布的培养皿中 ，置恒温培养箱中萌发 ，温控 ２５ ℃ 。 待胚根长至 ３ ～ ４cm 时移至装有去离子水的塑料杯（直径
１０cm）中 。 当真叶长出后移入 １／２Hogland 营养液中继续培养 ，每日向杯中通气 ２ 次 ，３d 换 １ 次营养液 ，待长
出第 ４ 片真叶后处理 。
Cd设 ２ 个浓度（Cd１ ５０mg／L ，Cd２ １００mg／L） ，La 取最适浓度 La１ ２０mg／L 和高浓度 La２ １００mg／L 。 设
CK（０） 、La（La１ ，La２ ） 、Cd（Cd１ ，Cd２ ） ，La ＋ Cd（ La１ ＋ Cd１ ，La１ ＋ Cd２ ）７ 种处理 。 配制 LaCl３ 喷施于 La 和 La ＋
Cd处理的玉米叶片 ，CK 和 Cd 处理植株喷等量去离子水 ，滴液为限 。 ２４h 后以含 CdCl２ 和 １／２Hogland 营养
液进行胁迫处理 ，每杯一次性浇入 ２５０mL ，CK 和 La处理植株只浇等量 １／２Hogland 营养液 。
生长指标选取株高 、叶面积 、主根长 、根体积以及茎叶 、根鲜重与干重 ，Cd 胁迫 ２０d 后测定 。 其中茎叶 、
根鲜重和干重及叶面积用称重法测定 ，根体积以排水法测定 。 于 Cd 胁迫后 ２d 开始 ，隔 １d 测定 １ 次生长速
率 ，到 ２０d结束 ，分别测定玉米幼苗的茎叶 、根鲜重和干重 。
第 １５卷第 ５ 期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１５ 　 No ．５
２ ０ ０ ７ 年 ９ 月 Chinese Journal of Eco唱Agriculture Sept ．，　 ２００７
2 　 结果与分析
2畅1 　 La对 Cd胁迫下玉米幼苗生长的影响
　 　 由表 １ 可知 ，La１ 处理下 ，玉米株高 、叶面积 、茎叶鲜重 、茎叶干重 ４ 个地上生长指标和主根长 、根体积 、
根鲜重 、根干重 ４ 个地下生长指标均高于 CK ，增幅分别为 ７畅６ ％ 、８畅２ ％ 、１５畅６ ％ 、１０畅２ ％ 、４畅５ ％ 、１９畅５ ％ 、
１３畅６ ％ 、１０畅３ ％ 。 说明 La能够通过对植物生理功能的调节起到壮苗的作用 。 Cd１ 和 Cd２ ２ 种处理的玉米 ，上
述各项指标均低于 CK ，表明在 Cd 胁迫下 ，玉米幼苗长势趋劣 ，生长减弱 ，且 Cd２ 的毒害作用大于 Cd１ ，符合
“剂量效应”规律 ；进一步分析 Cd 胁迫对玉米地上 、地下器官生长的影响发现 ，地上部生长指标的降幅大于
地下部生长指标 ，这可能与 Cd 在植物体内具有较强迁移性有关 。 从 La１ ＋ Cd１ 和 La１ ＋ Cd２ 两种处理可以看
出 ，与对应 Cd 处理相比 ，各生长指标均有一定程度的提高 ，说明经 La预处理后 ，Cd 对玉米幼苗的伤害作用
减轻 ，La有缓解 Cd对玉米幼苗的胁迫伤害作用 。
表 1 　 La对 Cd 胁迫下玉米幼苗生长的影响
Tab畅１ 　 Effect of La on grow th of corn seedling under Cd stress
处 　 理
T rea tment
　
株高／cm
Height of co rn
　
叶面积／cm ２
Leaf area
　
茎叶鲜重／g
Fresh weight of
leaf and stem
茎叶干重 ／g
Dry w eight o f
leaf and st em
主根长／cm
Length o f
main root
根体积 ／cm ３
Volume of roo t
　
根鲜重 ／g
F resh w eight
of root
根干重 ／g
Dry w eight
o f root
CK ４１畅３６ ２２３畅０１４ ９畅９５１ ０畅９１１ ２５畅９６ ５畅３９ ５畅３５３ ０畅３３９
La１ ４４畅４９ ２４１畅２４２ １１畅５０２ １畅００４ ２７畅１２ ６畅４４ ６畅０８１ ０畅３７４
La２ ３９畅１３ ２２５畅９２８ １０畅４０９ ０畅９３５ ２５畅６０ ５畅７１ ５畅７０３ ０畅３３９
Cd１ ３０畅５６ ７８畅７４０ ３畅８３０ ０畅４７９ ２４畅４１ ４畅２７ ３畅７１３ ０畅２２４
Cd２ ２２畅３６ ６１畅４４２ ３畅６７９ ０畅４７６ ２０畅７７ ３畅５４ ３畅６６８ ０畅１９７
La１ ＋ Cd１ ２７畅２０ ８０畅５３８ ４畅１２０ ０畅４８６ ２５畅４７ ４畅８５ ４畅６６３ ０畅２８０
La１ ＋ Cd２ ２７畅１８ ６５畅３４８ ３畅７３２ ０畅４４３ ２１畅９３ ３畅８４ ４畅２３８ ０畅２５８
2畅2 　 La对 Cd胁迫下玉米幼苗生长速率的影响
由图 １ 可知 ，La对玉米幼苗地上地下部鲜 、干重变化影响较为相似 ，差异在于同 CK 比 ，茎叶的变幅一
