铅胁迫对拟南芥和盐芥种子萌发的影响
来源:现代农业科技 作者:宋莉璐 日期:2007-03-01
摘要 以模式植物拟南芥和盐芥为材料,研究了不同浓度的铅溶液对盐芥和拟南芥种子萌发的影响。结果表明, 当铅浓度小于200mg/L时,铅盐芥和拟南芥种子的萌发影响都较小;当铅浓度达400mg/L时,铅对盐芥和拟南芥种子的萌发均存在着明显的抑制作用,且其抑制程度随着浓度的提高而增加。
关键词 拟南芥,盐芥,铅,萌发
重金属污染是当今污染面积最广、危害最大的环境问题之一,据报道,我国受重金属污染的耕地面积近2000万公顷,约占耕地总面积的1/5。众所周知,铅是一种重要的重金属,其对环境的污染主要来源于工业废物、废水、开采矿产活动、生活垃圾及汽车排放的尾气等。铅进入土壤环境后不易被降解,很容易被农作物吸收继而通过食物链危害人体健康。目前,许多研究仅注重于铅对土壤和作物产、质量的影响,很少有关于铅对种子发芽影响的报道。拟南芥是众所周知的模式植物,而盐芥是一种盐生植物,与拟南芥近缘,但却比拟南芥耐盐,是研究植物抗盐机理的一种理想的模式材料。本文旨在比较重金属铅对两种植物种子萌发的影响,探讨抗盐碱的植物是否对重金属胁迫也有抗性。
1 材料与方法
1.1 材料
拟南芥(Arabidopsis thaliana)和盐芥(Thellungiellahalophila)皆是2006年生产的种子;乙酸铅(Pb(CH3COO)2·3H20)为天津化学试剂三厂生产。
1.2 方法
精选籽粒饱满的拟南芥和盐芥种子放人垫有滤纸的培养皿中,每皿100粒。用醋酸铅配制不同浓度的铅溶液培养种子,浓度分别为Omg/L、50mg/L、lOOmg/L、200mg/L、400mg/L、600mg/L、800mg/L,对照用配制上述溶液的去离子水培养,每组各重复3次,置人工培养箱中进行发芽实验。播种时每皿加相应浓度的溶液15mL处理液浸透滤纸并完全浸润种子,随后隔天加5mL(培养条件:温度28℃,光照12h)。
1.3 发芽指标测定
当拟南芥和盐芥种子泡胀开始萌动后,每日观察发芽与出苗情况,并按下列公式计算发芽。
2结果与分析
2.1铅对拟南芥和盐芥种子萌发的影响
由于盐芥的生长周期比拟南芥长,它种子的萌发比拟南芥慢,因此本实验分别对3d拟南芥的萌发和7d盐芥的萌发进行了统计。盐芥种子本身萌发不齐,所以对照中盐芥的萌发率也只有76.3%。从实验结果(表1)可知,当铅浓度小于200mg/L时,拟南芥和盐芥的萌发率均与对照接近;当铅浓度达到400mg/L时,铅对两者种子发芽的抑制作用显著增强;当铅浓度高达800ms/L时,两者的种子都没有萌发,表现为完全抑制。
铅处理对于拟南芥和盐芥种子萌发率的影响具有一定的相似性,均在浓度为400mg/L时有显著的抑制作用,分别比对照减少了39.2%和29.2%,由此也可得出盐芥抗重金属铅胁迫的能力略强。
2.2 铅对烟草幼芽毒害死亡率的影响
表2列出了第14天铅对拟南芥和盐芥幼芽毒害死亡率的影响,从表2可以看出,当铅浓度增高时,种子即使萌发出了芽也会被高浓度铅毒死;当铅浓度为400mg/L时,拟南芥的幼芽毒害死亡率为11.3%,盐芥为7.1%;当铅浓度增大到600mg/L时,拟南芥的幼芽毒害死亡率为47.1%,盐芥为32.3%。从这个角度也能看出盐芥幼苗比拟南芥幼苗对铅毒害的抗性强一些。
3 讨论
(1)随着我国工业化的发展,一些企业为了最大化追求利润,将含有重金属铅的工业废水废物不经处理直接排放到河道,不仅污染了水源,农民用这些污水污物后继而造成了对土壤的污染。种子发芽和幼苗生长是检测土壤等环境污染的重要指标。其采用的植物有小麦、水稻、黄瓜、玉米、苜蓿、小白菜及一些树木等植物种子。由于不同植物,同样植物不同品种之间对重金属敏感性的差异,得到的结果不尽相同。若采用模式植物拟南芥,可以避免不同或同种植物之间的差异。用拟南芥作为模式植物,可以深入研究植物发芽和幼苗生长过程中的重金属伤害机理。同时采用抗盐模式植物盐芥,初步探讨抗盐与抗重金属之间的相互联系。
(2)铅污染会对作物和环境造成危害。实验表明,铅浓度达400mg/L时,拟南芥和盐芥种子的萌发已经受到显著的影响;当铅浓度达800mg/L时,两者种子的萌发受到了完全的抑制。使用含铅的水溶液培养种子,即使在种子出苗后也会影响幼苗的生长发育
(3)从种子萌发率和幼苗死亡率这两个指标来看,盐芥对重金属铅的抗性比拟南芥略强,但差异并不明显,初步表明抗盐碱的作物对重金属的抗性并不强。
本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。