全 文 ：摘 要：采用室内试验方法，研究了绿豆和箭舌豌豆的种子萌发对不同浓度 !# $处理的响应。结果表明，较低浓度的 !#$（低于 %& 或 ’&& !()*·+ , ’）处理对这两种作物的种子发芽率和发芽系数无明显的影响，但影响其活力指数。较高
浓度（大于 ’&& !()*·+ , ’）的 !# $处理不仅影响两种作物的种子发芽率和发芽系数，而且还影响其活力指数，这与 !#$处理降低蛋白水解酶活性和呼吸速率、增加膜透性等有关。相比之下，绿豆种子的萌发对!# $处理的响应较箭舌 豌豆的明显，暗示后者在种子萌发时对 !#$胁迫的忍耐性较强。
关键词：!# $处理；绿豆；箭舌豌豆；种子萌发；蛋白水解酶；膜透性 中图分类号：-%&./ #.’ 文献标识码：0 文章编号：’12# , #&3. 4#&&. 5&1 , &11& , &3 收稿日期6 #&&# , ’& , #. 作者简介6张芬琴 4 ’713— 5，女，从事植物生化、植物生理和植物营养 的教学与研究工作。8 , (9:*6 ;<=>:=?@A ’1./ B)( 两种豆科作物的种子萌发对 !#$处理的不同响应
张芬琴 ’ C 金自学 #
4’/ 河西学院生物系C 甘肃 张掖 2.3&&&；#/ 河西学院农业资源与环境科学系C 甘肃 张掖 2.3&&& 5
近年来，虽然国内外已有了一些有关重金属对植
物的毒害以及某些重金属在某些蔬菜内积累的报
告 D ’ E . F，但多数研究侧重于重金属对不同种类植物的
影响，而对同一种类的不同品种影响的对比研究则很
少有人报告。本研究选取“三废”中较为广泛存在的重
金属 !作为重金属污染源，研究了其对豆科作物中
的人类食用小杂粮绿豆 4GH=I J<9= 5和用作饲料的箭
舌豌豆 4 !)(()= K程中某些生理生化特性的影响。旨在探索 !对同一
种类的不同品种的豆科作物生长的影响；同时，为农
业生产早期预报重金属对作物的毒害效应和对已被
!污染的土壤进行品种的选择种植提供理论依据。
’ 材料与方法
试验材料为绿豆品种（ !#$%&’($) #(*%$M)NJ/ BK O! , .21#）、豌豆品种箭舌豌豆（ +,-,# .#/,0#）。挑选大 小一致且饱满的种子用 &/ ’P QI!*#表面消毒 % (:=， 去离子水充分冲洗后，在 #% R S ’ R下分别用 ’&、 %&、’&&、%&& !()*·+ , ’的 !#$（!!*#）浸种 ’# @，#%
R S ’ R催芽，催芽期间每日用各自的处理液冲洗种
子，以保持处理浓度基本不变和维持一定的湿度，并
记录发芽数（以露白为准）。以上各处理均重复 .次，
每重复取种子 %&粒。. 后，取芽C 量取其长度，按陶
嘉玲之法 D 3 F计算和测定如下指标：发芽率 4 12 5 T$1L U 3 V ’&&P W 发芽指数 4 14 5 T$ 1/ U 5/W 活力指数
农业环境科学学报 #&&.C ## 41 5：11& , 11.