　 　 　 　 　 　
图 1 　 La对 Cd胁迫下玉米幼苗茎叶鲜重（a） 、茎叶干重（b） 、根鲜重（c） 、根干重（d）的影响
Fig畅１ 　 Effect of La on leaf fresh weight（a） ，dry weigh t（b） ，and root f resh weight（c）and dry
weigh t（d） of corn seedling under Cd st ress
１２６　 中 国 生 态 农 业 学 报 第 １５ 卷
般高于根系变幅 ，干重变幅多小于鲜重 。 La１ 组单位时间鲜 、干重均 ＞ CK ，说明 La 促进作物生长 ；La２ 组茎
叶两曲线呈先降后升趋势 ，推测前段在于高剂量 La２ 对叶片造成伤害 ，使其重量下降 ，后段重量回升与前期叶
片枯萎阻遏 La迁移 ，植株新叶长成 ，生物量大为提高有关 ；La２ 组根系两条曲线呈“升 －降 －升”变化 ，上升表明
La促根系生长 ，随后下降可能是叶面积减少致使养料下输匮乏 ，根系生长受抑 ，最后回升或同于茎叶曲线之后
段的变因 。
Cd胁迫下 ，玉米幼苗地上地下部鲜 、干重变化 ４ 条曲线均呈先降后升趋势 ，最后逼近 CK 。 前段因为 Cd 胁
迫造成玉米幼苗膜脂过氧化 ，使长势趋劣 ，后阶段随植物自身应激反应使各项生理机能得到恢复 ，幼苗生长得
到恢复 ，逐渐趋向 CK ；La１ ＋ Cd１ 处理下 ，４ 条曲线变化规律与 Cd１ 相似 ，但变幅小于相应 Cd１ 曲线 。 证明 La一
定程度上缓解了 Cd对玉米幼苗的伤害 ，玉米幼苗的生长速率得到恢复趋近常态（CK） 。 Cd２ 胁迫下 ，４ 条曲线均
呈急剧下降趋势 ，远远背离 CK ，然后趋于平缓 。说明高浓度 Cd胁迫严重伤害了玉米幼苗 ，使其生长速率下降 。
与 Cd２ 相比 ，La１ ＋ Cd２ 处理组植株变幅较小 ，且前期还略有上升 ，但最终曲线背离 CK 。 说明在 Cd胁迫初期 ，La
对高剂量 Cd抑制玉米幼苗生长具有一定的缓解作用 ，但随 Cd 胁迫时间的延伸 ，最终未能逆转高剂量 Cd 对玉
米幼苗生长的抑制作用 。
3 　 小 　结
生长指标结果显示 ，适量 La（２０mg／ L）能够促进玉米幼苗生长 ，浓度过高反而抑制生长 。 Cd 胁迫下 ，
玉米幼苗的株高 、叶面积 、主根长 、根体积以及茎叶 、根鲜重和干重均低于对照 ，且 Cd 浓度越高 ，伤害程度
越深（Cd２ ＞ Cd１） 。 适量 La 对 Cd 伤害有一定的缓解作用 ，且对低浓度 Cd 胁迫伤害的缓解效果优于高
浓度 。
生长速率结果表明 ，对于较低浓度 Cd 胁迫 ，适量 La 预处理的植株茎叶 、根鲜重及干重 ４ 项指标变化
较为平缓 ，最终向对照趋近 ，显示 La 增强了植物抗 Cd 的能力 ，缓解了 Cd 对植物的伤害 。 对于高浓度 Cd
胁迫伤害 ，La预处理有一定程度的缓解作用 ，但最终植株的伤害仍旧发生 ，表明 La对 Cd 胁迫的缓解能力
存在一定限度 。
参 　考 　 文 　 献
　 １ 　 孔祥生 ，张妙霞 ，郭秀璞 ．Cd２ ＋ 毒害对玉米幼苗细胞膜透性及保护酶的影响 ．农业环境保护 ，１９９９ ，１８（３） ：１３３ ～ １３４
　 ２ 　 罗立新 ，孙铁珩 ，靳月华 ．镉胁迫对小麦叶片细胞膜酯过氧化的影响 ．中国环境科学 ，１９９８ ，１８（１） ：７２ ～ ７５
　 ３ 　 杨居容 ，贺建群 ，蒋婉茹 ，等 ．Cd 污染对植物生理生化的影响 ．农业环境保护 ，１９９５ ，１４（５） ：１９３ ～ １９７
　 ４ 　 周 　 青 ，黄晓华 ，屠昆岗 ，等 ．La对 Cd伤害大豆幼苗的生态生理作用 ．中国环境科学 ，１９９８ ，１８（５） ：４４２ ～ ４４５
　 ５ 　 秦仲春 ，魏光平 ，张宇生 ，等 ．稀土对牧草种子萌发及幼苗生长效应的研究 ．稀土 ，２００１ ，２２（６） ：２４ ～ ２６
　 ６ 　 Das P ．，Samantaray S ．S ．，Rout G ．R ．Studies on Cd toxicit y in plants ：a review ．Environmental pollution ，１９９７ ，９８（１） ：２９ ～ ３６
　 ７ 　 Sanita di Toppi L ．，Gabbrielli ．R ．Response to cadmium in higher plants ．Environment al and ．Experimental Botany ，１９９９ ，４１（２） ：１０５ ～ １３０
更正启事
由于排版疏忽 ，本刊 ２００７ 年第 ４期目次页中 ，“福建省转基因抗虫稻田节肢动物群落多样性研究”一文最后一名作者“李
仁”误排为“李 仁” ，特此更正 。
第 ５期 刘 　 冰等 ：稀土镧对镉胁迫下玉米幼苗生长的影响 １２７