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表 绿豆和豌豆种子的萌发对 $%# &处理的响应（$%# &处理后的第 ’ %）
()*+, -,./01., 02 .,,%. 3,4561)7601 8679 $%# & 74,)75,17（79, 20479 %): )27,4$%# & 74,)75,17）
注：表中数据是 ; 次重复的平均值。
$%# &处理 发芽率 < = 发芽指数 活力指数 < !50+·> ? 绿豆 箭舌豌豆 绿豆 箭舌豌豆 绿豆 箭舌豌豆$@ AAB AA= C AA B AA= C DA B AA= C DA B AA= C #;A B AA= C ;EF # B AA= C
A AA B AA= C GGF H I AF H B GGF H= C DA B AA= C DA B AA= C #A B D#F != C #EF E B HDF D= C
DA AA B AA= C AA B AA= C DA B AA= C DA B AA= C DA B AA= C #DF H B !HF ;= C
AA HEF A I AF D B HEF A= C AA B AA= C #HF D B DDF A= C DA B AA= C !F DA BHF #= C !F B !F = C
DAA DEF A I AF ; B DEF A= C H!F H I AF ! B H!F H= C #AF D B ’F A= C EF ! B ’EF H!= C !F # B #F H= C F E! B ’F G= C
AAA ;#F AD I AF # B ;#F AD= C DGF # I AF ; B DGF #= C GF ! B GF #= C F #; B #GF ’= C #F !; B F = C AF G B #F ’= C
B ! C J # K$B$% < &% C ，式中 $%为在 %日的发芽数， &%为相应的发芽天数，’为种子总数，#为幼苗的生 长势（芽长度）。蛋白酶活性和游离氨基酸含量的测 定，参照朱广廉之法 L D M N 脯氨酸含量的测定O参照张殿 忠之法 L ! M；组织电解质外渗率的测定，参照谭常之 法 L H M；蛋白质含量的测定O参照 -,)%LE M之法；呼吸强度 的测定，采用小篮子法 L G M。 # 结果与分析 #F 种子萌发对$%# &处理的响应
由表 可见，绿豆和箭舌豌豆的种子萌发对不同
浓度的 $%# &处理有不同的响应。当浓度较低时，两者 的发芽率、发芽系数均不受$%# &处理的影响，但二者
的活力指数则均较其对照的低。与豌豆相比，绿豆的
低得更多。随着 $%# &处理浓度的增大，绿豆和箭舌豌 豆的种子萌发对$%# &处理的响应有所相同。当处理
浓度等于和大于 AA !50+·> ? 时，绿豆种子的各被
测指标均随 $%# &处理浓度的增加而下降；与此不同， 当$%# &的处理浓度为 AA !50+·> ? 时，豌豆种子的
发芽率和发芽指数与其对照相比无差异，只是活力指
数低于对照N 而当 $%# &处理浓度大于 AA !50+·> ? 时，各指标的变化趋势与绿豆种子的相似。二者相比， 绿豆种子的各被测指标下降的幅度较大。 图 发芽种子蛋白酶活性和蛋白质含量对$%# &处理的响应
P63Q4, -,./01.,. 02 /407,0+:76R ,1S:5, )R76T67: )1% /407,61 R017,17 61 3,4561)7613 .,,% 708)4%. $%# & 74,)75,17 #F # 发芽种子内的蛋白酶活性和蛋白质含量对$%# &
处理的响应
如图 所示，经不同浓度 $%# &处理后的绿豆和 箭舌豌豆种子发芽 ; %时，其中的蛋白酶活性和可溶 性蛋白质的含量各有不同的响应。随$%# &处理浓度
的增加，绿豆和箭舌豌豆种子的蛋白酶活性均呈下降
趋势O 而其中的可溶性蛋白质则呈上升趋势。当处理
浓度为 AAA !50+·> ? 时，绿豆和豌豆种子的蛋白
酶活性分别是其对照的 ;’F EG=和 !;F HD=，蛋白质
含量分别为其对照的近 #F D倍和近 #F A倍。
#F ; 发芽种子内的自由氨基酸总量和脯氨酸含量对
$%# &处理的响应 与对照相比O 随$%# &处理浓度的增加，发芽种子
中的氨基酸总量呈下降、脯氨酸含量呈上升的趋势。
当 $%# &处理浓度为 AAA !50+·> ? 时O 绿豆和箭舌 豌豆种子的氨基酸总量分别是其对照的 #GF !=和 ;!F GE=、脯氨酸含量分别为其对照的近 #倍和近 D 倍O见图 #。 #F ’ 发芽种子的呼吸速率对$%# &处理的响应
随着 $%# &处理浓度的增加，发芽种子的呼吸速 率降低。相比之下，绿豆种子的下降值较豌豆种子的 大，当$%# &处理浓度为 AAA !50+·> ? 时，绿豆种子
的呼吸速率是其对照的 #A=，豌豆种子的是其对照
的 DA=，见图 ;。
!! ##$年 %月 图 发芽种子自由氨基酸和脯氨酸含量对 &’ (处理的响应 )*+,-. /.01230.0 24 4-.. 56*32 53’ 1-27*3. 8239.39 *3 +.-6*359*3+ 0..’ 92:5-’0 &’ ( 9-.596.39 图$ 种子呼吸速率对 &’ (处理的响应
)*+,-. $/.01230. 24 -.01*-592-; -59. 24 +.-6*359*3+ 0..’ 92:5-’0 &’ ( 9-.596.39 图 < 种子组织的电解质对 &’ (处理的响应 )*+,-. < /.01230. 24 9*00,. 24 +.-6*359*3+ 0..’ 92:5-’0 &’ ( 9-.596.39 = > 发芽种子的质膜透性对 &’ (处理的响应 不同浓度 &’ (处理绿豆和豌豆的种子，其质膜 透性有不同的响应。如图 <所示，随着 &’ (处理浓度 的升高，发芽种子的电解质泄漏率增加，说明质膜的 透性增加。当处理浓度为 % ### !627·? @ %时，绿豆和 豌豆种子的电解质泄漏率分别是其对照的近 = > 倍 和 倍。$ 讨论
发芽率是作物（植物）子粒生物学特性的经济品
质上的重要指标，它能决定子粒是否适宜于播种、播
种量大小以及作其他用途的可能性大小；发芽势能表
明出苗的整齐度，活力指数则反映了种子发芽的质
量。在过去的试验中，发现由于 &’ (降低了小麦种子
的发芽质量和出苗的整齐度而影响了其幼苗随后的
生长 A %# B。施农农 A %% B的研究发现，在 &’胁迫下，水稻种
子的发芽力受挫，生长势削弱，直至完全失活。本试验
结果表明，较低浓度的 &’ (处理虽不影响绿豆、豌豆
的发芽率和发芽势，但降低其发芽种子的活力指数，
这将会影响到随后的幼苗生长。在试验的浓度范围
内，当处理浓度较高时（处理绿豆种子的浓度大于%##
!627·? @ %、处理豌豆种子的大于 >## !627·? @ %），
两种作物的种子发芽率、发芽系数和活力指数均随
&’ (处理浓度的增加而降低，且绿豆种子的降低幅度
较大。该结果暗示，在种子萌发时期，箭舌豌豆种子较
绿豆种子更能忍耐 &’ (的胁迫。
种子萌发时，胚乳和子叶中贮藏的淀粉、脂肪和
蛋白质等大分子化合物，分别在其水解酶的作用下分
解成各种简单的小分子化合物如葡萄糖、甘油和氨基
酸等，因而从不溶解的状态变为可溶的状态并进而运
送到正在生长的部位，再经合成作用形成新细胞的构
成成分。在本试验中，受试材料绿豆和箭舌豌豆均属
蛋白质类的种子，其萌发时种子内的物质转化主要是
在蛋白水解酶作用下贮藏蛋白质向氨基酸的转化。本
试验发现，&’ (处理浓度为 %# C ># !627·? @ %时，豌
豆种子的蛋白酶活性较其对照有所升高。与此同时，
其中的蛋白质含量有所下降、氨基酸总量有所上升。
当 &’ (的处理浓度大于 %## !627·? @ % 时其表现与
此相反。与豌豆种子不同，绿豆种子内的蛋白酶活性
和自由氨基酸的总量均随 &’ (处理浓度的增加而降
低。由于新细胞建成所需的物质基础短缺，故种子的
进一步发育难以实现。对豌豆种子来说D 虽在 &’ (处
理浓度较低时其蛋白酶的活性和自由氨基酸总量均
有所升高，但仍未表现出其种子的进一步发育。据本
试验的结果，笔者认为这是由于 &’ (处理降低了呼
吸作用而使转运同化氨基酸等所需的能量不足所致，
但此时蛋白酶活性的升高是此酶对 &’ (处理的应激
性表现还是其它什么原因有待进一步探索。
在本试验的条件下，不论发芽种子内的自由氨基
酸总量是升高还是降低，其中的自由脯氨酸的含量却
张芬琴等E两种豆科作物的种子萌发对 &’ (处理的不同响应
!!第 ## 卷第 ! 期 农 业 环 境 科 学 学 报
都是升高的。脯氨酸是最重要和最有效的有机渗透调
节物质，几乎所有的逆境，如干旱、低温、高温、盐渍等
都会造成植物体内脯氨酸的累积 $%# &。脯氨酸积累对 环境胁迫的响应十分迅速’ 有人曾发现，(( !)*+· , - % ./0+ 处理下的无花果植株叶片游离脯氨酸含量 在 %# 1内增加 %(倍有余，而在 23 1内增 #!(倍，占 游离氨基酸总量的 245 67 ’ 烟草的盐适应细胞中脯 氨酸占游离氨基酸总量的 3(7$% &。我们的研究也曾
发现’ #( !)*+·, - %的 08# 9处理绿豆幼苗 2 8，其根
组织中的脯氨酸含量增加了近 %5 6倍；处理 ! 8时，叶
内的脯氨酸含量增加了近 2倍 $%2 &。本试验中，% ((( !)*+·, - %的 08# 9处理绿豆、箭舌豌豆种子，在其发 芽 8时测得，箭舌豌豆发芽种子内的脯氨酸含量增 加了近 6倍，绿豆的增加了近 #倍。脯氨酸在抗性中 有两个作用，一是作为渗透调节物质，用来保持原 生质与环境的渗透平衡；二是保持膜结构的完整 性$ %# &。在本试验中，08# 9处理不同程度的增加了绿
豆、箭舌豌豆种子的质膜透性，其中绿豆的膜透性大
于箭舌豌豆，这可能与发芽绿豆种子中脯氨酸含量升
高的相对幅度较小有关。
2 结论
: % ; 较低浓度的 08# 9对绿豆和箭舌豌豆种子的
发芽数量、出苗整齐度无明显的影响，但影响其发芽
后的进一步发育。
: # ; 较高浓度的 08# 9不仅影响绿豆和箭舌豌豆
种子的发芽数量和质量，而且也影响它们的进一步发
育。
: ; 08# 9降低绿豆和箭舌豌豆种子的发芽数量、
质量与其降低萌发种子内蛋白水解酶的活性有关’ 与
其增加膜透性致使电解质等胞内物质的外漏有关。
: 2 ; 箭舌豌豆种子萌发时对 08# 9胁迫的忍耐性
较绿豆种子强些。
参考文献<
$% & 高圣义，王焕校，吴玉树 5 锌污染对蚕豆部分生理生化指标的影响$ = & 5 中国环境科学’ %44#’ %# :2 ; < #3% - #325
$# & >1?@AB* C1?@ :沈振国 ; ’ D?@EF@ >1/@A :张芬琴 ; ?G /+5 H*IFJFGK *L 0*MM?N /@8 >F@J F@ C??8+F@AO *L PB@A Q?/@ /@8 F@8BJF@A RJJB)B+/GF*@ *L S*+K/)F@?$ = & 5 !#$%&’ ( )’&%* +#*$,*,%（植物营养杂志）’ %443’
#% :! ; < %%6 - %%!#5
$& 祁忠占’ 彭永康’ 宋玖雪’等 5 汞对蔬菜幼苗生长及氧化酶同工酶 的影响$ = & 5 环境科学学报’ %44%’ %% : ; < T( - T25
$2 & 陶嘉玲’ 郑光华 5 种子活性$P & 5 北京：科学出版社’ %44%5 %(4 -
%%%5
$6 & 朱广廉 5 植物生理学实验$P & 5 北京：北京大学出版社’ %433’
2T - 65
$! & 张殿忠’等 5 测定小麦叶片游离脯氨酸的方法$ = & 5 植物生理学通
讯’ %44(’ :2 ; < !# - !!5
$T & 上海植物生理学会 5 植物生理学实验手册$P & 5 上海：上海科技出
版社，%4365 !T - T(5
$3 & U?/8 CP’ .*NG1J*G? V W5 PF@F)FX/GF*@ *L Y/NF/GF*@ F@ G1? N?OM*@O? G* 8FL?N?@G MN*G?F@O *L G1? 0**)/OOF? Q+B? Z 8K?[F@8F@A /OO/K L*N MN*G?F@$ = & 5 -%&’ .,/012’ %43%’ %%!< 6 - !25
$4 & 张志良 5 植物生理学实验指导$P & 5 北京：高等教育出版社’ %445
% - %65
$%( & 刘吉祥’等 5 08# 9和 .F# 9 对小麦毒性的比较研究$ = & 5 农业环境
保护’ #((%’ #( :2< ; #6# - #6’ #!(5
$%% & 施农农 5 镉胁迫下水稻种子的萌发生长及体内水解酶的活性变 化$ = & 5 农业环境保护’ %444’ %3 :6 ; < #% - #%!5
$%# & 王 忠 5 植物生理学$P & 5 北京：中国农业出版社’ 265
$% & 余叙文’等 5 植生与分子生物学$P & 5 北京：科学出版社’ T!%5
$%2 & D?@EF@ >1/@A :张芬琴 ; ’ >1?@AB* C1?@ :沈振国 ; ?G /+5 \LL?JG *L 0/8)FB) *@ RBG*IF8/GF*@ U/G? *L HFOOB? /@8 ]@8BJF@A RJJB)B+/GF*@ *L DN?? SN*+F@? F@ C??8+F@AO *L PB@A Q?/@$ = & 5 !#$%&’ ( )’&%* +#*$,*,%
（植物营养杂志）’ #(((’ # : ; < 6T - !35